Concept de protection

Les appareils de protection antisurtension de Phoenix Contact garantissent un périmètre de protection efficace au niveau des appareils ou des installations. Ils permettent ainsi d'éviter efficacement toute propagation de surtensions venant de l'extérieur. À cet égard, il convient d'installer des équipements de protection au niveau de l'ensemble des interfaces situées entre les câbles et le périmètre de protection.

Dans quatre catégories principales, vous trouverez les protections antisurtension adéquates pour l'alimentation, les dispositifs de mesure/commande/régulation, l'informatique, ainsi que les installations d'émission/de réception.

Zones de protection

Situation des différentes zones de protection dans l'exemple d'une maison familiale typique  

Situation des différentes zones de protection dans l'exemple d'une maison familiale typique

Lors de l'installation d'une protection efficace, il est important de déterminer l'endroit où se trouvent les appareils en danger, ainsi que les influences responsables de leur état. Cette figure illustre la maison d'une famille traditionnelle, avec l'explication de la situation de chacune des zones de protection.

L'abréviation LPZ (Lightning Protection Zone) sert à distinguer les différentes zones dangereuses. À cet égard, une différence est faite entre 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 mise en danger par des surtensions élevées.
  • LPZ 2 : correspond à la zone à l'intérieur d'un bâtiment mise en danger par des surtensions de faible énergie.
  • LPZ 3 : cette zone est mise en danger par des surtensions et des influences diverses, dont la cause provient 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 ; il s'agit, par conséquent, de phénomènes transitoires. Cela signifie que l'important n'est pas la résistance ohmique, mais la résistance inductive d'un câble.

Selon la loi sur l'induction, l'écoulement de tels courants de choc vers le potentiel de masse génère, à son tour, 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 garantir une tension résiduelle réduite.

Équipotentialité

Systèmes d'équipotentialité  

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 dès lors 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 tous les éléments conducteurs disposent d'un câble distinct et que des câbles supplémentaires relient l'ensemble des points finaux de la manière la plus courte possible. Ce type d'équipotentialité est idéal pour des installations particulièrement sensibles, telles que des centres de recherche.

Concept de protection à plusieurs niveaux pour l'alimentation

Les mesures requises pour protéger les appareils et les installations s'articulent, selon le module choisi et les influences prévisibles de l'environnement, en 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 compte tenu du type de protection auquel ils appartiennent.

Concept de protection à trois niveaux dont les niveaux de protection sont installés séparément :

  • Type 1 : parafoudre
    Niveau de protection < 4 kV, lieu de montage habituel : distribution principale
  • Type 2 : module de protection antisurtension
    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 en parafoudres combinés. Cet équipement de protection remplit les conditions imposées aux parafoudres de type 1 et de type 2. La facilité d'installation constitue un avantage essentiel. Par ailleurs, aucune condition d'installation particulière n'est d'application. Les parafoudres combinés se sont révélés particulièrement performants, lesquels fonctionnent selon le principe AEC. AEC signifie contrôle d'énergie actif. Sur base d'un système électronique de déclenchement, le système AEC fait en sorte que l'énergie issue d'une surtension soit répartie adéquatement entre les différents niveaux de protection. Cela réduit la surcharge des niveaux de protection et permet d'atteindre le niveau de protection minimal requis.

Concept de protection à trois niveaux avec parafoudres combinés de type 1 et 2 et parafoudre séparé de type 3 :

  • Type 1/2 : combinaison de parafoudres et de module de protection antisurtension
    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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