Les effets indirects de la foudre sont nombreux. C’est pourquoi il faut y faire face en protégeant tout les éléments électriques, électroniques et informatiques. C’est dans cette optique qu’ont été créées tous les produits de protection la surtension.

Les différentes protections contre les surtensions

Il existe trois principales familles de protection :

Les protections de réseaux d’énergie

• Protègent tout le matériel électrique des surtensions provenant du réseau d’énergie :
• Divisées en classe pour adapter la protection
• Protections installées en dérivation
• Protections à base de varistances et d’éclateurs

Les protections TBT

• Diviser en classe pour adapter la protection
• Matériels existants pour tout type de réseau TBT ou transmission.
• Protections en série sur l’installation
• Protections à base de diodes transils et d’éclateurs à gaz tripolaire.

Les protections coaxiales

• Produits existants pour des applications spécifiques (GSM, TV, systèmes UHF…)
• Produits bidirectionnels à base d’éléments passifs
• Protection installées en série au plus proche de l’équipement.

Choix des parafoudres

Règles communes valables pour toutes les gammes afin d’assurer la sécurité des personnes et le fonctionnement des produits dans les meilleurs conditions :

Le choix du niveau de protection Up dépend de la sensibilité électrique et aussi de l’existence ou non d’un PDA sur le bâtiment.

Pour les protections Télécoms et coaxiales, il faudra tenir compte en plus du niveau de protection Up, de la fréquence de fonctionnement (Bande Passante), de l’atténuation et de la tension du réseau de communication.
Le choix du parafoudre sera facilité par les marquages rendus obligatoire par la norme CEI 61-643.
La fin de vie des parafoudres devra être étudiée tel qu’elle ne soit néfaste pour le matériel (nécessitant de l’ajout d’éléments de coupure pour les parafoudres de réseaux d énergie)

Connectique

Les câbles chemineront à l’écart des autres conducteurs et la mise à la terre sera également réalisée le plus court possible sur la barre d’équipotentialité ou la masse de l’armoire.

On cherchera ainsi à optimiser le parcours des conducteurs en veillant à ce que les fils d’arrivée sur le parafoudre soient bien distincts de ceux de départ.

Les départs protégés par un parafoudre seront pris aux bornes mêmes du parafoudre et organe de coupure dédié à la protection en fin de vie.

La longueur totale des connexions, organe de protection et protection inclus, ne devra pas excéder 50cm.

Mise à la terre

• Aucune prise de terre séparée ne doit exister.
• Si dans un tableau ou une armoire, la liaison à la terre générale est trop lointaine, on aura recours à un bornier de terre intermédiaire.
• Une prise de terre par bâtiment ou par installation protégée est requise.
  Pour optimiser l’installation, la résistance de cette prise de terre doit avoir une impédance en HF la plus basse possible.
• Il convient de vérifier qu’il ne coexiste pas au sein d’un même bâtiment ou armoire électrique des raccordements sur des distributions de prises de terre distinctes, où l’équipotentialité est lointaine.
• Toutes ces règles d’installation sont valables pour toutes les protections.

La présence de plus en plus fréquente d’électronique sensible confère aux équipements électriques une vulnérabilité accrue aux surtensions transitoires. De diverses autres origines possibles (surtensions industrielles, surtensions de manœuvre sur les réseaux, décharges électrostatiques, …), les surtensions transitoires d’origine atmosphérique sont les plus néfastes pour les équipements et les installations électriques ou électroniques du fait des énormes énergies engendrées dans des temps très courts. Elles peuvent être provoquées par un coup de foudre direct sur le réseau électrique (ligne téléphonique, …), induites par induction ou par des remontées de terre.

Les mesures d’isolement rendues obligatoires par les normes de fabrication des équipements ne permettent pas de faire face à ces effets (CEI 61000-4-5 : immunité des équipements). L’équipotentialité des masses et des terres doit être réalisée et la mise en place de parafoudres (parasurtenseurs ou dispositifs de protection contre les surtensions) est nécessaire pour absorber les énergies mises en jeu.

Surtensions par conduction

Lors d’un coup de foudre direct sur une ligne électrique ou un pylône, le courant peut se propager et atteindre toutes les installations distribuées par la ligne même si elles sont localisées à plusieurs des kilomètres du point d’impact. Ces courants sont d’autant plus destructeurs que la majorité de l’énergie du coup de foudre est « conduite » par le réseau.

Surtensions par induction

Tous les éléments métalliques localisés dans un périmètre proche d’un coup de foudre se comportent comme des antennes qui captent par « induction » les brusques variations du rayonnement électromagnétique induit par la foudre. Des surtensions et des courants transitoires apparaissent ainsi sur tous les équipements qui leur sont reliés dont les effets sont proportionnels à la puissance et à la proximité du coup de foudre.

Même s’il constitue un moyen de protection contre l’impact direct de la foudre, l’enfouissement sous terre des réseaux constitue aucunement une garantie totale de protection contre la foudre.

Remontées de terre

Lors d’un coup de foudre à proximité d’un bâtiment, la dispersion du courant dans le sol peut atteindre celui-ci et induire une montée en potentiel de la terre électrique de l’installation à laquelle sont reliées toutes les masses des équipements. Des différences de potentiels apparaissent alors entre les masses des équipements et les réseaux auxquels ils sont reliés. En l’absence de protection, ces surtensions sont à l’origine de « remontées » de forts courants transitoires qui peuvent être très destructeurs.

De même qu’une partie du courant de foudre est évacuée par la terre du paratonnerre, une proportion non négligeable du courant de foudre est aussi dissipée vers la terre de l’installation sous la forme de remontées de terre.

Protection du réseau d’énergie

Le choix des parafoudres à mettre en place dépend de la tenue du matériel électrique à protéger. Les caractéristiques des parafoudres ont été étudiées pour pouvoir protéger à tout les niveaux d’une installation électrique. Il existe 4 classes de tensions aux chocs : 1,5kV, 2,5kV, 4kV et 6kV. L’appartenance à une classe dépend de la tenue électrique du matériel aux surtensions.

Quelques valeurs importantes :

Uc : tension maximale en régime permanent
Up : tension résiduelle en kV transmise à l’équipement à courant nominal.
In : courant nominal de décharge ( valeur crête d’un courant en onde 8/20 s’écoulant dans le parafoudre)
Iimp : courant maximale de décharge en onde 10/350.
Un : tension nominale de service entre phase et neutre.
Imax : courant de décharge que peut supporter une fois le parafoudre.

Règles d’installation

Le parafoudre sera branché interposé en dérivation au plus court sur l’alimentation concernée.
En complément de la déconnexion thermique intégrée, une protection contre les court-circuits en fin de vie sera insérée en amont du branchement du parafoudre. Le schéma de branchement sera déterminé selon que la priorité sera donnée à la continuité de service ou à celle de la protection.
Il est possible d’obtenir à la fois la continuité de service et la continuité de protection grâce à l’utilisation de plusieurs parafoudres identiques montés en parallèle et équipés chacun d’un déconnecteur.
En association avec les parafoudres modulaires on choisira soit des fusibles soit des disjoncteur. Cette insertion doit tenir compte du nombre de pôles à protéger et du courant de court-circuit possible au point considéré.
Il est obligatoire de réaliser une protection avec des parafoudres de type I dans le cas ou la structure posséderait un paratonnerre.
La section de conducteur obligatoire pour les parafoudres de type 1 est de 10 mm2 et de 4 mm2 pour les type 2 et 3.

F1, F2 : fusibles ou disjoncteur
SPD : parafoudre
Régime TT : DDR obligatoire en amont de parafoudres type « C1 »
BP : borne principale de terre
Longueur totale d1 + d2 + d3 la plus courte possible (<50 cm recommandée)

Règles d’installation des protections télécom

Ces protections sont montées en série en entrée de ligne immédiatement en amont du répartiteur et pour une protection supplémentaire à proximité des équipements à protéger lorsque la distance répartiteur–équipement est supérieur à 30 mètres.
Le raccordement à la terre est impératif afin d’assurer un fonctionnement correct du produit.
Il faut respecter le sens de câblage entrée / sortie.
Ne pas faire cheminer en parallèle les lignes protégées et les lignes d’arrivée du réseau pour éviter le couplage.
Vérifier l’adaptation de la tension des modules de protection et de la tension du réseau à protéger.
Le conducteur de terre est raccordé à la terre de l’installation selon le chemin le plus court possible.
Il est recommandé de disposer de protections de remplacement afin de pouvoir rapidement échanger les produits défectueux.
Ne jamais ouvrir le produit : Toute tentative d’ouverture peut entraîner des dommages et annule la garantie.

Règles d’installation pour les protections coaxiales

Ce type de protection est installé en série sur la ligne coaxiale au plus proche des équipements à protéger.
Il peut être monté tant à l’extérieur que sur l’équipement lui-même ou en traversée de cloison.
Le raccordement au réseau sera direct au moyen des connecteurs du produit.
Les protections coaxiales à base d’éclateurs seront raccordées à la terre par cosse pour conducteur de 2,5 à 6mm2 et les protections de type quart d’onde par cosse de 6 à 25mm2.
Certains modèles de coaxstops sont pourvus d’une fixation (vis M24) à même le corps du produit pour être fixés en traversée de cloison.
Il faut impérativement vérifier la cohérence des tensions et puissances maximales du produit avec les caractéristiques du réseau.
En fin de vie, les coaxstops défectueux sont repérés par l’interruption de la communication (court-circuit) ou la perte du signal.

Ne jamais ouvrir le produit : toute tentative d’ouverture peut entraîner des dommages.