Architecture des protections contre la foudre d'une installation.

Lorsque le champ lectrostatique dpasse les limites dilectriques de l'air (variables selon les conditions d'humidit et de pression) une dcharge de foudre se produit accompagne d'une onde acoustique : le tonnerre (engendr par la brutale dilatation de l'air surchauff par l'arc lectrique)LA FOUDREest un phnomne naturel de dcharge lectrostatique disruptive Certains nuages (cumulo-nimbus) crent les conditions mtorologiques favorables l'accumulation de charges lectriques (condensateur gant)L clair peut tre de couleur diffrentesJaune : Un clair jaune est un signe d'une quantit importante de poussire dans l'atmosphre.Rouge : Un clair rouge indique de la pluie dans l'air.Bleu : Un clair bleu la prsence de grle.Blanc : Un clair blanc est signe d'un air trs sec.

L ECLAIRIntensit :3000 a 300000ATension jusqu' 100 millions de voltsAltitude 6000 a 15000mVitesse 100 000km/hTemprature 30 000C pour un diamtre de 2 a 3 cmQuelques chiffres (par an): - 20 40 morts - 20 000 animaux foudroys - 20 000 sinistres dus la foudre dont 15 000 incendies - 50 000 compteurs lectriques dtruits - 250 clochers dtruits

Effet de la foudreLes effets directs - la foudre frappe directement la structure - sont essentiellement thermolectriques, dus la circulation du trs fort courant qui chauffe la matire et cause des dommages trs importants (incendies, brlures et destructions)

Effet de la foudre

Les effets indirects - la foudre ne touche pas la structure - produisent des surtensions par conduction, par induction ou par lvation du potentiel de terre (est l'coulement d'un courant lectrique dans le sol. Au point d'impact d'un coup de foudre, le courant de foudre s'coule et diffuse dans le sol, en gnrant des diffrences de potentiel entre diffrents points de celui-ci, du fait de la rsistivit qui le caractrise.)Surtension par conductionSurtension par inductionUn impact sur des lignes ariennes dalimentation lectrique ou sur les lignes de tlcommunications cre une surtension qui est vhicule le long de ces lignes et qui peut entraner la destruction des appareils qui y sont raccordsLe rayonnement lectromagntique d la foudre produit des tensions induites dans les circuits formant des boucles et peut entraner la destruction ou le dysfonctionnement des appareils

Les diffrent types de protection contre la foudre1 Protection extrieure (paratonnerre)

Le principe consiste crer un ou plusieurs points dimpacts prfrentiels de la foudre, par des lments conducteurs puis dcouler et de dissiper dans le sol le courant de la foudre.Le paratonnerre est un dispositif qui a t invent en 1752 par Benjamin Franklin L'effet de pointe qu'il procure rend plus probable le parcours de la foudre par son intermdiaire Son rle principal est d'viter des incendies et des dgradations de la structure du btiment qu'il protge Il est connect la terre par des conducteurs de "descente

Types de paratonnerre1 Paratonnerre tige simple (PTS),

- Facilit de mise en uvre- Limit la protection de structure de faibles dimensions.- Economiquement intressant- Contrainte de tenue mcanique des mts.- Intgration possible larchitecture du btiment sans altration de lesthtique

Type de paratonnerre2 Paratonnerre cage maille

- Diminution des effets de rayonnement lectromagntique lintrieur de la structure protge. Rpartition des courants entre plusieurs descentes.- Mise en uvre lourde et coteuse.- Contribue lquipotentialit globale des masses et terres.- Souvent inesthtique de par la complexit de sa structure.

Type de paratonnerre3 Paratonnerre fils tendus

- Diminution des effets de rayonnement lectromagntique lintrieur de la structure protge. Rpartition des courants entre plusieurs descentes.- Les fils tendus peuvent tre des obstacles dangereux dans les zones de manutention avec utilisation dappareil de levage.- Contribue lquipotentialit globale des masses et terres.- Mise en uvre difficile et coteuse.- Protection des zones ouvertes- Souvent inesthtique de par la complexit de sa structure

Les schmas de protection contre la foudre

1 Protection extrieure

Protection contre la foudre

2 Protection intrieure (parafoudre ou parasurtenseur) Les parafoudres sont toujours cbls en parallle et associs des systmes de dconnexion conformment la norme NFC 15-100. Les parafoudres sont disponibles soit lunit (fixation sur rail symtrique de 35 mm) soit en coffrets pr cbls (incluant les parafoudres, les dispositifs de dconnexion). Les cbles de raccordement des parafoudres doivent avoir une section identique la ligne protger (maximum 50 mm).Le cble de mise la terre doit avoir une section gale la moiti de celle du conducteur de protection principal de linstallation, avec un minimum de 4mm (sauf en prsence dun paratonnerre sur la structure ; dans ce cas, la section minimum est de 10mm2) et un maximum de 50mm.1 protection simple

2 Protection en cascadeLinstallation peut-tre prvue en tte dinstallation (primaire) ou proximit des quipements protger (secondaire). Le parafoudre de tte privilgie la protection de lensemble de la distribution lectrique et ncessite un modle robuste (I max et In levs) qui rsiste de fortes sollicitations.A linverse, le parafoudre secondaire privilgie la protection fine de proximit contre la partie rsiduelle des surtensions filtres par ltage primaire. Cet tage secondaire limite galement les phnomnes de sur oscillations pouvant apparatre sur le circuit lectrique. Une attention particulire sera donc porte au critre Up (niveau de protection) qui sera idalement le plus faible possible.Dans ce cas dune installation de protection primaire puis secondaire (en cascade), il est ncessaire de respecter les rgles de coordination des parafoudres.

Diffrents rgime de neutre

Schma de protection d'une maisonLes parafoudres de tte doivent tredisposs directement en aval du dispositifassurant la fonction de sectionnementen tte d'installation. En tarif bleu,ce parafoudre doit tre plac immdiatementen aval de l'appareil Gnral de Commandeet de Protection qui est ledisjoncteur de branchement.

Protection d'installation photovoltaque Parasurtenseur photovoltaque unipolaire avec dispositif decourt-circuit intgr.Activation du dispositif de dconnexion et de court-circuit garantissant uneexploitation fiable sans risque dincendie malgr undfaut disolement dans le circuit du gnrateur PVpour un courant de court-circuit jusqu 80 A maxjusqu la remise en tat du systme PV.Fig 9.18.1.6 Concept de protection contre les surtensionsdun systme

2 protection intrieur ou parasurtenseur1 Parafoudre tlphone

Les parafoudres tlphoniques permettent de protger les quipements raccords aux lignes tlphones (fax, modem, centraux tlphoniques).

2 Parafoudre de rseauxParafoudres permettant la protection contre les surtensions des quipements raccords des rseaux informatiques et industriels standards ou spcifiques.

3 Parafoudre dataParafoudres permettant la protection contre les surtensions des quipements lectroniques de transmission, E/S TOR ou analogiques.

4 Parafoudre dalimentationParafoudres permettant la protection contre la surtension des quipements raccords des alimentations continues de 12 48 VDC : capteurs, actionneurs, transmetteurs, automates, priphriques d'acquisition.

ConclusionCette rfrence passe par la matrisede la coordination de l'isolement enbasse tension et tout d'abord parl'application d'une mthode simpled'investigations conduisant desassociations et choix de matriels et deparafoudres. Ces derniers (lesparafoudres) devant limiter lessurtensions prvisibles sur le rseau un niveau acceptable par les premiers(les matriels).Pour cela il faut :

d'avoir une prise de terre desutilisations unique, de respecter la distance minimaleentre deux parafoudres, de choisir un dispositif DR slectif ouretard quand il est plac en amontd'un parafoudre.Alors que les normes concernant lesparafoudres sont stabilises, cellesrelatives la coordination de l'isolementdans les installations lectriques BTdevraient l'tre sous peu. Force est deconstater que les mtiers de l'lectricitdoivent donc rapidement s'adapter poursatisfaire les exploitants.Pour russir cette volution, il convientde souligner l'importance que peuventavoir les documents des constructeursde parafoudres (cf. Guide ParafoudreMerlin Gerin) qui runissent tout lafois : des explications simplifies desphnomnes de surtensions et deperturbations lectromagntiques, les lments techniquesindispensables aux choix et surtout auxassociations, prcits.estimer les surtensions (d'origineatmosphrique, de manuvre ou frquence industrielle) qui peuventapparatre sur le rseau lectrique. connatre les caractristiques desmatriels installs et plusparticulirement leur tenue aux ondesde choc, choisir les protections en tenantcompte des deux points prcdentsmais aussi du schma les liaisons laterre du rseau lectrique.Mais cette approche thorique doittre complte d'un savoir-faired'installateur : comme il l'a t expliqudans les pages prcdentes, le non respectde quelques rgleslmentaires rendent parfaitementinefficaces des parafoudres mme bienchoisis. Dans cedomaine il faut bien se souvenir del'importance : de raccourcir les connexions desParafoudres,

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