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Dossier - Mai 2008

Parafoudres : l’offre s’adapte au marché


Obligatoire ou non, la protection foudre doit devenir un réflexe pour l’installateur, car dans bien des situations, une analyse de risque même sommaire montre l’intérêt d’une protection globale efficace. Installations basse tension, courants faibles et installations photovoltaïques sont concernés !

 

em19 doss1Depuis 2002, la norme NF C 15-100 rend obligatoire l’installation de parafoudre sous certaines conditions. « Cette évolution a apporté au parafoudre une certaine crédibilité. Il ne s’agit plus d’un simple accessoire, reconnaît Christian Macanda, responsable produits chez Citel. On observe d’ailleurs de plus en plus d’installations de parafoudre, même dans les situations où il n’est pas obligatoire. C’est une protection supplémentaire, un service qu’apporte l’installateur ! »


 
Quelques bonnes règles de base
Utiliser un parafoudre ne fait pas tout. Encore faut-il l’installer dans les règles de l’art. Il convient également de s’assurer que la valeur de la prise de terre est bonne. « L’efficacité d’un parafoudre est liée pour moitié au produit et pour moitié à sa mise en œuvre », lance François Girard, p-dg d’Adee Electronic.
Un des points délicats concerne la fameuse “règle des 50 cm” (également valable pour la protection des réseaux de communication). Ainsi, il est fortement recommandé que le câblage du parafoudre entre les conducteurs actifs et le réseau de masse soit inférieur à 50 cm (voir schéma 1). En cas de courant de foudre, une liaison trop longue accroît l’inductance et génère une impédance. Celle-ci produit une tension de 500 à 1 000 V/m, qui s’additionne à celle générée par le parafoudre (1 000 à 1 500 V). D’où un risque pour les appareils les plus sensibles. Cependant, la configuration du tableau ne facilite pas toujours la tâche de l’installateur. À ce titre, Weidmüller propose un parafoudre à cartouche réversible. Sachant que la cartouche doit toujours être utilisée dans le même sens, l’installateur pourra disposer l’embase dans le sens permettant le raccordement le plus court. Phoenix Contact propose également cette astuce sur ses parafoudres.
Au-delà des obligations réglementaires, la prise en compte du problème foudre doit donner lieu à une coordination des parafoudres. Effectivement, le parafoudre de type 1 ou de type 2 dans un TGBT doit parfois être complété par d’autres équipements de type 3 lorsque les lignes s’étendent sur plus de 30 m (en référence au guide UTE). Au-delà de 30 m, on peut doubler la tension perçue par l’équipement à protéger, du fait des phénomènes haute fréquence. Globalement, pour une installation sensible, il convient de réaliser une analyse du risque à l’aide du guide UTE C 15-443.




20  000  “BOX”  ADSL foudroyées par semaine !
Au cours d’un été 2006 particulièrement foudroyant, un fournisseur d’accès Internet explique avoir géré la destruction de 20 000 à 25 000 “box” ADSL par semaine ! Développés sans tenir compte des recommandations et normes internationales sur la tenue aux surtensions, les équipements assuraient une tenue de 1,8 à 2,5 kV aux ondes de surtensions dues à la foudre. Aujourd’hui, ce fournisseur d’accès a révisé sa copie et fait fabriquer des modems qui résistent à un courant transitoire de 6 kV.


 


Système 2 en 1
em19 doss2Dans la plupart des cas, un parafoudre doit être accompagné en amont du circuit par un organe de coupure (fusible ou disjoncteur). La tendance actuelle tend à rassembler les deux fonctions sous un même boîtier. À ce titre, le Pôle foudre Soulé-Hélita d’ABB France lance la seconde génération du Kit Combi type 2 à varistance. « Le kit parafoudre + organe de coupure intégré permet de simplifier le stockage et l’installation de la solution parafoudre, tout en apportant une offre testée et garantie par nos soins. De quoi optimiser les installations courantes dans le résidentiel ou le tertiaire, notamment en raccourcissant les longueurs de câblage », précise François Drouin, responsable développement et industrialisation chez Soulé-Hélita. Et pour les parafoudres de type 1 ? « L’approche plus complexe nécessite des études d’optimisation du couple parafoudre/organe de déconnexion. »
À l’occasion de la Foire de Hanovre, Phoenix Contact a présenté un parafoudre type 2 de la famille Trantech associé à un disjoncteur. Sa particularité ? « Il est impossible de le réarmer tant qu’une cartouche usée n’est pas remplacée », précise Olivier Pellissier, chef de produit parafoudre.
En 2003, Schneider Electric lançait PF Clic (résidentiel et petit tertiaire) son premier parafoudre 2 en 1 rapprochant parafoudre et disjoncteur. Depuis janvier 2008, la nouvelle offre de parafoudre Quick PRD (gammes couvrant les besoins du tertiaire) intègre les deux fonctions : « À présent, il s’agit d’une véritable liaison mécanique et électrique, souligne Guillaume Vaccaro, chef de produits parafoudre. Il n’est plus possible de réarmer le disjoncteur si la cartouche est usée ou absente. »
Legrand confirme la tendance avec des parafoudres à protection intégrée triphasé + neutre de type 2 , en complément du modèle monophasé déjà disponible. « Nous étendons ainsi l’offre aux applications tertiaires afin de faciliter le choix des produits, leur mise en œuvre et la maintenance des installations », précise Gilles Sirmain, responsable produits parafoudre.
Ces offres pour tableaux modulaires viennent compléter l’offre de parafoudres de la gamme appareillage lancée en 2007 dédiées aux applications résidentielle et tertiaire.


Les petits plus de certains fabricants
Depuis un an, Weidmuller propose la gamme EW de parafoudres à signalisation de faiblesse : un troisième état intermédiaire permet de signaler la fin de vie proche de l’équipement. « Nous mettons en œuvre pour cela une technologie à une seule varistance, d’ou un produit plus compact », explique José Cisneros, responsable produits parafoudre chez Weidmuller. Le fabricant a d’ailleurs renouvelé sa gamme de parafoudres de type 2 en proposant à présent des produits plus compacts (moins de 2 cm de large pour un modèle tétrapolaire) avec systématiquement une version télésignalisation.
Coté Type 1, Weidmüller vient de lancer un parafoudre débrochable à varistance de type 1 de 12,5 kA au pas de 18 mm, doté d’une seule varistance. Un modèle 25 kA à deux varistances devrait sortir fin 2008.
Chez Dehn, tous les parafoudres basse tension et courants faibles (type 1, 2 et 3) sont débrochables. « Nous leur avons fait subir des tests de vibrations, chocs, accélérations... selon la norme NF EN 60068-2, notamment pour répondre au cahier des charges d’équipement des éoliennes », explique Benoit Laugel, responsable de Dehn France. Effectivement, dans certains cas, faute de matériels adaptés, les exploitants d’éoliennes sont obligés de “scotcher” les modules débrochables des parafoudres pour éviter qu’ils ne se débrochent sous les vibrations !


Schneider Electric conseille le câblage des parafoudres en armoire métallique pour les applications tertiaires et industrielles. L’avantage ? L’utilisation du châssis métallique pour la mise à la terre facilite le respect de la règle des 50 cm.
En réponse aux nouvelles normes EN 62305, Legrand propose en 2008 un complément d’offre en parafoudres de type 1 pour la protection de tête des installations fortement exposées au risque foudre (antécédents de foudre, présence de paratonnerres, ...) pour applications tertiaires et industrielles. Ces parafoudres peuvent écouler des courants de foudre Imp de 25 ou 50 kA (au lieu de 12,5 kA pour les précédant modèles). Ces produits permettent non seulement de répondre à tous types d’installations devant suivre ces nouvelles normes mais ils permettent surtout de simplifier le choix des produits.


La protection des équipements photovoltaïques

Depuis deux 2 ans, en réponse aux perspectives de développement du marché des installations photovoltaïques, les fabricants proposent des modèles de parafoudres dédiés à la partie courant continue des panneaux. Objectif : protéger l’onduleur des surtensions pouvant survenir de ces panneaux implantés en toiture. Rien n’impose une telle protection. Mais, face à la valeur des équipements à protéger et aux risques de pertes d’exploitation en cas dégâts causés par un impact de foudre, la protection paraît indispensable. Jusqu’à présent, seul un document réalisé par l’Ademe évoquait ce type de protection. Le guide pratique UTE C 15-712 « Installations photovoltaïques » de février 2008, consacré aux installations photovoltaïques reliées au réseau de distribution et non autonomes, précise de nouvelles dispositions : équipotentialité entre les panneaux et l’installation, réduction des impédances de boucle, etc. Quelle différence existe-t-il entre un parafoudre pour réseau basse tension et son équivalent pour une installation photovoltaïque ? « La réelle différence tient au comportement en fin de vie, souligne Christian Macanda, chez Citel. Le parafoudre classique produit un courant de court-circuit très élevé lorsqu’il se trouve en fin de vie, alors que le parafoudre disposé entre l’onduleur et le capteur photovoltaïque génère un courant de défaut très proche du courant de fonctionnement. La fin de vie du parafoudre est donc plus difficilement détectable. Le déconnecteur interne doit donc prendre en compte des conditions de coupure différentes de celles appliquées dans un TGBT. Une base de tests produits dédiée aux parafoudres pour équipements photovoltaïques est toutefois en cours de réalisation au niveau international », ajoute Christian Macanda.

Weidmüller propose comme la plupart de ses confrères, une offre de parafoudres type 2 pour équipements photovoltaïques. « Lorsque la distance entre les capteurs et l’onduleur est supérieure à 10 m, nous préconisons un parafoudre de part et d’autre du circuit électrique acheminant le courant continu », explique José Cisneros, en regrettant toutefois que cette précaution soit rarement observée. Soulé-Hélita propose une offre de protection des équipements photovoltaïques depuis un peu plus de deux ans.

« Nous portons notre attention sur la gestion et l’analyse des modes de défaillance et sur les campagnes de validation et de vérification des parafoudres, notamment au sujet de leur fin de vie, de façon à proposer des produits fiables en toutes circonstances d’utilisation », précise François Drouin.
« Jusqu’à présent, il a surtout été question de protéger la partie en aval de l’onduleur, et assez peu la partie courant continu, remarque Benoît Laugel chez Dehn, en soulignant à ce sujet que les règles ne sont pas encore véritablement harmonisées. Notre parafoudre de type 2 pour courant continu permet la déconnexion en cas de surtension liée à la foudre, mais aussi lors d’un court-circuit relatif à toutes autres causes : câble endommagé par un rongeur, mal posé, cisaillé... »

Dehn propose également un parafoudre de type 1 doté d’un éclateur à air. Cet appareil est constitué de deux électrodes entre lesquelles se produit un amorçage, suivi d’un courant de suite, dès qu’une surtension atteint une certaine valeur. « Nous préconisons notre parafoudre Dehnlimit PV 1000 type 1 pour installation photovoltaïque lorsque le bâtiment est pourvu d’un paratonnerre et que l’armature des capteurs se trouve, soit en liaison directe avec le parafoudre, soit à une distance réduite du parafoudre permettant la création d’arcs. »


Adee Electronic vient de lancer sur le marché sa gamme de parafoudres Fusadee pour installations photovoltaïques. Son principal atout : un rapport de la tension résiduelle du parafoudre sur la tension de service permanente (Up/Uc) de 1,4 (5 étant le maximum autorisé). « Pour protéger correctement l’onduleur, ce rapport doit être le plus faible possible. Situation critique ! Car la tension de service permanente est fluctuante et demeure plus élevée que pour une installation basse tension classique », explique François Girard, p-dg de Adee Electronic.
Mi-2008, le catalogue Schneider Electric sera pourvu de parafoudres pour les liaisons à courant continu entre panneaux photovoltaïques et onduleurs.
Egalement présent sur ce marché, Phoenix Contact commercialise un parafoudre spécifique courant continu débrochable.


Et les courants faibles ?

S’il existe des obligations de protection concernant les réseaux d’énergie, la protection des réseaux de courants faibles et de communication restent au bon vouloir du maître d’ouvrage ou de l’utilisateur. Pourtant le risque est tout aussi grand lorsqu’une ligne aérienne pénètre dans le bâtiment ! « Le Guide Pratique UTE C 15-900 de mars 2006 (Cohabitation entre réseaux de communication et d’énergie Installation des réseaux de communication) recommande toutefois fortement l’utilisation de protections contre les surtensions sur les réseaux de communication », précise Olivier Trousse à l’UTE. On notera également que le Guide UTE C 15-443 (protection des installations électriques BT contre les surtensions) évoque la mise en œuvre des réseaux courant faibles et des parafoudres.
Certains se souviennent peut-être qu’au début des années 2000, sont apparus des parafoudres pour réseaux courants faibles qui réduisaient les performances de débit des lignes ADSL ! À présent, ce problème est résolu par les fabricants. Il convient toutefois sur ce point de faire attention aux parafoudres de type prises gigogne bon marché...
« Les technologies employées sont matures », confirme Christian Macanda chez Citel, en évoquant la sortie d’un parafoudre pour réseau de communication catégorie 6 (1 000 baseT).
Également pour la catégorie 6, Phoenix Contact a lancé en décembre 2006 un parafoudre série pour protéger les réseaux de communication en lien avec les automates, équipements de contrôle d’accès, caméras sur IP... « Ce produit assure une bande passante de 10 Gbit/s et se monte sur câble comme sur rail Din », remarque Olivier Pellissier.
Soulé-Hélita a récemment revu sa gamme courants faibles pour offrir des parafoudres plus compacts (module de 12 mm au lieu de 18 mm) et débrochables. Ces parafoudres sur rail Din, à monter en parallèle ou en série, accueillent une connectique à vis, RJ11 ou RJ45.


M.L.

 

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