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RÉSUMÉ
Cet article présente les critères de choix et les règles d'installation des parafoudres basse tension. Il doit être lu en conjonction avec la première partie qui traite des composants de parafoudres et des réseaux. Il faut prendre en compte les fonctions secondaires, telles que l'indicateur de défaut ou le renvoi d’état à distance, mais il ne faut pas oublier l’objectif principal : protéger. A ce titre, des règles de choix des divers paramètres d’un parafoudre sont donnés en fonction de leur influence sur le niveau de protection apporté. Les parafoudres des réseaux de données sont présentés y compris dans le cas où les deux types de réseaux doivent être protégés pour un même équipement.
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This article deals with selection criteria and installation rules for low voltage surge protection devices (SPDs). It should be read in conjunction with Part 1, which deals with surge protection components and power systems. Secondary functions such as failure state indicators or remote information should be considered, but the main target must not be forgotten, namely protection. In this respect, selection rules for the various SPD parameters are given as a function of their impact on the level of protection obtained. SPDs for data networks are introduced, in particular when both types of network need to be protected for a single equipment item.
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
Le premier article Parafoudres basse tension. Composants. Réseaux basse tension [D4840] a présenté les évolutions techniques et normatives récentes dans le domaine de la protection contre les surtensions. La connaissance de ces éléments est nécessaire à la bonne compréhension des mécanismes de choix et des règles d’installation des parafoudres qui sont présentés dans ce second article. En effet, les parafoudres actuels ont tiré parti de ces évolutions et leurs caractéristiques permettent une amélioration de l’efficacité de la protection contre les surtensions. Les parafoudres assurent deux fonctions principales : l’équipotentialité entre l’installation électrique et la terre du bâtiment et la protection des équipements sensibles. Le parafoudre d’équipotentialité est installé en tête de l’installation dans le bâtiment et vise à éviter les amorçages et les incendies dans la structure. Les autres parafoudres assurent la protection des équipements et sont localisés dans la structure non loin des équipements à protéger. Les deux fonctions (équipotentialité et protection) du parafoudre sont directement liées aux caractéristiques des composants qui forment la partie active. La description détaillée des composants utilisés et de leurs avantages et inconvénients est donnée dans [D4840]. Cependant, ces deux fonctions principales d’un parafoudre ont moins évolué que les fonctions secondaires (indicateur de défaut du parafoudre, renvoi d’état à distance, maîtrise de la fin de vie…) qui font désormais partie intégrante de la majorité des parafoudres basse tension. Ces fonctions ont parfois pris plus d’importance que la protection elle-même dans le choix du parafoudre.
On constate ces dernières années une accélération de la connaissance dans le domaine des surtensions et des réseaux basse tension. L’état actuel des connaissances dans ce domaine est présenté dans [D4840]. Parallèlement, il faut aussi noter des progrès importants dans la technologie des parafoudres et dans les moyens d’essais. Les parafoudres actuels n’ont plus grand chose à voir avec les parafoudres de la génération précédente et notamment vis-à-vis des fonctions additionnelles. Ils sont fiables, protègent mieux et supportent des courants de foudre élevés. En outre, ils informent en permanence sur leur état et signalent toute défaillance sans créer de problèmes à l’installation électrique. Enfin, le besoin de connaître l’état des parafoudres à distance pousse à développer des parafoudres communiquant connus sous le terme générique anglais de « smart SPD (Surge Protective Device) ».
Les normes peinent à suivre des progrès aussi rapides et les guides d’applications qui aident à la compréhension de ces normes ont encore plus de difficultés à être à jour. Les éléments de base décrits dans le présent article sont des éléments valides en termes de physique des phénomènes mis en jeu, indépendamment des évolutions normatives. Cependant, les projets de normes les plus récents ont été pris en compte ; ils sont présentés dans le premier article [D4840].
KEYWORDS
surge protective device | electrical installation | installation rules | secundary functions
VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 2003 par Alain ROUSSEAU
DOI (Digital Object Identifier)
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5. Exemple d’application
Cet exemple traite un cas simple qui permet de mettre en évidence l’influence des divers paramètres et phénomènes présentés dans l’article : une habitation (maison individuelle) protégée ou non par paratonnerre. Cet exemple ne traite que les problèmes de surtensions et de parafoudres sur le réseau d’alimentation qui à la fois dérive la plus grande partie des chocs de foudre et qui est aussi la plus compliquée à comprendre.
La maison est alimentée par une ligne basse tension monophasée enterrée avec un régime de neutre TT. Aucun autre service ne pénètre dans la structure (pas de tuyaux métalliques, pas de ligne téléphonique en cuivre…).
-
Cas 1
La maison est protégée contre les chocs de foudre directs par un paratonnerre (figure 21). Une analyse du risque foudre (ARF) en utilisant la norme NF EN 62305-2 (ou sa version simplifiée AFNOR C 17-108) a en effet permis de montrer que la protection foudre directe était nécessaire ou bien c’est un choix volontaire du propriétaire de la maison puisqu’il n’y a pas d’imposition réglementaire. L’installation de protection foudre a été mise en œuvre selon les normes en vigueur et ceci impose la présence d’un parafoudre de Type 1 sur les lignes entrantes (entre phase et terre et entre neutre et terre).
Ce parafoudre est dimensionné par son courant impulsionnel
qui est déterminé en utilisant la formule présentée au paragraphe 3.3 de [D4840] : pour ce type d’applications (habitations) le courant de foudre à prendre en compte est de 100 kA (ce courant pourrait être plus élevé selon le résultat de l’analyse du risque foudre). 50 % de ce courant passe dans la terre foudre du paratonnerre et les 50 % (50 kA) restant dans les parafoudres Type 1. Comme la ligne d’alimentation est monophasée il y aura un parafoudre installé entre phase...
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Exemple d’application
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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