La protection desinstallations électriquescontre la foudreAprès avoir décrit le phénomène de foudroiement et lesdifférents modes d’agression de la foudre, ce guidetechnique a pour objectif de préciser les règlesd’installation des parafoudres basse tension.

p.1Le phénomènede foudroiement

p.2Les différentsmodes d’agressionde la foudre

p.4Les moyensde protections

p.5Les normes

p.6Les règlesd’installationdes parafoudresbasse tension

p.9Exempled’application

Qui fait autant avancer l’électricité ?

Le phénomène de foudroiement c Le champ électriquePar beau temps, le champ électrique naturel au sol est de l’ordre de 120 V/m.Avec l’arrivée du nuage chargé électriquement, il peut atteindre et dépasser15 kV/m (figure 1).

-- ----

----

-- ----

--

-- ----

----NN

PP++

++++++ ++++++++ ++

++ ++

++++

++PP

- --

--

- --

-

- --

--N

P+

+++ ++++ +

+ +

++

+P

14

12

10

8

6

4

2

-64

-55

-45

-33

-18

0

+10

+3020 16 12 8 6 2 2 6 8 12 16 20

-18-14-10

-6-4

Le champ électrique est accentué par les aspérités du sol (collines, arbres,habitations).Ces dernières créent un effet de pointe, véritable amplificateur de champélectrique, qui peut l’accentuer localement jusqu’à 300 fois (figure 2). Ce phénomène est appelé effet Couronne. Il favorise l’apparition du coup defoudre à cet endroit.

Figure 1. Le champ électrique au sol.

Novembre2000

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GuideTechnique2

(dont 40 % en milieu agricole) ce qui représente descentaines de bâtiments détruits ou hors d’usage,- une centaine de clochers touchés, - plus de 100 millions de francs de dégâtsuniquement en réparation des lignes téléphoniquesgravement endommagées,- 100 transformateurs et 50 000 compteursélectriques mis hors d’usage,- des dizaines de milliers d’appareils électroménagersdétériorés.

Les dégâts causés sur les installations électriques etélectroniques, domestiques ou industrielles sechiffrent en milliards de francs. Il est difficile d’évaluer :- les conséquences des perturbations engendréessur les réseaux informatiques ou detélécommunications,- les erreurs sur les séquences automates,- les erreurs sur les systèmes de régulation.D’autre part, les pertes d’exploitation peuvent avoirdes conséquences financières supérieures au coûtdu matériel détruit par la foudre.

Les différentsmodes d’agressionde la foudrec Classification des effets de la foudreEn plus des effets produits par tout courantélectrique, la foudre provoque des rayonnementsélectromagnétiques très importants, qui peuventinduire des surtensions dangereuses dans lesréseaux et circuits électriques.Ces deux aspects du courant de foudre conduisentà dire qu’il y a deux grandes catégories d’effetsà considérer : les effets directs et les effets indirects.Cette classification est résumée dans le tableauci-après :

Ce phénomène a été observé dès l’Antiquité, sur lesextrémités des lances et objets pointus. Les marinsle connaissent sous le nom de feux de Saint-Elme ;il se manifeste à l’extrémité des mâts des bateaux.Les alpinistes savent que l’apparition des effluves àla pointe de leur piolet, accompagnée d’un bruitd’essaim d’abeilles, annonce le risque de foudre.

c Caractéristiques des coups de foudreen France

probabilité dedépassement

P (%)

50

10

1

crête decourant

I (kA)

38

68

140

pente

S (kA/µs)

48

74

97

duréetotale

T (s)

0,09

0,56

2,7

nombre dedécharges

n

1,8

5

12

Paratonnerres(installés sur ouautour desstructures àprotéger).

Indirects

La foudre frappedirectement la structure,causant des incendies,brûlures et destructions,etc.

Effets Manifestations Types de protection

Directs

La foudre frappe ailleurs,sans toucher la structure(bâtiment ou installationconcernée) : les ondesde choc et surtensionsarrivent à l’installationpar conduction ou parrayonnement.

Parafoudres(installés sur lescircuitsélectriques).

Figure 2. Champ électrique amplifié par une aspérité du relief.

Ce tableau résume les principales caractéristiquesdes coups de foudre négatifs.50 % dépassent 38 kA crête, 1 % sont au-delà de140 kA. On remarque que les énergies mises en jeusont importantes. Le courant de foudre est uncourant impulsionnel haute fréquence (HF) de l’ordrede mégahertz.

c Les dégâts occasionnés par la foudreEn permanence 2 000 à 5 000 orages se formentautour du globe. Ces orages s’accompagnent decoups de foudre constituant un risque important pourles personnes et les biens.En France, chaque année :- 1,2 millions d’impacts de foudre au sol,- 20 à 40 personnes foudroyées par an (descentaines d’autres blessées ou handicapées à vie),- 20 000 animaux tués,- la foudre est à l’origine de 10 % des incendies

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GuideTechnique 3

Examinons plus en détail l’ensemble des effets dus àla foudre :

i

i

t

i/2 i/2

v Les effets thermiquesCe sont les effets Joule dus à la circulation du courantde foudre à travers divers corps, objets et supportsqu’il utilise le long de son trajet vers la terre. Celapeut provoquer un incendie ou une fusion, enparticulier aux points d’impact de la foudre et auxpoints de jonction et connexions le long du cheminemprunté par le courant de foudre.Malgré sa très forte intensité et une chaleur dépassantles 10 000 °C, l’arc en retour a une durée tellementbrève que ses effets thermiques restent généralementlimités. Les incendies dus à la foudre sont plus souventla conséquence de la persistance d’un courant del’ordre de 100 à 200 A durant toute la durée du coup defoudre, c’est-à-dire quelques centaines de millisecondes.

v Les effets électrodynamiquesLorsque le courant de foudre emprunte desconducteurs parallèles, il s’exerce entre cesconducteurs des forces électrodynamiquesimportantes. Cela peut entraîner des ruptures ou desdéformations mécaniques (par exemple, des câblesécrasés ou aplatis). Généralement le courant defoudre circule dans le même sens dans l’ensemble desconducteurs ; il s’agit alors de forces d’attraction.

v Les effets de déflagrationLe canal de foudre engendre une dilatation de l’air etune surpression importante jusqu’à une dizaine demètres de distance. L’effet de souffle peut briser lesvitres ou cloisons et peut projeter des animaux oudes personnes à plusieurs mètres. La propagation dela surpression dans l’air provoque une onde sonore,le tonnerre.

v Les surtensions conduitesA la suite d’un impact sur des lignes aériennesd’alimentation électrique ou de télécommunications,une onde de choc (une surtension) est véhiculée lelong de ces lignes (figure 3). Celle-ci peut entraînerdes destructions dans les appareils raccordés àl’installation électrique.

v les surintensités conduitesPour s’écouler à la terre, l’onde de foudre quiemprunte une installation électrique, éventuellement

U

neutre

champlectromagn tique

BT

U

RT RN

BT

après claquage de l’isolation, peut provoquer desdysfonctionnements et des destructions dans lescircuits et les récepteurs électriques.

v Les surtensions induitesLe rayonnement électromagnétique dû au courant defoudre impulsionnel très important, à fort di/dt, donnelieu à des tensions induites dans les circuits touchéspar le rayonnement électromagnétique et enparticulier dans les circuits formant des boucles(figure 4). D’où des destructions oudysfonctionnements d’appareils reliés à ces circuits.

v L’élévation du potentiel de terreLorsqu’un point de la terre reçoit le courant defoudre, le potentiel de ce point s’élève très fortementpar rapport aux autres points du sol. D’oùl’apparition d’un gradient de potentiel dans le sol,pouvant créer des situations dangereuses (figure 5).

Figure 3. Surtensions conduites.

Figure 4. Surtensions induites.

Figure 5. Montée en potentiel des terres.

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GuideTechnique4

Figure 6. Principe du paratonnerre à tige.

ii/2i/2

Figure 7. Les câbles de garde.

Les moyensde protectionsDeux grands types de protection permettent desupprimer ou limiter les surtensions ; on les appelleIEPF (Installation Extérieure de Protection Foudre) ouprotections primaires et IIPF (Installation Intérieure deProtection Foudre) ou protections secondaires.

c Les protections primairesLeur but est de protéger les installations contre lescoups de foudre directs. Ces protections permettentde capter et d’écouler le courant de foudre vers lesol. Le principe est basé sur une zone de protectiondéterminée par une structure plus haute que lesautres. Il en est de même pour tout effet de pointeprovoqué par un poteau, un bâtiment ou unestructure métallique très haute. Il existe trois grandstypes de protection primaire :- le paratonnerre qui est la protection la plusancienne et la plus connue, - les fils tendus,- la cage maillée ou cage de Faraday.

v Le paratonnerre

v Les fils tendus Ce sont des câbles tendus au-dessus de l’ouvrage àprotéger. Ils sont employés pour des ouvragesspéciaux : pas de tir de fusées, applications militaireset surtout câbles de garde au-dessus des ligneshaute tension (figure 7).

Figure 8. Principe d’une cage maillée (cage de Faraday).

Ce principe est utilisé pour les bâtiments trèssensibles abritant du matériel informatique ou lafabrication de circuits intégrés. Il consiste à multiplierles feuillards de descente à l’extérieur du bâtiment defaçon symétrique. On ajoute des liaisons horizontalessi le bâtiment est haut ; par exemple tous les deuxétages (figure 8). Les conducteurs de descente sontreliés à la terre par des pattes d’oies. Le résultatconsiste à obtenir des mailles de 15 x 15 m ou10 x 10 m. L’effet résulte en une meilleureéquipotentialité du bâtiment et la division descourants de foudre, réduisant ainsi fortement leschamps et inductions électromagnétiques.

c Les protections secondairesLa protection des récepteurs électriques contre lessurtensions d’origine atmosphérique la pluscommunément employée est la protection parparafoudre.Le parafoudre est généralement placé entre unconducteur et la terre, et parfois, entre conducteursactifs. Les deux cas sont représentés en figure 9. Sous une tension normale, le parafoudre secomporte pratiquement comme une résistance infinie

v La cage maillée (cage de Faraday)

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GuideTechnique 5

tension nominalede l’installation (V)réseaux triphasés

230/440400/6901000

matérielsde tenueaux chocstrès élevée• compteurélectrique• appareil detélémesure

68

tension assignée de tenue aux chocs (kV)

matérielsde tenueaux chocsélevée• appareil dedistribution• disjoncteur• interrupteur• matérielindustriel46

matérielsde tenueaux chocsnormale• appareilélectrodomestique• outil portatif

2,54

matérielsde tenueaux chocsréduite• matérielavec circuitélectronique

1,52,5

L1

L2

Figure 10. Schéma de connexion d’un parafoudre.

et le courant qui le traverse est nul ou négligeable(courant de fuite). Par contre, à l’apparition d’unesurtension, dès que la tension aux bornes duparafoudre dépasse une certaine limite, le parafoudredevient conducteur, laissant s’écouler un courant, cequi limite la tension à ses bornes et protège ainsil’installation et les récepteurs. Pour chaque casd’utilisation, le parafoudre est choisi principalementen fonction des paramètres suivants : - la surtension admissible par les appareils à protéger,- l’intensité du courant que le parafoudre devrasupporter pendant la durée de la surtension.

Les normesc La norme d’installation NF C 15-100Les sections 443 et 534 de la NF C 15-100concernant l’installation de dispositifs de protectioncontre les surtensions sont remises à jour depuisavril 1995. En voici la synthèse.

v Section 443- Surtensions d’origine atmosphérique ou dues àdes manœuvres.Les règles énoncées sont destinées à décrire lesmoyens permettant de limiter les surtensionstransitoires à des niveaux compatibles avec lestensions nominales de tenue aux chocs des matérielsélectriques.

• Cas d’une installation alimentée en basse tensionsouterraine ou aérienne isolée avec écran métalliqueà la terre.La tension de tenue aux chocs est présuméesuffisante et une protection supplémentaire ne seraitnécessaire que dans le cas où le risque de surtensionentraînerait un préjudice important lié à une utilisationde l’installation.

• Cas d’une installation alimentée totalement oupartiellement en conducteurs nus ou torsadésaériens.Une protection contre les surtensions estrecommandée à l’origine de l’installation.

Ph

N

PE

Figure 9. Utilisation des parafoudres.

Le choix des matériels dans l’installation devrarespecter le tableau ci-dessus. Si des matériels ontune tension de tenue aux chocs inférieure à celleindiquée dans le tableau, on respectera les règlesdécrites précédemment dans la section 443.

v Section 534- Emplacement et niveau de protection• Les parafoudres protègent l’ensemble del’installation. Ils sont disposés en aval du dispositif desectionnement situé en tête d’installation.• Le niveau de protection des parafoudres doitcorrespondre à la tension de tenue aux chocs desmatériels à protéger et aux courants de décharge.• Les parafoudres sont montés en tête d’installation(dans ce cas le courant de décharge recommandéest de In = 5 kA, sous onde 8/20, et un niveau deprotection Up ≤ 2,5 kV à In) et près du matériellorsque celui-ci est particulièrement sensible.

- Mise en œuvre des parafoudres• Les parafoudres se connectent entre phase et terreou phase et PE (schéma TNC et IT) et entre phase etPE et aussi neutre et PE (schéma TT et TNS).• Les conducteurs reliant les bornes du parafoudre auxconducteurs actifs et à la barrette de terre (figure 10)doivent être les plus courts possibles (< 0,5 m).

- Description des différentes catégories dematériels

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Figure 11. Réseau équipotentiel commun et réseau desprises de terre.

Les règlesd’installationdes parafoudres BTc Le câblage des conducteursd’équipotentialité et de mise à la terreLa protection des installations et des équipementsélectriques contre la foudre doit se traiter de manièreglobale.Pour obtenir une protection efficace, il est nécessairetout d’abord de réaliser une installation de mise à laterre dans les règles de l’art, puis de choisir lesprotections primaire (paratonnerre) et secondaire(parafoudre) adaptées au niveau de risquepréalablement calculé.

v L’installation de mise à la terreUne installation de mise à la terre est composée d’unréseau équipotentiel commun appelé communément“réseau de masse” et d’un réseau des prises de terre(figure 11).Lorsque la foudre frappe une installation protégée, lecourant de foudre s’achemine le long du paratonnerreet des conducteurs de descente vers la terre en patted’oie. La prise de terre s’élève alors en tension,atteignant fréquemment quelques dizaines de kValors que le réseau des prises de terre est encore aupotentiel de la terre, ce qui peut entraîner desdéséquilibres importants dans le réseau des prisesde terre et les conducteurs qui lui sont raccordés. La solution consiste à relier toutes les masses et laliaison équipotentielle principale à une même borneprincipale de terre, ce qui réduit les effets desdéséquilibres évoqués ci-dessus.

- Choix des parafoudres• Les parafoudres doivent être conformes à lanouvelle norme NF C 61-740/1995.• La tension maximale de régime permanentsupportée par un parafoudre doit être (Uo, tensionsimple du réseau) :- Uc ≥ 1,5 Uo en schéma TT et TN,- Uc ≥ 1,73 Uo en schéma IT,- Uc ≥ 1,1 Uo en mode différentiel quel que soit letype de réseau.

- Mesure de protection• Le parafoudre doit être accompagné d’un dispositifde protection contre les surintensités et courants dedéfaut à la terre, sauf si par construction duparafoudre, les dispositifs s’avèrent inutiles.• En schéma TT et IT, le parafoudre doit être placésoit en aval d’un dispositif de protection différentielle,soit accompagné d’un dispositif de déconnexion,intégré ou extérieur, afin d’assurer la protectioncontre les contacts indirects.

c La norme parafoudre NF C 61-740/95La norme NF C 61-740/95 est une norme “produit”spécifique aux protections contre les surtensionsd’origine atmosphérique et installées sur le réseaubasse tension. La première version qui datait de 1987a été remplacée au 01/07/95 par un documententièrement revu et plus complet. Les modificationsapportées permettent d’accroître la sécurité de cetype de matériel.Ainsi, nous pouvons noter : - l’accroissement du nombre de chocs de foudre àcourant nominal In que le parafoudre doit supportersans se détruire : 20 au lieu de 3 précédemment,- la mise en place d’un essai de vieillissementgarantissant le bon fonctionnement du produit sousune tension maximale de régime permanent Ucdonnée par le constructeur,- la mise en place d’essais de fin de vie du produitpermettant de garantir : • que l’emballement thermique sera stoppésuffisament tôt en cas de vieillissement descomposants internes, • que le courant de défaut résultant d’une mise encourt-circuit d’un composant sera éliminé,• qu’aucune manifestation extérieure ne peut avoirlieu en présence de surtensions temporaires àfréquence industrielle (onde 1 500 V, 300 A, 50 Hz,200 ms).Ce sont ces essais de fin de vie qui conduisent lesconstructeurs à :- intégrer dans le produit un déconnecteur dit“thermique”,- préconiser l’installation d’un déconnecteur externeen cas de court-circuit.La version 1995 de la norme NF C 61-740 rend lesproduits agréés plus efficaces dans la protectioncontre la foudre.

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Figure 12. Liaison équipotentielle d’arrivée des réseaux.

Figure 13. Schéma TT.

v Schéma TT (figure 13)

C’est le schéma utilisé en distribution publique.Le neutre est raccordé à la terre du poste dedistribution. Les masses des matériels sont reliéespar des conducteurs de protection à la prise de terrede l’installation, distincte de la prise de terre duneutre du transformateur.En cas de coup de foudre, l’existence de deux prisesde terre distinctes fait apparaître une différence depotentiel entre la prise de terre du bâtiment et leneutre raccordé à la prise de terre du transformateur.Les parafoudres basse tension sont installés, àl’origine de l’installation, entre les conducteurs actifset le conducteur de protection. L’installation d’uneprotection supplémentaire entre phase et neutre peuts’avérer nécessaire car une surtension en modedifférentiel peut apparaître du fait de la dissymétrieintroduite par la mise à la terre du neutre côtétransformateur HTA/BT.

v Schéma TN-S (figure 14)

v Les règles de câblageLa liaison équipotentielle des réseaux : les réseauxconcernent les canalisations métalliques d’eau, degaz, les câbles d’alimentation électrique, detélécommunication, de signaux... Il est souhaitablequ’ils entrent ou sortent d’un bâtiment par le mêmeendroit. Dès leur entrée, il faut réaliser une liaisonéquipotentielle à une même barre de terre pour éviterles différences de potentiel entre les différentsréseaux (figure 12).Le cheminement des câbles : après avoir réalisél’équipotentialité du site, il faut prendre soin ducâblage et de son cheminement. Cela consiste à : - répartir correctement les câbles dans une tablette,- éloigner les câbles de puissance et les câblescourants faibles et les croiser à angle droit aussi biendans les chemins de câbles que dans les armoiresélectriques.

c Installation des parafoudres selon lesschémas des liaisons à la terrev Choix d’un schéma des liaisons à la terreLe choix d’un schéma des liaisons à la terre est dictépar la réglementation en vigueur dans chaque paysen tenant compte de la sécurité des personnes.C’est l’association de trois choix techniquessimultanés réalisés dans le cadre de la normalisation :- choix de la mise à la terre du point neutre dutransformateur qui alimente l’installation. Le pointneutre est relié à une prise de terre qui est elle-mêmesoit celle du bâtiment, soit celle coupléeélectriquement à la prise de terre du bâtiment, soitdistincte,- choix de la réalisation du conducteur de protectionPE. Il peut être distinct ou confondu avec leconducteur neutre,- choix des dispositifs de coupure utilisés pour laprotection contre les contacts indirects. Figure 14. Schéma TN-S.

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Figure 16. Protection en cascade.

Figure 15. Schéma IT.

UL1I

parafoudreP2

parafoudreP1

i

I

L

Figure 17. Coordination des parafoudres.

v Coordination des parafoudresLa protection P2 est installée en parallèle à P1(figure 17). Si la distance L est trop faible, à l’arrivéede la surtension, P2 de niveau de protectionU2 = 1 500 V fonctionnera avant P1 de niveauU1 = 2 000 V. P2 ne résistera pas à un courant tropimportant.Il faut donc coordonner les protections de façon queP1 amorce avant P2. On utilisera pour cela lalongueur L de câble entre P1 et P2 qui jouera le rôled’inductance s’opposant au passage du courantdans P2 au bénéfice de P1.La longueur L est donnée par le constructeur desparafoudres. Elle est déterminée par des essais enlaboratoire. Dans l’exemple de la figure 17, enprenant des varistances ZnO ayant les caractéristiquesindiquées et en supposant que le câble est uneinductance linéique de l’ordre de 1 µH/m, la longueurL du câble doit être au moins de 10 mètres.

Le schéma TN-S est souvent utilisé par des abonnésHTA. Dans ce cas, le transformateur HTA/BT estintégré ou dans l’environnement proche du bâtimentalimenté en BT.Le neutre du transformateur est mis à la terre uneseule fois au niveau du poste. Les masses sontreliées au conducteur de protection. Le conducteurneutre et le conducteur de protection sont distincts.Les parafoudres sont installés à l’origine del’installation BT entre les conducteurs actifs et leconducteur de protection. L’installation d’uneprotection supplémentaire peut être nécessaire carune surtension de mode différentiel peut apparaîtredu fait de la longueur de câblage entre letransformateur et la tête d’installation.

v Schéma IT (figure 15)

Le neutre du transformateur est isolé de la terre. Enpratique, il lui est relié par les capacités à la terre descanalisations et des matériels, et souvent par uneimpédance additionnelle élevée. Les masses desmatériels et les éléments conducteurs sont reliés à laprise de terre BT par des conducteurs PE.Un limiteur de surtension doit être installé pourempêcher toute élévation de tension entre les partiesactives et les masses au-delà de la tension de tenuedu matériel BT, en cas de défaut provenant de lamoyenne tension.Les parafoudres sont installés à l’origine del’installation entre conducteurs actifs et conducteurde protection.

c La mise en cascade des parafoudresv Cas du site très exposéL’étude de la protection d’une installation contre lafoudre peut mettre en évidence que le site estfortement exposé et que le matériel est sensible.Le parafoudre devra être capable d’écouler descourants importants et d’avoir un niveau deprotection faible (le niveau de protection est la

tension qui caractérise les performances deprotection du parafoudre. C’est la tension résiduelledes bornes du parafoudre lors du passage ducourant de foudre). Cette double contrainte estirréalisable par un seul parafoudre. Il faudra donc enprévoir un deuxième.Le premier dispositif P1 est placé en têted’installation (figure 16). Son rôle est d’écouler unmaximum d’énergie à la terre avec un niveau deprotection ≤ 2 000 V supportable par les équipementsélectrotechniques (contacteurs, moteurs...).Le second dispositif P2 est placé dans un coffretdivisionnaire, au plus près des récepteurs sensibles.Il possède un faible niveau de protection compatibleavec la tension de tenue aux chocs des matérielssensibles (≤ 1 500 V).

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GuideTechnique 9

Figure 18. Déconnecteur thermique interne.

Figure 19. Déconnecteur externe.

v Protection contre les courts-circuitsUn des paramètres du parafoudre est la valeur ducourant maximum (Imax en onde 8/20) qu’il peutsupporter sans dégradation. Si cette valeur estdépassée, le parafoudre se détruit et se met encourt-circuit définitivement.Il doit être impérativement changé. Le courant dedéfaut sera alors éliminé par un dispositif dedéconnexion du type disjoncteur (figure 19) situé enamont et sur la branche du parafoudre.

Exempled’applicationc Comment protéger un établissementscolaire contre les effets de la foudre ?v Les besoinsLe collège comprend plusieurs bâtiments abritant :- 2 bâtiments "externat" et "internat" de 2 étagesavec ascenseur,- 1 gymnase : vestiaires et terrain de sport,- 1 bâtiment de demi-pension : restaurant et cuisine,- 1 atelier technique et une chaufferie au gaz,- 1 bâtiment administratif et logement de fonction.Ce site est soumis à la réglementation de protectioncontre l’incendie ; il dispose d’un système de sécuritéet d’alarme incendie comme tous les établissementsscolaires ou colonies de vacances possédant deszones de sommeil. Il est recommandé de veiller à lacontinuité de service des dispositifs de détectionautomatiques et d’alarme incendie en toutescirconstances y compris en cas de surtensionsd’origines atmosphériques.

v L’environnement- Situé en périphérie d’une grande agglomération, cetétablissement peut être soumis à des surtensionsd’origines atmosphériques consécutives à des coupsde foudre proches ou éloignés.- La densité de foudroiement locale est moyenne(0,5 < Ng < 1,6).- Le schéma des liaisons à la terre du réseau est enTN-S.- Le matériel à protéger est d’un coût moyen, maisl’établissement ne disposant pas d’un gros budgetde provision pour risques (remplacement), il estindispensable de bien protéger les appareilssensibles : microscopes électroniques, appareilsde mesures, équipements électroniques etinformatiques.- De nombreux matériels pédagogiques ont unetension de choc réduite (U choc ≤ 1,5 kw), enparticulier pour les salles de travaux pratiques

v Cas des matériels éloignésLorsqu’un parafoudre situé en tête d’installation setrouve à une distance > 30 m des récepteurs àprotéger, il n’est plus efficace en raison d’oscillationset de réflexions d’ondes pouvant amplifier le niveaude surtension dans l’installation. Il convient dans cecas d’installer un second parafoudre à proximité desrécepteurs sensibles.

c La déconnexion des parafoudresv PrincipeTrois types de protection sont à assurer avec unparafoudre : - la protection contre le vieillissement du parafoudre,- la protection contre les courants de court-circuit,- la protection contre les contacts indirects, sinécessaire.

v Protection contre le vieillissementLe parafoudre à varistance est caractérisé par uncourant de fuite très faible (< 1mA). Etant à base desemi-conducteur, son courant de fuite augmentetrès légèrement à chaque choc de foudre. Celaentraîne un échauffement, et, au fur et à mesuredes chocs, un vieillissement du composant paremballement thermique.Un système de déconnexion thermique (figure 18)intégré au parafoudre permet de mettre hors circuitle parafoudre avant qu’il n’atteigne l’échauffementmaximum admissible. Un voyant signale cet état àl’utilisateur. La durée de vie d’un parafoudre estimportante et comparable aux autres produits deprotection installés dans un tableau électrique s’ilest correctement choisi.

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GuideTechnique10

(biologie, chimie, électronique, informatique...) quinécessitent une protection contre la foudre adaptéeau plus près des récepteurs. Il en est de même pourles dispositifs d’alarme et de détection incendie.Le bâtiment, de construction traditionnelle, nedispose pas de dispositif particulier de mise à laterre, mais répond aux normes en vigueur.- Le collège est alimenté par une ligne électriquesouterraine basse tension triphasée + neutre fourniepar une régie municipale.Les autres réseaux d’alimentation : gaz (régie),télécommunications (France Telecom) et eau (régiemunicipale) sont également enterrés.

v Les solutions Schneider Electric et schéma deprincipe- L’armoire de distribution principale (TGBT) installéedans le local technique du bâtiment externat disposed’une protection contre la foudre de 40 kA(parafoudre BT débrochable PRD 40 associé à undisjoncteur de déconnexion de 20 A).Les coffrets secondaires de distribution, répartis àchaque étage des autres bâtiments, sont protégéspar des parafoudres BT de 8 kA (parafoudre PRD 8associé à un disjoncteur de déconnexion de 20 A).- Les appareils de télécommunication de surveillanceet d’alarme incendie sont protégés par desparafoudres de communication de type :• PRC pour les réseaux téléphoniques analogiques,• PRI 12/48 V pour les réseaux téléphoniquesnumériques et automatismes,• PRI 6 V pour les réseaux informatiques.

Paratonnerre à éclateurProtection primaire

PF 65/PF 65rProtection secondaire BT

Parafoudre HTA PRD 40/PRD 40r C60/C120disjoncteu

cha

externatinternat

TGBT 1

internatinformatique

schauffage

E

éclairage

VMCascenseur

chauffage

foyer

éclairage

prises

transfo. MT/BT

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Protection réseaux de communicationur de déconnexionPF 8 PRD 8 ID "si"

interrupteur super immuniséPRC parallèle PRC série PRI

GuideTechnique 11

logementprincipal

administratiféclairage extérieurchauffageréserveaufferie

TGBT 2

extérieurcuisinelogement gardien

gymnasecuisine

chauffage ECS

éclairage VMC

chauffage

éclairage VMC

four

éclairage caisses

électroniqueautomatisme

systèmeincendie

chambres

réserve

salles de cours

biologieECS

atelier

T

Bibliographie

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GuideTechnique12

Ce guide technique a été réalisé sous la direction de Didier Mignardot (responsable marketing -produits de protection foudre), avec la collaboration de Patrick Andrieux et de Denis Avons-Bariot.

AvertissementSchneider Electric dégagetoute responsabilitéconsécutive à l’utilisationincorrecte des informationset schémas reproduits dansle présent guide, et ne sauraitêtre tenu responsable nid’éventuelles erreurs ouomissions, ni de conséquencesliées à la mise en œuvre desinformations et schémascontenus dans ce guide.

v Les avantages de cette solution- Parafoudres de protection de tête : dérivent lecourant de foudre à la terre et limitent les surtensionsdes équipements situés à proximité (éloignés de 30 m maxi.).- Parafoudres de protection fine : situés près desrécepteurs sensibles, ils réduisent la tension entre Ph-T et N-T afin que la tension assignée de tenue auchoc soit bien inférieure à 1 500 V.- Conforme à la réglementation.

v Les conseils de câblage- S'assurer de l'équipotentialité des masses et desterres du bâtiment.- Réduire les surfaces de boucle.

v Les conseils d’installation- Eloigner les câbles d’arrivée du parafoudre descâbles de départ de l’installation.- Associer systématiquement un disjoncteur dedéconnexion au parafoudre.- Si le bâtiment est équipé d'un paratonnerre, il y alieu d'installer un parafoudre de tête d'installationavec une forte capacité d'écoulement (Imax = 65 kA).

v Le rôle du déconnecteur de parafoudre- Isoler le parafoudre du reste de l'installation en casde dépassement de la capacité d'écoulement Imaxdu parafoudre.- Lorsque le déconnecteur est activé, les récepteursne sont plus protégés contre les surtensionsatmosphériques. Le changement du parafoudre estalors recommandé.

Normes

- Guide UTE C15-443 : Protection des installations électriques basse tension contre les surtensions d’origine atmosphérique.

- Norme NFC 15 100, sections 443 et 534 : Installations électriques basse tension.

- Norme NFC 61740 de juillet 1995 : Parafoudres pour installations basse tension.

Ouvrages Schneider Electric

- La foudre et la protection des installations électriques....................................................................................ISF Editions MD1 FDR1F.

- Surtensions et parafoudres en basse tension, coordination de l’isolement en basse tension........................Cahier technique n° 179.

- La foudre et les installations électriques...........................................................................................................Cahier technique n° 168.

- La protection des installations électriques contre la foudre.............................................................................ART 62974.

Choix des parafoudres Merlin Gerin

- Réglette de choix...............................................................................................................................................ART 86236.

- Logiciel de choix accessible sur le site www.electriciens.schneider-electric.fr

Les textes et les illustrations de ce guide sont disponibles dans la rubrique L’enseignement technique à partir du sitehttp://www.schneider-electric.fr, rubrique Schneider en France, puis L’enseignement technique.