Datasheet

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Série 7P - Parafoudres
LES PARAFOUDRES
Les parafoudres ou SPD (Surge Protection devices) sont installés sur les
installations électriques dans le but de protéger les personnes et le
matériel des surtensions qui peuvent arriver sur la ligne électrique et qui
peuvent avoir des effets désastreux. De telles surtensions peuvent avoir
des origines atmosphériques ou électriques (commutations de charges
électriques importantes, court-circuit etc…)
Les parafoudres peuvent être considérés comme des interrupteurs mis
en parallèle de la ligne électrique à protéger. A la tension nominale
(ex 230V), ce sont des interrupteurs ouverts. Ils présentent à leurs
bornes une impédance élevée (théoriquement infinie), qui, en présence
d’une surtension, passe rapidement à des valeurs très basses
(théoriquement 0 ohm), fermant l’interrupteur, court-circuitant et drainant
vers la terre, la surtension et protégeant ainsi la ligne sur laquelle il est
inséré. La surtension terminée, leur impédance augmente pour revenir
rapidement à l’état d’un interrupteur ouvert.
Figure 1: Fonctionnement idéal d'un parafoudre
Technologies disponibles
Les parafoudres peuvent être produits en diverses technologies.
Les produits Finder utilisent des varistors et des éclateurs à gaz.
Varistor: il peut être considéré comme une résistance variable, qui à
la tension nominale présente une valeur très élevée, pour passer
rapidement à zéro lorsque la tension augmente. On obtient un
véritable court-circuit, qui favorise la rapide dispersion du courant
vers la terre avec une tension qui se maintient pratiquement constante
aux bornes du varistor.
Le varistor est sujet à une dégradation progressive due à un faible
courant de fuite présent à la tension nominale et due au nombre
d’interventions effectuées. A chaque surtension absorbée, le courant de
fuite augmente, provocant à terme, la fin de vie du dispositif, ce qui
est signalé par le changement de couleur (de vert à rouge) de
l’indicateur mécanique.
Eclateur: Il peut être dans l’air ou à gaz. Il est constitué de deux
électrodes entre lesquelles, lorsqu’une surtension surgit, se crée un arc
électrique qui s’éteint lorsque le courant descend au-dessous de
quelques dizaines d’ampères. Le gaz garantit des valeurs de tension
de décharge constantes, car elle se produit dans une enveloppe
protégée non influencée par la pression, l’humidité ou par la présence
d’impureté ( comme cela se produit par contre avec un isolement dans
l’air). Il présente par contre, l’inconvénient de permettre un drainage
de courant réduit, du à la nécessité d’évacuer la chaleur qui doit être
assurée par l’enveloppe contenant le gaz. Le retard avec lequel
l’amorçage peut parfois se produire dépend de la valeur de la tension
nécessaire à le provoquer. Il croît avec la rapidité du front de l’onde
de surtension. Donc la tension aux bornes de l’éclateur est variable, mais
elle est garantie par la « Tension de protection » (U
p
) annoncée.
Figure 2: Caractéristiques des composants utilisés dans les parafoudres.
Catégories d’installation
Dans le choix d’un parafoudre, il est important de connaître la tenue
au choc de tension des appareils à protéger. Elle est définie par la norme
CEI 60664-1 qui, pour une installation 230/440V, indique:
- Catégorie d’installation (ou de surtension) I: 1.5kV pour les
appareils “particulièrement sensibles” (appareillage électronique
comme le PC ou un téléviseur par ex.);
- Catégorie de surtension II: 2.5kV pour les appareils consommateurs
d’énergie alimentés à partir d’une installation fixe);
- Catégorie de surtension III: 4kV pour les appareils faisant parti de
l’installation fixe (ex: armoires de distribution, interrupteurs);
- Catégorie de surtension IV: 6kV pour les appareils installés à
l’origine de l’installation en amont de l’armoire de distribution
(ex compteurs d'énergie).
Subdivision de l’environnement en zone et méthode d’installation
La norme définit des zones de protection répertoriées par LPZ + un chiffre
qui correspond au type de parafoudre à installer:
LPZ 0A: Zone extérieure dans laquelle un coup de foudre direct
est possible et donc totalement exposée aux champs
électromagnétiques induits.
LPZ 0B: Zone extérieure sous la protection d’un parafoudre, qui est
protégée des coups de foudre directs mais soumise à
l’exposition totale de champs électromagnétiques induits.
LPZ 1: Zone située à l’intérieur du bâtiment, protégée des coups
de foudre directs. Le champ électromagnétique sera par
conséquence atténué en fonction du degré de la protection.
Cette zone est protégée par un parafoudre type 1 placé en
limite de la zone LPZ 0A ou 0B.
LPZ 2: Zone, typiquement une salle, dans laquelle le courant de
foudre est limité par un parafoudre raccordé en amont.
Cette zone devra être protégée par un parafoudre de type
2 placé en limite de la zone LPZ1.
LPZ 3: Zone située à l’intérieur d’une salle (typiquement installation
raccordée à une prise ou à l’intérieur d’une enveloppe
métallique) dans laquelle le courant de foudre est limité par
des parafoudres montés en amont. Cette zone devra être
protégée par un parafoudre type 3 situé en limite de la
zone LPZ 2.
La figure 3 (représentation sans engagement) on note comment le
passage d'une zone de protection à la suivante se réalise avec des
parafoudres; ceux de Type 1 doivent être raccordés en amont de
l'installation, au point de livraison de l'énergie électrique. En solution
alternative, on peut installer des parafoudres de type combiné. Le
conducteur de raccordement à la terre devra avoir une section minimale
de 6 mm
2
pour les parafoudres de Type 1, de 4 mm
2
pour les
parafoudres de Type 2 et de 1.5 mm
2
pour les parafoudres de Type
3 (si le bâtiment est équipé de paratonnerre, se référer à la norme CEI
81-10/4 pour la dimension des câbles).
Figure 3: Relation entre Zone de protection, catégorie d'installation et
type de parafoudre.
Composant
Idéal
Eclateur
V
aristor
0
0
Très
faible
Elevée
Elevée
Moyen
Rapide
Médium
Rapide
Symbole
Courant
de fuite
Energie
dissipée
T
emps de
réponse
Tension/Courant
caractéristiques
CATERGORIES D’INSTALLATION
(tension de tenue à l'impulsion)
LPZ
SPD tipo 1
SPD tipo 2
SPD tipo 3
Ex: compteurs d'énergie
LPZ 0
IV
(6 kV)
III
(4 kV)
II
(2.5 kV)
I
(1.5 kV)
LPZ 1
LPZ 2
LPZ 3
Ex: appareillage électronique
comme le PC ou un téléviseur
Ex: appareils consomma-
teurs d’énergie alimentés à
partir d’une installation fixe
Ex: armoires de
distribution,
interrupteurs