Un dispositif de protection contre les surtensions, également appelé parasurtenseur ou SPD, est conçu pour protéger les composants électriques contre les surtensions qui pourraient survenir dans le circuit électrique.

Chaque fois qu'une augmentation soudaine du courant ou de la tension se produit dans le circuit électrique ou le circuit de communication en raison d'une interférence extérieure, le dispositif de protection contre les surtensions peut conduire et shunter dans un laps de temps très court, empêchant la surtension d'endommager d'autres appareils du circuit.

Les dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) sont une méthode rentable pour prévenir les pannes et améliorer la fiabilité du système.

Ils sont généralement installés dans les panneaux de distribution et jouent un rôle important pour assurer le fonctionnement fluide et ininterrompu des appareils électroniques dans une large gamme d'applications en limitant les surtensions transitoires.

Un parafoudre fonctionne en détournant la surtension des surtensions transitoires de l'équipement protégé. Il est généralement constitué de varistances à oxyde métallique (MOV) ou de tubes à décharge gazeuse qui absorbent la surtension et la redirigent vers la terre, protégeant ainsi les appareils connectés.

Les surtensions peuvent survenir pour diverses raisons, notamment la foudre, une commutation du réseau électrique, un câblage défectueux et le fonctionnement d'équipements électriques de forte puissance. Elles peuvent également être causées par des événements survenant à l'intérieur d'un bâtiment, comme le démarrage de moteurs ou la mise sous/hors tension de gros appareils.

L'installation d'un SPD peut offrir plusieurs avantages, notamment :

Protection des équipements électroniques sensibles contre les surtensions dommageables.

Prévention de la perte ou de la corruption des données dans les systèmes informatiques.

Prolongation de la durée de vie des appareils et équipements en les protégeant des perturbations électriques.

Réduction du risque d’incendies électriques causés par des surtensions.

Tranquillité d’esprit sachant que votre précieux équipement est protégé.

La durée de vie d'un parafoudre peut varier en fonction de facteurs tels que sa qualité, l'intensité des surtensions et les pratiques d'entretien. En général, la durée de vie d'un parafoudre est comprise entre 5 et 10 ans. Il est toutefois recommandé de l'inspecter et de le tester régulièrement, et de le remplacer si nécessaire, pour garantir une protection optimale.

Le besoin de parafoudres peut varier en fonction de facteurs tels que la situation géographique, la réglementation locale et la sensibilité des équipements électroniques connectés. Il est conseillé de consulter un électricien ou un ingénieur électricien qualifié pour évaluer vos besoins spécifiques et déterminer si un parafoudre est nécessaire pour votre système électrique.

Parmi les composants de protection contre les surtensions couramment utilisés dans la fabrication des parafoudres, on trouve les varistances à oxyde métallique (MOV), les diodes à avalanche (ABD – anciennement appelées diodes à avalanche au silicium ou SAD) et les tubes à décharge à gaz (GDT). Les MOV constituent la technologie la plus couramment utilisée pour la protection des circuits d'alimentation CA. Le courant de surtension nominal d'une MOV dépend de sa section et de sa composition. En général, plus la section est grande, plus le courant de surtension nominal du dispositif est élevé. Les MOV sont généralement de forme ronde ou rectangulaire, mais existent dans une multitude de dimensions standard allant de 7 mm (0,28 pouce) à 80 mm (3,15 pouce). Le courant de surtension nominal de ces composants de protection contre les surtensions varie considérablement et dépend du fabricant. Comme indiqué précédemment, en connectant les MOV en parallèle, il est possible de calculer le courant de surtension nominal du réseau en additionnant simplement les courants de surtension nominaux de chaque MOV. Ce faisant, il convient de prendre en compte la coordination des opérations.

De nombreuses hypothèses existent quant au composant, à la topologie et au déploiement d'une technologie spécifique permettant d'obtenir le parafoudre le plus performant pour dévier les surintensités. Plutôt que de présenter toutes les options, il est préférable d'analyser le courant de surtension, le courant de décharge nominal ou les capacités de protection contre les surintensités en s'appuyant sur des données de tests de performance. Quels que soient les composants utilisés dans la conception ou la structure mécanique spécifique déployée, l'important est que le parafoudre présente un courant de surtension ou un courant de décharge nominal adapté à l'application.

L'édition actuelle du règlement sur le câblage de l'IET, BS 7671:2018, stipule qu'à moins qu'une évaluation des risques ne soit effectuée, une protection contre les surtensions transitoires doit être fournie lorsque la conséquence causée par une surtension pourrait :

Entraîner des blessures graves ou la perte de vies humaines ; ou

Entraîner une interruption des services publics et/ou des dommages au patrimoine culturel ; ou

Entraîner une interruption de l’activité commerciale ou industrielle ; ou

Affecte un grand nombre d’individus colocalisés.

Ce règlement s'applique à tous les types de locaux, qu'ils soient domestiques, commerciaux ou industriels.

Bien que les réglementations de câblage de l'IET ne soient pas rétrospectives, lorsque des travaux sont effectués sur un circuit existant au sein d'une installation qui a été conçue et installée selon une édition précédente des réglementations de câblage de l'IET, il est nécessaire de s'assurer que le circuit modifié est conforme à la dernière édition, cela ne sera bénéfique que si des SPD sont installés pour protéger l'ensemble de l'installation.

La décision d'acheter ou non des parafoudres appartient au client, mais il doit disposer de suffisamment d'informations pour prendre une décision éclairée quant à leur abandon. Cette décision doit être prise en fonction des facteurs de risque pour la sécurité et après une évaluation du coût des parafoudres, dont le prix peut être de quelques centaines de livres, par rapport au coût de l'installation électrique et des équipements qui y sont connectés, tels que les ordinateurs, les téléviseurs et les équipements nécessaires, comme les détecteurs de fumée et les commandes de chaudière.

Une protection contre les surtensions pourrait être installée dans une unité de consommation existante si l'espace physique approprié était disponible ou, si l'espace disponible n'était pas suffisant, elle pourrait être installée dans un boîtier externe adjacent à l'unité de consommation existante.

Il est également utile de vérifier auprès de votre compagnie d'assurance, car certaines polices peuvent stipuler que l'équipement doit être couvert par un SPD, sinon elles ne paieront pas en cas de réclamation.

Le classement du parafoudre (communément appelé protection contre la foudre) est évalué selon la théorie de la protection contre la foudre par subdivision des normes CEI 61643-31 et EN 50539-11, installé à la jonction de la cloison. Les exigences techniques et les fonctions diffèrent. Le dispositif de protection contre la foudre de premier niveau est installé entre la zone 0-1, élevée pour l'exigence de débit. L'exigence minimale des normes CEI 61643-31 et EN 50539-11 est Itotal (10/350) 12,5 ka. Les deuxième et troisième niveaux sont installés entre les zones 1-2 et 2-3, principalement pour supprimer les surtensions.

Les dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) sont essentiels pour protéger les équipements électroniques contre les effets nocifs des surtensions transitoires qui peuvent causer des dommages, des temps d'arrêt du système et des pertes de données.

Dans de nombreux cas, le coût du remplacement ou de la réparation de l’équipement peut être important, en particulier dans les applications critiques telles que les hôpitaux, les centres de données et les usines industrielles.

Les disjoncteurs et les fusibles ne sont pas conçus pour gérer ces événements à haute énergie, ce qui rend nécessaire une protection supplémentaire contre les surtensions.

Les SPD sont spécifiquement conçus pour détourner les surtensions transitoires de l'équipement, le protégeant ainsi des dommages et prolongeant sa durée de vie.

En conclusion, les SPD sont essentiels dans l’environnement technologique moderne.

Principe de fonctionnement du SPD

Le principe de base des parafoudres est de fournir un chemin de faible impédance vers la terre pour les surtensions. En cas de pics ou de surtensions, les parafoudres fonctionnent en déviant l'excès de tension et de courant vers la terre.

De cette façon, l'amplitude de la tension entrante est abaissée à un niveau sûr qui n'endommage pas l'appareil connecté.

Pour fonctionner, un dispositif de protection contre les surtensions doit contenir au moins un composant non linéaire (une varistance ou un éclateur) qui, dans différentes conditions, passe d'un état d'impédance élevée à un état d'impédance faible.

Leur fonction est de dévier le courant de décharge ou d'impulsion et de limiter la surtension au niveau des équipements en aval.

Les dispositifs de protection contre les surtensions fonctionnent dans les trois situations énumérées ci-dessous.

A. Condition normale (absence de surtension)

En l'absence de surtension, le SPD n'a aucun impact sur le système et agit comme un circuit ouvert, il reste dans un état de haute impédance.

B. Lors de surtensions

En cas de pics et de surtensions, le parafoudre passe en état de conduction et son impédance diminue. Il protège ainsi le système en déviant le courant d'impulsion vers la terre.

C. Retour au fonctionnement normal

Une fois la surtension déchargée, le SPD revient à son état normal de haute impédance.

Les parafoudres (PARF) sont des composants essentiels des réseaux électriques. Cependant, choisir un parafoudre adapté à votre système peut s'avérer complexe.

Tension maximale de service continu (UC)

La tension nominale du parafoudre doit être compatible avec la tension du réseau électrique afin d'assurer une protection adéquate. Une tension nominale inférieure endommagera le dispositif, tandis qu'une tension nominale supérieure ne permettra pas de dévier correctement les transitoires.

Temps de réponse

Il s'agit du temps de réaction du parafoudre aux transitoires. Plus le parafoudre réagit rapidement, meilleure est sa protection. En général, les parafoudres à diode Zener ont la réponse la plus rapide. Les parafoudres à gaz ont un temps de réponse relativement lent, tandis que les fusibles et les MOV ont le temps de réponse le plus lent.

Courant de décharge nominal (In)

Le SPD doit être testé à une forme d'onde de 8/20 μs et la valeur typique pour un SPD de taille miniature résidentiel est de 20 kA.

Courant de décharge d'impulsion maximal (Iimp)

L'appareil doit être capable de gérer le courant de surtension maximal attendu sur le réseau de distribution pour garantir qu'il ne tombe pas en panne lors d'un événement transitoire et l'appareil doit être testé avec une forme d'onde de 10/350 μs.

Tension de serrage

Il s'agit d'une tension de seuil et au-dessus de ce niveau de tension, le SPD commence à bloquer toute tension transitoire qu'il détecte dans la ligne électrique.

Fabricant et certifications

Il est crucial de choisir un parafoudre auprès d'un fabricant reconnu, certifié par un organisme de test impartial, tel que UL ou CEI. Cette certification garantit que le produit a été examiné et satisfait à toutes les exigences de performance et de sécurité.

La compréhension de ces directives de dimensionnement vous permettra de sélectionner le meilleur dispositif de protection contre les surtensions adapté à vos besoins et de garantir une protection efficace contre les surtensions.

Les parafoudres (PARF) sont conçus pour assurer une protection fiable contre les surtensions transitoires, mais certains facteurs peuvent entraîner leur défaillance. Voici quelques-unes des causes sous-jacentes de leur défaillance :

1. Surtensions excessives

L'une des principales causes de défaillance des parafoudres est la surtension. Celle-ci peut survenir à la suite d'un coup de foudre, d'une surtension ou d'autres perturbations électriques. Assurez-vous d'installer le type de parafoudre adapté après avoir effectué des calculs de conception précis en fonction de l'emplacement.

2. Facteur de vieillissement

En raison des conditions environnementales, notamment de température et d'humidité, les parafoudres ont une durée de vie limitée et peuvent se détériorer avec le temps. De plus, les pics de tension fréquents peuvent endommager les parafoudres.

3. Problèmes de configuration

Mauvaise configuration, par exemple lorsqu'un parafoudre en étoile est relié à une charge connectée en triangle. Cela peut exposer le parafoudre à des tensions plus élevées, ce qui peut entraîner une défaillance.

4. Défaillance d'un composant

Les SPD contiennent plusieurs composants, tels que des varistances à oxyde métallique (MOV), qui peuvent tomber en panne en raison de défauts de fabrication ou de facteurs environnementaux.

5. Mise à la terre incorrecte

Pour qu'un parafoudre fonctionne correctement, une mise à la terre est nécessaire. Un parafoudre mal mis à la terre peut présenter un dysfonctionnement ou poser un problème de sécurité.