Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
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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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.
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
surge protective device | overvoltage | risk analysis | lightning
VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 1997 par Alain ROUSSEAU
- Version archivée 2 de août 2003 par Alain ROUSSEAU
DOI (Digital Object Identifier)
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5. Glossaire
Système de Protection Foudre ; Lightning Protection System
Système comprenant un ou des éléments de capture (paratonnerre, etc.), des conducteurs de descente pour conduire la foudre au sol et un réseau de terre dédié à la foudre. Est également compris dans le SPF tout ce qui concerne l’équipotentialité (par exemple des tuyaux métalliques d’arrivée de gaz) et les parafoudres d’équipotentialité installés à l’entrée de chaque réseau dans la structure protégée. On parle souvent dans le langage courant de paratonnerre mais il ne s’agit que d’un des composants du SPF.
Densité de foudroiement au sol Ng ; Flash Ground Density
Nombre de coup de foudre au sol par an et par kilomètre carré obtenu généralement à partir de réseaux de détection nationaux (réseau Météorage en France par exemple) ou donné par des cartes nationales généralement publiées par les organismes de normalisation. Les données des cartes sont évidemment peu précises car elles sont données au mieux par département alors que les données foudre sont très locales et variables d’une commune à l’autre.
Parafoudre basse tension ; Surge Protective Device
Dispositif de protection destiné à limiter les surtensions transitoires et à écouler les courants de foudre. Il contient au moins un composant non linéaire.
Parafoudre un port ; One-port SPD
Parafoudre sans impédance série. Les bornes d’entrée et de sortie sont confondues. Le parafoudre est installé en parallèle avec le circuit qu’il protège.
Parafoudre deux ports ; Two-port SPD
Parafoudre avec une impédance série spécifique connectée entre la borne d’entrée et la borne de sortie. Le parafoudre est installé en série avec le circuit qu’il protège. Un tel parafoudre est équipé de deux jeux de bornes, entrée et sortie. Le côté protégé est au niveau de la borne de sortie.
Surtension dues à la foudre ; Lightning surge
Surtensions transitoires dues à un choc de foudre direct sur la structure ou indirect (proche du réseau de terre de la structure ou sur un service connecté) ou encore induites sur un service connecté à la structure.
Surtension de manœuvre ; Switching surge
Surtensions...
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Glossaire
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).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
JUPITER : logiciel d’analyse du risque foudre selon la norme NF EN 62305-2, SEFTIM, France.
HAUT DE PAGE
Association protection foudre http://www.apfoudre.fr/
SOS foudre http://seftim.com/?page_id=1405
HAUT DE PAGE
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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