Concept de protection

Effets des surtensions

Représentation du principe du circuit de protection  

Représentation du principe du circuit de protection

Ce principe décrit une mesure de protection sans faille contre les surtensions. À cet égard, il faut tracer mentalement un cercle autour de l'objet à protéger. Des parafoudres doivent être installés à chaque endroit où les câbles coupent ce circuit. Les caractéristiques de chacun des circuits doivent être prises en compte pour le choix des équipements de protection. La zone à l'intérieur du périmètre de protection est ainsi protégée, de sorte que les couplages de surtension liés aux câbles sont systématiquement évités.

Le concept de circuit de protection peut être divisé logiquement entre les domaines suivants :

  • Alimentation
  • Technique de mesure, de commande et de régulation
  • Technologie de l'information
  • Installations émettrices/réceptrices

Zones de protection

Emplacement des différentes zones de protection à travers lexemple dune maison individuelle typique  

Emplacement des différentes zones de protection à travers l'exemple d'une maison individuelle typique

Lors de l'installation d'une protection efficace, il est important de déterminer l'endroit où se trouvent les appareils menacés ainsi que les influences responsables de leur état. Cette figure illustre une maison individuelle traditionnelle avec un exemple de l'emplacement des différentes zones de protection.

L'abréviation LPZ (Lightning Protection Zone) caractérise les différentes zones dangereuses. On distingue alors les zones suivantes :

  • LPZ 0A (action directe de la foudre) : correspond à la zone dangereuse à l'extérieur du bâtiment.
  • LPZ 0B (action directe de la foudre) : correspond à la zone protégée à l'extérieur du bâtiment.
  • LPZ 1 : correspond à une zone à l'intérieur du bâtiment, menacée par des surtensions élevées.
  • LPZ 2 : correspond à la zone à l'intérieur d'un bâtiment, menacée par des surtensions à faible intensité.
  • LPZ 3 : cette zone est menacée par des surtensions et des influences diverses provenant des appareils et des câbles.

Effets des courants de choc au niveau des câbles

Apparition de tensions inductives au niveau des câbles  

Apparition de tensions inductives au niveau des câbles

La limitation des surtensions consiste dans la dérivation de courants à haute fréquence et donc de phénomènes transitoires. Cela signifie que ce n'est pas la résistance ohmique d'un câble qui est principalement déterminante, mais la résistance inductive.

Selon la loi sur l'induction, l'écoulement de tels courants de choc vers le potentiel de terre génère de nouvelles surtensions entre le point de couplage et la terre.

u0 = L x di/dt
u0 = tension induite en V
L = inductance en Vs/A en H
di = modification du courant en A
dt = intervalle de temps en s

La résistance inductive ne peut être réduite que par des raccourcissements de la longueur des câbles ou par le montage en parallèle de chemins de dérivation. C'est pourquoi une équipotentialité au maillage serré constitue la meilleure solution technique pour obtenir une faible impédance globale du chemin de dérivation et assurer une tension résiduelle réduite.

Équipotentialité

Systèmes déquipotentialité  

Systèmes d'équipotentialité

Une protection intégrale n'est réalisable qu'au moyen d'une isolation complète ou d'une équipotentialité complète. Or, une isolation complète n'étant pas réalisable pour beaucoup d'applications pratiques, seule la solution d'une équipotentialité complète est envisageable.

À cet égard, tous les éléments conducteurs doivent être raccordés au système d'équipotentialité. Le raccordement de câbles conducteurs à l'équipotentialité centrale est effectué à l'aide d'équipements de protection. Ces derniers deviendront conducteurs en cas de surtension, ce qui permettra de la court-circuiter. Il est donc ainsi possible d'éviter efficacement tout dommage lié à une surtension.

Les systèmes d'équipotentialité peuvent prendre différentes formes :

  • L'équipotentialité linéaire
  • L'équipotentialité en étoile
  • L'équipotentialité maillée

L'équipotentialité maillée est la méthode la plus efficace, car là tous les éléments conducteurs disposent d'un câble distinct et des câbles supplémentaires relient l'ensemble des points finaux de la manière la plus courte possible. Ce type d'équipotentialité est idéal pour les installations particulièrement sensibles, telles que des centres de données.

Concept de protection à plusieurs niveaux pour l'alimentation

Les mesures requises pour protéger les appareils et les installations se composent, selon le module choisi et les influences prévisibles de l'environnement, de deux ou trois niveaux. Les équipements de protection pour chacun de ces niveaux se différencient fondamentalement par leur pouvoir de décharge et leur niveau de protection selon le type de protection auquel ils appartiennent.

Concept de protection à trois niveaux, avec des niveaux de protection installés séparément :

  • Type 1 : parafoudre
    Niveau de protection < 4 kV, lieu de montage habituel : distribution principale
  • Type 2 : parafoudre
    Niveau de protection < 2,5 kV, lieu de montage habituel : distribution secondaire
  • Type 3 : protection d'appareil
    Niveau de protection < 1,5 kV, lieu de montage habituel : en amont de l'équipement terminal

Les niveaux de protection 1 et 2 peuvent également être réalisés dans un parafoudre combiné de type 1+2. Cet équipement de protection répond aux exigences imposées aux parafoudres des types 1 et 2. La facilité d'installation constitue un avantage essentiel. Par ailleurs, il n'est pas nécessaire de tenir compte de conditions d'installation spéciales.

Concept de protection à trois niveaux avec des parafoudres combinés de type 1 + 2 et un parafoudre à part de type 3 :

  • Parafoudre combiné de type 1+2
    Niveau de protection < 2,5 kV, lieu de montage habituel : distribution principale
  • Type 3 : protection d'appareil
    Niveau de protection < 1,5 kV, lieu de montage habituel : en amont de l'équipement terminal

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