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1 - ÉVOLUTION TECHNIQUE ET NORMATIVE

2 - COMPOSANTS

3 - RÉSEAUX BASSE TENSION

4 - CONCLUSION

5 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : D4840 v3

Évolution technique et normative
Parafoudres basse tension - Composants. Réseaux basse tension

Auteur(s) : Alain ROUSSEAU

Date de publication : 10 mai 2017

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RÉSUMÉ

Cet article traite des composants constitutifs des parafoudres basse tension et du choix des parafoudres. La fin de vie des composants détermine la fin de vie du parafoudre. Les statistiques de surtensions de foudre permettent de se faire une idée de la contrainte que subira le parafoudre. Des indications sont données concernant le niveau de surtension de manœuvre. Pour choisir un parafoudre, la méthode la plus efficace réside dans l’analyse du risque foudre qui permet de déterminer quel est le bon moyen de protection en termes d’efficacité technico-économique et également son dimensionnement. Une version allégée de l’analyse du risque foudre adaptée au parafoudre est également présentée.

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ABSTRACT

Surge Protective Devices. Components. Low Voltage Systems

This article deals with components used in low-voltage surge protection devices (SPDs) and their selection. End of life of the components determines the end of life of the SPD. The statistics on overvoltages give a better idea of the stress the SPD will be subjected to. Space is given to switching surges and their levels. To select a low-voltage SPD, the most efficient method is lightning risk analysis, which will determine what the adequate means of protection is in terms of cost efficiency, and what its rating should be. A simplified version of the lightning risk analysis for SPDs is also presented.

Auteur(s)

  • Alain ROUSSEAU : Ingénieur école centrale de Lyon - DEA de génie électrique - Président du Comité International de Normalisation Parafoudres (IEC SC37A) - Président SEFTIM, Vincennes, France

INTRODUCTION

Les matériels électriques utilisés tant dans les applications domestiques que dans les applications industrielles sont de plus en plus sensibles aux surtensions, en raison de l’utilisation massive de composants électroniques. Les ampoules d’éclairage à incandescence, le moteur de la machine à laver ont une tenue intrinsèque contre les surtensions assez élevée. Pendant longtemps, leur protection contre les surtensions n’était donc pas un problème majeur.

De nos jours, les lampes à LED, les alarmes, ordinateurs, télévisions et même le programmateur de la machine à laver utilisent des composants électroniques, ce qui augmente leur fragilité vis-à-vis des surtensions. L’usage croissant de prises protégées (prises de courant avec parafoudre incorporé), que l’on peut trouver aussi bien dans les magasins de bricolage que dans les catalogues de vente par correspondance, témoigne bien de l’évolution rapide de la protection contre les surtensions et de sa pénétration dans le milieu domestique.

Néanmoins, les parafoudres ne se résument pas à ces prises protégées qui, en général, ne consistent qu’en une barrière secondaire contre les surtensions. Il faut installer d’abord des parafoudres dans le tableau d’entrée de l’installation afin de dériver le plus rapidement possible à la terre les surtensions dangereuses et assurer une fonction d’équipotentialité. Les parafoudres qui sont en aval de ce premier parafoudre (installés dans des tableaux divisionnaires ou dans les prises de courant) ne servent alors qu’à stabiliser le potentiel en des points sensibles du réseau et à dériver à la terre la faible partie de la surtension qui n’a pas été entièrement éliminée par le parafoudre de tête installé en amont. Les parafoudres et leur mode d’installation seront présentés dans l’article [D4841]. Il est, en effet, fondamental de bien choisir le ou les parafoudres nécessaires et aussi de les installer convenablement.

Cependant, les surtensions peuvent se propager jusqu’à l’appareil considéré, non seulement par les lignes d’énergie, mais aussi par les lignes téléphoniques (fax, répondeurs, box…), les câbles coaxiaux (antennes de télévision hertzienne ou satellitaire…), les circuits de données (prises USB ou HDMI des ordinateurs) ou, même, par le circuit de terre (cas d’un bâtiment protégé par un Système de Protection Foudre, par exemple). Les informations sur les réseaux basse tension utiles pour la sélection des parafoudres sont présentées dans le présent article.

Idéalement dans une structure, chacune des voies d’entrée pour les surtensions doit être protégée et une grande quantité de types de parafoudres existent donc sur le marché, en plus des parafoudres pour lignes d’énergie. La description de ces différents types de parafoudres fait l’objet de l’article [D4841].

Parallèlement, les composants utilisés dans les parafoudres ont évolué dans le sens d’une toujours plus grande fiabilité, d’une augmentation permanente de tenue en énergie et d’une amélioration du niveau de protection. Ces composants sont présentés dans le présent article.

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KEYWORDS

surge protective device   |   overvoltage   |   risk analysis   |   lightning

VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v3-d4840


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1. Évolution technique et normative

1.1 Amélioration de la compréhension des phénomènes en basse tension

Pendant longtemps, les études des phénomènes transitoires en basse tension étaient limitées. En particulier, la relative bonne tenue intrinsèque des matériels n’imposait pas des études précises. Ce n’est plus le cas et, depuis quelques années, un grand nombre d’études ont été publiées sur ce sujet.

Des simulations, des mesures sur site et des essais en laboratoire ont été effectués, donnant de précieuses indications sur les statistiques des surtensions, leur amplitude, la tenue des différents matériels ainsi que sur les nécessaires emplacements et caractéristiques des parafoudres.

Ainsi, les surtensions de manœuvre, alors qu’elles sont souvent considérées comme négligeables, peuvent, dans certaines configurations, être aussi sévères, voire même plus, que les surtensions de foudre. Ces nombreuses études sont à la base des informations données au paragraphe 3 ainsi que dans [D4841].

Des appareils permettent de faire des mesures précises des différents paramètres caractéristiques des surtensions.

Par ailleurs, les moyens de calcul de plus en plus évolués (logiciel EMTP par exemple) permettent de calculer avec précision les répartitions des surtensions et des courants associés dans une structure complexe.

Ces divers outils ne sont généralement pas utilisés directement par les utilisateurs des parafoudres. Les résultats des études sont intégrés dans les normes et guides les plus récents et le respect de ces...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - XEMARD (A.) et al -   Étude statistique des surtensions induites dues à la foudre sur les ouvrages de distribution d’énergie et analyse du risque  -  Cired (1997).

  • (2) - Norme NF EN 62305-1 -   Protection contre la foudre Partie 1 : Principes généraux Évaluation des risques  -  (2012).

  • (3) - ROUSSEAU (A.), CREVENAT (V.) -   Protective levels at equipment terminals for various SPDs  -  Proceedings of the International Conference on Grounding and Earthing Salvador (2010).

  • (4) - ROUSSEAU (A.) et al -   Design of ZnO surge protective devices in case of direct lightning surges  -  International conference on lightning protection (ICLP) (1996).

  • (5) - CEI Rapport Technique 62066 -   Surtensions de choc et protection contre la foudre dans les réseaux à basse tension – Information générale fondamentale.  -  (2002).

  • ...

1 Outils logiciels

JUPITER : logiciel d’analyse du risque foudre selon la norme NF EN 62305-2, SEFTIM, France.

HAUT DE PAGE

2 Sites Internet

Association protection foudre http://www.apfoudre.fr/

SOS foudre http://seftim.com/?page_id=1405

HAUT DE PAGE

3 Normes et standards

NF EN 61643-11 - 05-2014 - Parafoudres basse-tension – Partie 11 : parafoudres connectés aux systèmes basse tension – Exigences et méthodes d’essai.

Cette norme traite des parafoudres pour réseaux basse tension à courant alternatif. Des versions spécifiques pour les applications continues sont en développement (IEC 61643-31 pour les parafoudres des applications photovoltaïques et IEC 61643-41 pour les autres applications courant continu. En Europe, il existe déjà une norme pour les parafoudres photovoltaïques NF EN 50539-11 qui sera à terme remplacée par la version internationale IEC...

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