Architecture des protections

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Architecture des protections contre la foudre
d'une installation.
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Lorsque le champ électrostatique dépasse les
limites diélectriques de l'air(variables selon
les conditions d'humidité et de pression)une
décharge de foudre se produitaccompagnée d'une
onde acoustique le tonnerre (engendré par la
brutale dilatation de l'air surchauffé par l'arc
électrique)
LA FOUDRE
est un phénomène naturel de décharge
électrostatique disruptive
Certains nuages (cumulo-nimbus) créent les
conditions météorologiquesfavorables à
l'accumulation de charges électriques
(condensateur géant)
L éclair peut être de couleur différentes Jaune
Un éclair jaune est un signe d'une quantité
importante de poussière dans
l'atmosphère. Rouge Un éclair rouge indique de
la pluie dans l'air. Bleu Un éclair bleu la
présence de grêle. Blanc Un éclair blanc est
signe d'un air très sec.
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L ECLAIR

• Intensité  3000 a 300000A
• Tension jusqu'à 100 millions de volts
• Altitude 6000 a 15000m
• Vitesse 100 000km/h
• Température 30 000C pour un diamètre de 2 a 3 cm
• Quelques chiffres (par an)- 20 à 40 morts- 20
  000 animaux foudroyés- 20 000 sinistres dus à la
  foudre dont 15 000 incendies- 50 000
  compteurs électriques détruits- 250 clochers
  détruits

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Effet de la foudre

• Les effets directs
• - la foudre frappe directement la structure -
  sont essentiellement thermoélectriques, dus à la
  circulation du très fort courant qui échauffe la
  matière et cause des dommages très importants
  (incendies, brûlures et destructions)

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Effet de la foudre

• Les effets indirects
• - la foudre ne touche pas la structure -
  produisent des surtensions par conduction, par
  induction ou par élévation du potentiel de terre
  (est l'écoulement d'un courant électrique dans le
  sol. Au point d'impact d'un coup de foudre, le
  courant de foudre s'écoule et diffuse dans le
  sol, en générant des différences de potentiel
  entre différents points de celui-ci, du fait de
  la résistivité qui le caractérise.)

Surtension par conduction
Surtension par induction
Un impactsur des lignes aériennes dalimentation
électriqueou sur les lignes de
télécommunicationscrée une surtensionqui est
véhiculée le long de ces ligneset qui peut
entraîner la destructiondes appareils qui y sont
raccordés
Le rayonnement électromagnétique dû à la
foudreproduit des tensions induitesdans les
circuits formant des boucleset peut entraîner la
destructionou le dysfonctionnement des appareils
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Les différent types de protection contre la foudre

• 1 Protection extérieure (paratonnerre)

Le principe consiste à créer un ou plusieurs
points dimpacts préférentiels de la foudre, par
des éléments conducteurs puis découler et de
dissiper dans le sol le courant de la foudre.
Le paratonnerre est un dispositif qui a été
inventé en 1752 par Benjamin FranklinL'effet
de pointe qu'il procure rend plus probablele
parcours de la foudre par son intermédiaireSon
rôle principal est d'éviter des incendies et des
dégradationsde la structure du bâtiment qu'il
protègeIl est connecté à la terrepar des
conducteurs de "descente
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Types de paratonnerre

• 1 Paratonnerre à tige simple (PTS),

- Facilité de mise en œuvre - Limité à la protection de structure de faibles dimensions.
- Economiquement intéressant - Contrainte de tenue mécanique des mâts.
- Intégration possible à larchitecture du bâtiment sans altération de lesthétique  

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Type de paratonnerre

• 2 Paratonnerre à cage maillée

- Diminution des effets de rayonnement électromagnétique à lintérieur de la structure protégée. Répartition des courants entre plusieurs descentes. - Mise en œuvre lourde et coûteuse.
- Contribue à léquipotentialité globale des masses et terres. - Souvent inesthétique de par la complexité de sa structure.

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Type de paratonnerre

• 3 Paratonnerre à fils tendus

- Diminution des effets de rayonnement électromagnétique à lintérieur de la structure protégée. Répartition des courants entre plusieurs descentes. - Les fils tendus peuvent être des obstacles dangereux dans les zones de manutention avec utilisation dappareil de levage.
- Contribue à léquipotentialité globale des masses et terres. - Mise en œuvre difficile et coûteuse.
- Protection des zones ouvertes - Souvent inesthétique de par la complexité de sa structure

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Les schémas de protection contre la foudre

• 1 Protection extérieure

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Protection contre la foudre
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2 Protection intérieure (parafoudre ou
parasurtenseur)
1 protection simple
Les parafoudres sont toujours câblés en
parallèle et associés à des systèmes de
déconnexion conformément à la norme NFC 15-100.
Les parafoudres sont disponibles soit à lunité
(fixation sur rail symétrique de 35 mm) soit en
coffrets pré câblés (incluant les parafoudres,
les dispositifs de déconnexion). Les câbles de
raccordement des parafoudres doivent avoir une
section identique à la ligne à protéger (maximum
50 mm²).Le câble de mise à la terre doit avoir
une section égale à la moitié de celle du
conducteur de protection principal de
linstallation, avec un minimum de 4mm² (sauf en
présence dun paratonnerre sur la structure
dans ce cas, la section minimum est de 10mm2) et
un maximum de 50mm².
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2 Protection en cascade
Linstallation peut-être prévue en tête
dinstallation (primaire) ou à proximité des
équipements à protéger (secondaire). Le
parafoudre de tête privilégie la protection de
lensemble de la distribution électrique et
nécessite un modèle robuste (I max et In élevés)
qui résiste à de fortes sollicitations. A
linverse, le parafoudre secondaire privilégie la
protection fine de proximité contre la partie
résiduelle des surtensions filtrées par létage
primaire. Cet étage secondaire limite également
les phénomènes de sur oscillations pouvant
apparaître sur le circuit électrique. Une
attention particulière sera donc portée au
critère Up (niveau de protection) qui sera
idéalement le plus faible possible. Dans ce cas
dune installation de protection primaire puis
secondaire (en cascade), il est nécessaire de
respecter les règles de coordination des
parafoudres.
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Différents régime de neutre
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(No Transcript)
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Schéma de protection d'une maison
Les parafoudres de tête doivent être disposés
directement en aval du dispositif assurant la
fonction de sectionnement en tête d'installation.
En tarif bleu, ce parafoudre doit être placé
immédiatement en aval de l'appareil Général de
Commande et de Protection qui est le disjoncteur
de branchement.
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Protection d'installation photovoltaïque
Activation du dispositif de déconnexion et de
court-circuit garantissant une exploitation
fiable sans risque dincendie malgré un défaut
disolement dans le circuit du générateur PV pour
un courant de court-circuit jusquà 80 A
max jusquà la remise en état du système PV. Fig
9.18.1.6 Concept de protection contre les
surtensions dun système
Parasurtenseur photovoltaïque unipolaire avec
dispositif de court-circuit intégré.
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2 protection intérieur ou parasurtenseur

• 1 Parafoudre téléphone

Les parafoudres téléphoniques permettent de
protéger les équipements raccordés aux lignes
téléphones (fax, modem, centraux téléphoniques).
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2 Parafoudre de réseaux
Parafoudres permettant la protection contre les
surtensions des équipements raccordés à des
réseaux informatiques et industriels standards ou
spécifiques.
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3 Parafoudre data
Parafoudres permettant la protection contre les
surtensions des équipements électroniques de
transmission, E/S TOR ou analogiques.
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4 Parafoudre dalimentation
Parafoudres permettant la protection contre la
surtension des équipements raccordés à des
alimentations continues de 12 à 48 VDC
capteurs, actionneurs, transmetteurs, automates,
périphériques d'acquisition.
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Conclusion
?d'avoir une prise de terre des utilisations
unique, ? de respecter la distance minimale entre
deux parafoudres, ? de choisir un dispositif DR
sélectif ou retardé quand il est placé en
amont d'un parafoudre. Alors que les normes
concernant les parafoudres sont stabilisées,
celles relatives à la coordination de
l'isolement dans les installations électriques
BT devraient l'être sous peu. Force est
de constater que les métiers de
l'électricité doivent donc rapidement s'adapter
pour satisfaire les exploitants. Pour réussir
cette évolution, il convient de souligner
l'importance que peuvent avoir les documents des
constructeurs de parafoudres (cf. Guide
Parafoudre Merlin Gerin) qui réunissent tout à
la fois ? des explications simplifiées
des phénomènes de surtensions et de perturbations
électromagnétiques, ? les éléments
techniques indispensables aux choix et surtout
aux associations, précités.
?estimer les surtensions (d'origine atmosphérique,
de manœuvre ou à fréquence industrielle) qui
peuvent apparaître sur le réseau électrique. ?
connaître les caractéristiques des matériels
installés et plus particulièrement leur tenue aux
ondes de choc, ? choisir les protections en
tenant compte des deux points précédents mais
aussi du schéma les liaisons à la terre du réseau
électrique. Mais cette approche théorique
doit être complétée d'un savoir-faire d'installate
ur comme il l'a été expliqué dans les pages
précédentes, le non respect de quelques
règles élémentaires rendent parfaitement inefficac
es des parafoudres même bien choisis. Dans
ce domaine il faut bien se souvenir
de l'importance ? de raccourcir les connexions
des Parafoudres,
Cette référence passe par la maîtrise de la
coordination de l'isolement en basse tension et
tout d'abord par l'application d'une méthode
simple d'investigations conduisant à
des associations et choix de matériels et
de parafoudres. Ces derniers (les parafoudres)
devant limiter les surtensions prévisibles sur le
réseau à un niveau acceptable par les
premiers (les matériels).Pour cela il faut
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Site utiliser

• www.inselec.fr
• www.dehn.de
• www.schneider-electrique.fr