Dispositif de protection contre les surtensions: schéma d’application et d’installation

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Si votre maison possède beaucoup d’appareils électroménagers coûteux, il est préférable de veiller à l’organisation d’une protection complète du réseau électrique. Dans cet article, nous vous parlerons des dispositifs de protection contre les surtensions, pourquoi ils sont nécessaires, quels sont-ils et comment ils sont installés.

Dispositif de protection contre les surtensions: schéma d'application et d'installation

La nature des surtensions et leur effet sur la technologie

Depuis l’enfance, de nombreuses personnes sont familiarisées avec la difficulté de déconnecter les appareils électroménagers du réseau au premier signe d’un orage imminent. Aujourd’hui, l’équipement électrique des réseaux urbains est devenu plus sophistiqué, c’est pourquoi beaucoup négligent les dispositifs de protection de base. Dans le même temps, le problème n’a pas complètement disparu, les appareils électroménagers, en particulier dans les maisons privées, sont toujours à risque.

La nature de l’apparition de surtensions impulsionnelles (IP) peut être naturelle et d’origine humaine. Dans le premier cas, la propriété intellectuelle survient en raison de la foudre frappant les lignes électriques aériennes, et la distance entre le point d’impact et les consommateurs à risque peut aller jusqu’à plusieurs kilomètres. Une grève est également possible sur les mâts radio et les paratonnerres connectés au circuit principal de mise à la terre, auquel cas une surtension induite apparaît dans le réseau domestique.

Dispositif de protection contre les surtensions: schéma d'application et d'installation 1 – coup de foudre à distance dans les lignes électriques; 2 – les consommateurs; 3 – boucle de masse; 4 – coup de foudre proche dans les lignes électriques; 5 – Coup de foudre direct à un paratonnerre

Les IP artificielles sont imprévisibles; elles surviennent à la suite de surcharges de commutation aux postes de transformation et de distribution. Avec une augmentation asymétrique de la puissance (seulement sur une phase), une forte surtension est possible, il est presque impossible de prévoir cela.

Les tensions d’impulsion sont très courtes dans le temps (moins de 0,006 s), elles apparaissent systématiquement dans le réseau et passent le plus souvent inaperçues de l’observateur. Les appareils électroménagers sont conçus pour résister à des surtensions jusqu’à 1000 V, qui apparaissent le plus souvent. À une tension plus élevée, la défaillance des alimentations est garantie, une rupture d’isolation dans le câblage de la maison est également possible, ce qui entraîne de multiples courts-circuits et un incendie..

Comment fonctionne le SPD et comment il fonctionne

Le SPD, selon la classe de protection, peut avoir un dispositif semi-conducteur sur varistances, ou avoir un parafoudre. En mode normal, le SPD fonctionne en mode bypass, le courant à l’intérieur circule à travers le shunt conducteur. Le shunt est connecté à la terre de protection via une varistance ou deux électrodes avec un écart strictement régulé.

Dispositif de protection contre les surtensions: schéma d'application et d'installation

Avec un saut de tension, même très court, le courant traverse ces éléments et se propage le long du sol ou est compensé par une forte baisse de résistance dans la boucle de phase zéro (court-circuit). Une fois la tension stabilisée, le parafoudre perd sa capacité et l’appareil fonctionne à nouveau en mode normal..

Dispositif de protection contre les surtensions: schéma d'application et d'installation

Ainsi, le SPD ferme le circuit pendant un certain temps afin que la tension excessive puisse être convertie en énergie thermique. Dans le même temps, des courants importants traversent l’appareil – de dizaines à centaines de kiloampères.

Quelle est la différence entre les classes de protection

En fonction des causes de l’IP, on distingue deux caractéristiques de l’onde de surtension: 8/20 et 10/350 microsecondes. Le premier chiffre est le temps qu’il faut au MT pour atteindre sa valeur maximale, le second est le temps qu’il faut pour que le MT tombe aux valeurs nominales. Comme vous pouvez le voir, le deuxième type de surtension est plus dangereux..

Les appareils de classe I sont conçus pour la protection contre une alimentation électrique avec une caractéristique de 10/350 μs, qui se produit le plus souvent lors d’une décharge de foudre dans une ligne de transport d’énergie à moins de 1500 m du consommateur. Les appareils sont capables de faire passer un courant de 25 à 100 kA à travers eux-mêmes pendant une courte période, presque tous les appareils de classe I sont basés sur des parafoudres.

Les parafoudres de classe II sont conçus pour compenser les alimentations avec une caractéristique de 8/20 μs, les valeurs de courant de crête à l’intérieur varient de 10 à 40 kA.

La classe de protection III est conçue pour compenser les surtensions avec des valeurs de courant inférieures à 10 kA avec une caractéristique d’alimentation de 8/20 μs. Les appareils de classe de protection II et III sont basés sur des éléments semi-conducteurs.

Dispositif de protection contre les surtensions: schéma d'application et d'installation

Il peut sembler suffisant d’installer uniquement des appareils de classe I, car les plus puissants, mais ce n’est pas le cas. Le problème est que plus le seuil inférieur du courant de débit est élevé, moins le SPD est sensible. En d’autres termes: avec des valeurs d’alimentation courtes et relativement faibles, un parafoudre puissant peut ne pas fonctionner et un parafoudre plus sensible ne supportera pas des courants de cette ampleur..

Les appareils de classe de protection III sont conçus pour éliminer les alimentations les plus faibles – seulement quelques milliers de volts. Leurs caractéristiques sont tout à fait similaires aux dispositifs de protection installés par les fabricants dans les alimentations électriques des appareils ménagers. Avec une installation redondante, ils sont les premiers à assumer la charge et à empêcher le fonctionnement d’un SPD dans les équipements dont la ressource est limitée à 20-30 cycles.

Existe-t-il un besoin pour un DOCUP, une évaluation des risques

Une liste complète des exigences pour l’organisation de la protection contre l’alimentation électrique est définie dans la CEI 61643-21, il est possible de déterminer l’installation obligatoire selon la norme CEI 62305-2, selon laquelle une évaluation spécifique du degré de risque de foudre et des conséquences en est établie.

Dispositif de protection contre les surtensions: schéma d'application et d'installation

En général, lors de la fourniture d’énergie à partir de lignes de transport aériennes, l’installation de parafoudres de classe I est presque toujours préférable, sauf si un ensemble de mesures a été pris pour réduire l’impact des orages sur le mode d’alimentation: remise à la terre des supports, des conducteurs PEN et des éléments porteurs métalliques, un paratonnerre avec une boucle de terre séparée, installation systèmes d’égalisation de potentiel.

Un moyen plus simple d’évaluer les risques consiste à comparer le coût des appareils et des dispositifs de sécurité non protégés. Même dans les bâtiments à plusieurs étages, où les surtensions sont très faibles avec une caractéristique 8/20, le risque de rupture d’isolement ou de défaillance des appareils est assez élevé..

Installation d’appareils dans le tableau principal

La plupart des SPD sont modulaires et peuvent être installés sur un rail DIN de 35 mm. La seule exigence est que le blindage pour l’installation du SPD doit avoir un boîtier métallique avec une connexion obligatoire au conducteur de protection..

Dispositif de protection contre les surtensions: schéma d'application et d'installation

Lors du choix d’un SPD, en plus des caractéristiques de performances de base, vous devez également prendre en compte le courant de fonctionnement nominal en mode bypass, il doit correspondre à la charge de votre réseau. Un autre paramètre est la tension limite maximale, elle ne doit pas être inférieure à la valeur la plus élevée dans les fluctuations quotidiennes.

Les SPD sont connectés en série à un réseau d’alimentation monophasé ou triphasé, respectivement, via un disjoncteur bipolaire et tétrapolaire. Son installation est nécessaire en cas de soudure des électrodes d’éclateur ou de panne de la varistance, ce qui provoque un court-circuit permanent. Les phases et un conducteur de protection sont connectés aux bornes supérieures du SPD, aux bornes inférieures – zéro.

Dispositif de protection contre les surtensions: schéma d'application et d'installation Exemple de connexion SPD: 1 – entrée; 2 – interrupteur automatique; 3 – SPD; 4 – bus de mise à la terre; 5 – boucle de masse; 6 – compteur d’électricité; 7 – machine différentielle; 8 – aux machines grand public

Lors de l’installation de plusieurs dispositifs de protection avec des classes de protection différentes, ils doivent être coordonnés à l’aide de selfs spéciaux connectés en série avec le SPD. Les dispositifs de protection sont intégrés dans le circuit dans une classe croissante. Sans coordination, les SPD plus sensibles prendront la charge principale et échoueront plus tôt.

L’installation de selfs peut être évitée si la longueur du câble entre les appareils est supérieure à 10 mètres. Pour cette raison, les parafoudres de classe I sont montés sur la façade avant même le compteur, protégeant le doseur des surtensions, et les deuxième et troisième classes sont respectivement installées sur l’ASU et les blindages de sol / groupe..

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