Parafoudre
Une page très complète sur les surtensions dans les installations électriques : Wiki Schneider
Généralités sur les orages
Ils sont plus fréquents en été, mais d'intensité moindre. En hiver ils sont plus rares mais d'intensité plus élevée.
Les éclairs nuage-sol représentent 10% de l'activité électrique orageuse, ce sont eux qui menacent nos installations électriques.
Indicateurs de l'activité orageuse
L'activité orageuse peut être appréhendée à travers deux indicateurs :
- Nsg : la densité de foudroiement correspond au nombre d'impact par kilomètres carrés et par an (n/km2/an)
- Nk : le nombre de jours d'orage (actuellement utilisé mais bientôt obsolète)
Météorage est un organisme pouvant (moyennant le paiement d'un abonnement) prévenir les exploitants de centrales du début et de la fin d'une alerte orageuse.
Intensité des éclairs
Leur intensité varie de -15kA à +27kA, certains éclairs peuvent dépasser les 100 kA (en hiver le plus souvent).
Il faut bien distinguer la fréquence des éclairs de leur intensité. Un éclair ponctuel de haute intensité peut détruire une installation tandis que de multiples impacts peuvent ne pas avoir d'incidence sur une installation bien conçue (calibre des parafoudres adaptés, et câblage correctement réalisé).
Phénomènes impactant les installations électriques
Remontée du potentiel de terre
Un impact à proximité d'une liaison de terre peut provoquer des surtensions "remontant" depuis le sol et causer des dégâts.
Couplage par rayonnement
Un impact de foudre peut générer une OEM se propageant dans toutes les directions et pouvant créer des surtensions dans des câbles agissant comme des antennes.
Manoeuvre
L'utilisation de certains appareils dans une installation électrique peuvent créer des surtensions (fermeture d'un interrupteur par exemple).
Parafoudres
Caractéristiques électriques
In : capacité de décharge répétitive
Up : tension résiduelle à In (fonction de I)
Uw : tension de claquage d'un appareil électrique. On doit toujours avoir Uw > Up, sinon les équipements risquent d'être endommagés.
Isccv: courant de court-circuit en fin de vie
Types de parafoudres
- Type 1 : (dimensionné par Iimp) protège contre les impacts directs de foudre, protège mal des surtensions (obligatoirement associé à un type 2). Obligatoire en tête d'installation si présence de paratonnerre.
- Type 2 : (dimensionné par Imax) protège des surtensions induites.
- Type 3 : (dimensionné par Uoc) protège des surtensions résiduelles, pour protéger le matériel sensible (électronique fragile).
Dénomination : SPD-A (protection associée : porte fusible ou disjoncteur à rajouter en amont), SPD-I (protection intégrée, pas de protection à ajouter).
Conception d'une installation
Lorsque le PF est éloigné d'un appareil à protéger, un phénomène de résonnance peut se produire ce qui peut doubler la tension résiduelle. Notamment dans le cas où le PF est éloigné de >10m de l'équipement à protéger.
Raccordement :
- Type 1 : 16mm2 Cu
- Type 2 : 6mm2
La longueur cumulée de câble entre le PF et les équipements à protéger doit être inférieure à 50cm.
Etudes foudres
L'ARF (Analyse du Risque de Foudre) est obligatoire pour les bâtiments classés pour la protection de l'environnement (ICPE). Elle se basait sur le Nk mais se base maintenant sur le Nsg (voir plus haut).
ICPE (Installation Classée pour la Protection de l'Environnement)
Une ARF est obligatoire. De plus, ils doivent être en capacité de détecter et compter les impacts de foudres subits par le bâtiment (météorage, télécompteur foudre placé sur les paratonnerres).
En cas de modification du site (installation d'une centrale PV en toiture par exemple) l'étude foudre est obligatoire.
Des entretiens tous les 6 mois, 1 an et 2 ans sont à prévoir. A chaque impact une inspection visuelle doit être effectuée.
ERP (Etablissement Recevant du Public)
La vérification annuelle des paratonnerre est obligatoire.
Une ARF est recommandée.
IGH (Immeuble de Grande Hauteur)
l'ARF donne lieu à un risque foudre allant de 0 à IV.
Paratonnerres
Un paratonnerre est un dispositif permettant de capter les impacts de foudre. Le dimensionnement du paratonnerre est important car il doit capter les impacts dans la zone à protéger et sans capter des impacts qui n'auraient pas touché l'installation sans sa présence.
Le sous-dimensionnement ou surdimensionnement sont donc des points de vigilance.
Types
- Pointe simple
C'est une pointe métallique reliée par une descente de foudre venant se planter dans le sol. On en retrouver sur les vieilles maisons, les églises, etc...
C'est une solution économique est efficace.
- Cage maillée
C'est la solution la plus efficace, elle consiste en une sorte de cage de Faraday englobant le bâtiment. Les bâtiments en structure métallique pourraient être considérés comme protéger "naturellement" par la foudre. L'étude foudre précise dans tous les cas les dispositifs à adopter.
- PDA (Protection à Dispositif d'Amorcage)
C'est un dispositif actif, qui peut être économique par rapport aux autres solutions car un PDA protège une plus grande zone qu'une pointe simple par exemple. Un télécompteur foudre peut lui être associé pour compter les impacts absorbés.
La présence d'un PDA rend obligatoire l'installation de parafoudres.
Descente de foudre
Elles sont à placer le plus loin possible des accès et circulations.
Normes
- IEC 62793 : Système d'alerte
- IEC 62858 : Densité de foudroiement basée sur des capteurs d'éclairs
- IEC 62305 : Protection foudre, systèmes d'alertes, télé compteurs, densité de foudroiement
- NF C 17-102 : Protection contre la foudre - Systèmes de protection contre la foudre à dispositif d'amorçage
- NF C 15-100-1 : Installation électriques basse tension
- UTE C15-443 : Guide pratique - Protection des installations électriques basse tension contre les surtensions d'origine atmosphérique ou dues à des manoeuvres - Choix et installation des parafoudres