Dossier - Mai 2017
Tableau de répartition et coffret de communication : le vrai centre névralgique du logement
Edito
Appliquer la réglementation du risque foudre en milieu industriel
La France est réputée pour son imposante réglementation et la multitude de ses normes qui peuvent parfois conduire à des situations kafkaïennes. Dans le domaine du risque foudre, la réglementation est née après le grave accident qui s’est produit à la suite d’un impact direct de la foudre sur une fonderie d’Issoire, en 1986. Un an après, la première norme française traitant de la protection des structures contre la foudre a vu le jour : c’était la NF C 17-100. Ensuite et afin de la rendre applicable, le premier « arrêté foudre » a été publié : l’arrêté ministériel du 28 janvier 1993 destiné à prendre en compte l’agression de la foudre sur les installations à risques.
Depuis, les normes ont évolué, la réglementation avec, et les retours d’expérience aussi.
Nous menons des études du risque foudre depuis maintenant vingt ans, principalement dans le domaine industriel. De cette expérience, nous pouvons aujourd’hui tirer un certain nombre de constatations sur l’application des référentiels réglementaires sur certains projets ou sites complexes existants.
En premier lieu, l’évaluation du risque, première étape de la démarche, est certainement aussi la plus importante. Une appréciation erronée des interactions possibles entre la foudre et les installations ou un mauvais choix parmi les nombreux paramètres nécessaires aux calculs de la norme NF EN 62305-2 relative à l’évaluation du risque foudre et le risque calculé semblent disproportionnés par rapport à l’expérience de l’industriel concerné.
Ensuite, nous devons toujours garder à l’esprit quel est le phénomène physique que nous cherchons à évaluer. Calculer un risque, oui, mais est-ce le bon au regard des installations et des procédés mis en œuvre ? Les quatre parties de la norme NF EN 62305 sont extrêmement complètes et autorisent un grand nombre d’interprétations et d’analyses. Leur parfaite connaissance est donc indispensable pour adapter au mieux les dispositifs de protection aux installations étudiées.
Enfin, quelle réglementation, quelle norme faut-il appliquer sur certains sites ou pour certains projets d’envergure ? La réponse n’est pas toujours aisée et les différents acteurs peuvent avoir des interprétations divergentes sur le sujet. Actuellement, nous travaillons avec deux éditions différentes de la norme NF EN 62305 : 2006 et 2012 et bientôt une troisième édition qui est en cours de préparation.
Ces trois constatations ne sont pas les seules qui ressortent de notre retour d’expérience dans ce domaine, mais ce sont celles qui peuvent avoir un impact très important sur l’efficacité de la protection et sur son coût, et ceci dès le début de la démarche de mise en conformité des installations.
Didier Leschi, Responsable du service CEM/Foudre d’Egis
Le marché des parafoudres devient mature
Il n’y a pas aujourd’hui de technologies émergentes pour développer des parafoudres plus puissants, plus petits, plus pratiques d’usage et moins chers. On a toujours affaire à des assemblages de varistances, de diodes et d’éclateurs. La fiabilité des parafoudres s’est affirmée, sans rupture technologique majeure.
« La technologie des parafoudres est arrivée à maturité », assure Christian Macanda, responsable produits chez Citel, « tous les parafoudres, quelle que soit leur application, sont constitués de varistances, de diodes, d’éclateurs… des technologies aujourd’hui stabilisées. En revanche, ce qui évolue, ce sont les applications et les fonctions associées. »
Les performances de ces parafoudres varient par leur temps de réponse et leur capacité d’écoulement en courant impulsionnel. « Deux grands critères permettent la définition d’un parafoudre », ajoute Christian Macanda, « sa capacité à réduire l’agression en surtension (le niveau Up), et la capacité de décharge du courant impulsionnel (le courant nominal de décharge In). Par exemple, les technologies à base de semi-conducteur (diodes d’écrêtage) sont très bonnes pour le premier critère, mais insuffisantes pour le second, ce qui nécessite leur association avec un étage de ‘puissance’ à base d’éclateur. Certes, apparaissent des composants semi-conducteurs de très forte puissance. Toutefois le prix les rend difficilement exploitables sur les marchés traditionnels. Ils sont réservés aux applications spécifiques. » En fait, l’installateur n’a pas besoin de parafoudres surdimensionnés, aux performances sophistiquées. Il demande des produits conformes aux normes, moins chers, plus petits, plus faciles à utiliser : ses contraintes sont plus pragmatiques.
Ainsi, Dehn propose toujours son produit phare : le parafoudre de type 1 pour régime IT avec fusible intégré, validé pour des valeurs de Icc jusqu’à 100 kA. Ce produit sorti en mai 2015 est devenu un best-seller.
Nouveau venu chez ADEE Electronic, le parafoudre type 1/type 2 qui se monte directement en tête d’installation, avec une valeur Limp élevée (25 kA) pour une valeur Up de 1,5 kV. Il s’appuie sur une technologie à base de varistances.
Un bon parafoudre, c’est quoi au juste ?
Ce qui fait aujourd’hui un bon parafoudre ? « Sa fiabilité, sa capacité d’écoulement des ondes transitoires, son niveau de protection », répond Christian Macanda pour qui « la technologie mise en œuvre par les constructeurs est largement satisfaisante. » Il y a eu, certes, pendant quelque temps une course aux kilo-ampères… Aujourd’hui, tous les constructeurs proposent des parafoudres conformes aux normes et à la réalité des phénomènes. Ce sont donc plutôt les applications qui évoluent. Dès lors, les fabricants sont obligés d’adapter le parafoudre à l’application recherchée par le client final.
Force est aussi de constater l’existence de vagues d’applications… Voici quelques années, le parafoudre s’intéressait au marché de la téléphonie mobile (protection des relais radio). Dans les années 2010, on a vendu de grandes quantités de parafoudres pour réseau photovoltaïque en Europe, alors qu’on n’en vendait guère en Asie, aux États-Unis, au Japon. Depuis, la situation s’est inversée. D’où la nécessité de développer des références dédiées à ces nouveaux marchés.
Pendant très longtemps, les systèmes photovoltaïques fonctionnaient sous 600 V ou 1000 V. Aujourd’hui, ils se trouvent de plus en plus souvent sous 1500 V. Objectif : collecter davantage d’énergie solaire. « Les offres s’élargissent avec l’apparition de parafoudres capables de protéger tant la partie proche des panneaux en courant continu que celle transformée en courant alternatif et re-injectée dans le réseau électrique », dit Marion Buchheit, chef produit chez ABB+Soulé et d’ajouter que « nos parafoudres de type 2 ont pour vocation de protéger à la fois le côté AC, et le côté DC, afin d’assurer la continuité de service. Ils sont certifiés UL et NF EN 50539-11. » 
Leurs points forts :
– la technologie QuickSafe pour sécuriser l’installation, avec une déconnexion thermique plus rapide ;
– plusieurs versions existent : 600 V, 1100 V et 1500 V. Ces deux dernières versions offrent une protection jusqu’à 10 kA ;
– le câblage s’effectue par le bas, ce qui permet d’éviter tous les problèmes liés à l’humidité, à la condensation ;
– ces produits sont débrochables. En fin de vie, on ne change que la cartouche. Le coût d’exploitation s’en trouve réduit ;
– il existe des versions avec contacts auxiliaires pour pouvoir faire remonter des informations sur l’état du parafoudre.
Du côté de GE Energy Connections, apparaît une nouvelle gamme SurgeGuard jusqu’à 65 kA en classe 1, classe 2, classe 1+2 et en classe 2+3. « Il est une gamme débrochable et une gamme monobloc », ajoute Claude Fossé, Global Product Marketing Leader et, « la version monobloc coûte 20 % moins cher et s’adresse aux applications résidentielles. » Le parafoudre est doté d’une protection thermique intégrée, d’un indicateur de fin de vie. Plus, en option, le contact déporté. Sa base universelle autorise le raccordement par le bas ou par le haut d’où une économie sur le stock de ces produits.
Protection de l’éclairage urbain
On voit éclore le besoin de protection de l’éclairage urbain extérieur (avec l’éclairage LED). Selon Christian Macanda, « Citel a été proactif dans ce domaine. Nous sommes en contact avec quasiment tous les fabricants de matériels d’éclairage urbain. »
On s’est très vite aperçu que les défaillances n’étaient pas dues exclusivement aux problèmes de surtension foudre. D’autres phénomènes doivent être pris en considération, tels que les problèmes de charge électrostatique. En France, nombre de luminaires appartiennent à la classe d’isolation 2, la masse métallique n’étant pas reliée à la terre : la sécurité des personnes est assurée par l’isolement des masses métalliques. C’est le cas pour la tête du candélabre en fonte d’aluminium. Des structures métalliques « flottantes » se chargent, au fil du temps, par voie électrostatique, mais comme elles ne sont pas reliées à la terre, elles ne se déchargent pas ! D’où risque d’amorçage à l’intérieur du candélabre… et destruction des composants LED. Citel a réalisé des parafoudres dédiés aux candélabres LED Classe 2, qui cumulent les deux fonctions dans le même boîtier : une protection contre les surtensions transitoires d’origine foudre, et une branche de décharge électrostatique.
Du côté de Mersen, voici un équipement de protection des luminaires contre les surtensions permanentes ou temporaires : le Surge-Trap POP présenté au salon BePositive à Eurexpo-Lyon. Selon Julien Villalon, chargé de marché « protection-surtension » : « sa particularité : le POP permet de protéger depuis l’armoire jusqu’à une vingtaine de candélabres contre les surtensions permanentes. »
En outre, certains réseaux d’éclairage urbain sont relativement vétustes, et sujets à des problèmes de qualité de câblage et de rupture de neutre… générant des erreurs de tension (par exemple, du 400 V sur un réseau 230 V). À l’évidence, les équipements ainsi alimentés ne vont pas apprécier. D’où la nécessité de développer des appareillages détecteurs de surtension permanente : dès que la tension dépasse un seuil, le dispositif (une sorte de délesteur automatique en tension) déconnecte le candélabre du réseau et le reconnecte automatiquement dès que la tension revient à une valeur normale.
Certains acteurs du marché de l’éclairage urbain conçoivent désormais le candélabre comme un système de distribution de services, en intégrant d’autres fonctions : borne de recharge de véhicule électrique, vidéosurveillance, borne Wi-Fi, détection de présence… Cette tendance transforme le rôle du parafoudre : différentes technologies se déploient sur le réseau. Dans ces conditions le risque de défaillance augmente, et le parafoudre est de plus en plus nécessaire.
De la domotique à la maison connectée
Le nouveau catalogue Dehn fait apparaître un parafoudre de type 2 (In = 2,5 kA en 8/20 µs) pour la protection des stores électriques, avec une connectique à clip : le DEHNcord R. « Certes, dans le domaine de la domotique et du contrôle de la maison connectée, Dehn offre depuis quelques années, un parafoudre pour la protection des réseaux KNX », note Régis Reeb, directeur marketing, technique et services. Pour le marché international, Dehn a développé un produit combinant trois parafoudres en un seul. Ainsi, dans la gamme DEHNvario (en cours de développement), une première version concernait la sonorisation (protection de l’alimentation et du haut-parleur). Cette année sort la version BNC/ RS485/230 V avec un parafoudre pour protéger le signal vidéo, un second pour protéger un signal de données par exemple celui d’une caméra à dôme, enfin le dernier pour l’alimentation de la caméra. Ici ont été intégrées des bornes Wago pour séparer parafoudres et alimentation : plus besoin de décâbler le parafoudre, il suffit d’enlever les bornes Wago.
« Nous avons renouvelé notre gamme depuis deux ans », affirme Jean-Luc Fruitier, chef de produits chez Eaton Electric et « nous proposons une gamme de modulaires avec 1 pôle + neutre, jusqu’à 4 pôles, en classes 1, 2 et 3, y compris les parafoudres pour applications photovoltaïques en courant continu, jusqu’à 1000 V. » Eaton continue, d’autre part, à proposer des prises parafoudres normalisées NF EN 61643 : la « protection box » (des boîtiers avec jusqu’à huit prises parafoudre) appréciée de la distribution de matériels électriques et surtout de la distribution informatique.
Dans le domaine du modulaire, est lancé l’AFDD+, un détecteur de défaut d’arc, en l’occurrence un disjoncteur différentiel qui lui confère une fonction électronique pour analyser la ligne. Il détecte tout défaut de mise à la terre, identifie un arc électrique, averti en cas de défauts du câblage électrique et d’autres risques. « Nous continuons à développer la protection d’appareillages sensibles. D’autres développements sont attendus dans le domaine des énergies renouvelables », dévoile Jean-Luc Fruitier. Il faut s’attendre à des innovations dans les appareils communicants, telles que la signalisation à distance d’ores et déjà disponible pour le parafoudre photovoltaïque, la mesure et même la protection. « Nous allons lancer en juin-juillet un système de stockage d’énergie pour le résidentiel, en l’occurrence un onduleur hybride, sur lequel il sera possible de brancher directement les panneaux photovoltaïques. L’énergie sera stockée dans des batteries Lithium-Ion de chez Nissan (de seconde vie ou neuves). Ceci permettra le développement de l’autoconsommation qui représente le second souffle du photovoltaïque. »
La nouveauté chez Infosec UPS System, à partir de juin 2017… Un produit avec six prises protégées par un parafoudre, proposant les avantages d’un parasurtenseur au sein d’un onduleur : trois des six prises seront secourues par la batterie de l’onduleur offrant une autonomie en cas de coupure de courant. « Cet appareil, le Zen-X, sera distribué par les réseaux de grossistes de matériels électriques et ceux de distribution informatique », dévoile Carole Ouairy, responsable marketing. L’onduleur présente ici l’avantage d’être basé sur la technologie « line interactive » : il bénéficie de l’autonomie apportée par la batterie en cas de coupure et d’une régulation de tension permanente… En outre, le design de l’appareil est agréable à regarder : on aura plaisir à le mettre à côté du matériel informatique. Enfin, il sera doté d’un chargeur USB permettant de recharger Smartphone, tablette, etc.
Zoom sur Egis
Egis est un groupe international d’ingénierie, de montage de projets et d’exploitation. Son service CEM/ foudre a mené depuis une vingtaine d’années plus de 1500 études dans le domaine du risque foudre. Depuis 2006, Egis détient la certification QUALIFOUDRE pour la réalisation d’ARF, d’Études techniques et de vérifications de sites de niveau complexe. Les huit collaborateurs de ce service sont pour la plupart détenteurs d’un certificat de compétence individuelle QUALIFOUDRE de niveau 2,3 ou 4.
En route vers l’automobile
« Avec l’automobile sur route, le risque provient de la perturbation CEM », estime Christian Macanda pour qui, « si jamais un impact survenait à proximité, le rayonnement électromagnétique pourrait parasiter l’électronique à bord. » Il faudra par conséquent « ultrablinder » les véhicules électriques autonomes de demain. Par contre, lorsque le véhicule électrique stationne, le risque est grand pour que les perturbations parcourant le réseau électrique arrivent jusqu’à ses organes de commande. Les fabricants de bornes ont intégré la fonction parafoudre dans leurs matériels… des parafoudres très similaires à ceux utilisés dans les tableaux divisionnaires, ou dans les TGBT, si ce n’est leur dimension plus compacte afin de s’adapter à cet espace réduit.
Parafoudre et paratonnerre, même combat
L’an passé, Yannick Hénaff, directeur général de Franklin France, membre du comité exécutif chez Sicame Group, indiquait qu’il peaufinait sa stratégie dédiée aux parafoudres : c’est chose faite aujourd’hui. « Il a été décidé de ne plus fabriquer les parafoudres basse tension, et de nouer un partenariat fort avec l’un des leaders du marché, Phoenix Contact. Le marché du parafoudre BT a en effet tendance à se restreindre à un petit nombre d’acteurs, soit très spécialisés, soit grand public. Il y aura dès lors de moins en moins de place sur ce marché pour des entreprises trop petites. On préfère offrir à nos clients le meilleur de ce qui se fait dans chaque domaine pris isolément : la protection contre l’impact direct (le paratonnerre) avec la solution Franklin, et la solution contre l’impact indirect (surtensions) avec Phoenix Contact. » Ce partenariat a déjà donné lieu à nombre de réalisations communes. « Aujourd’hui, l’essentiel de nos ventes de parafoudres a basculé sur ce partenarial qui devrait s’amplifier au cours des années à venir. »
Formations et informations
D’autres nouveautés sont attendues à la Foire de Hanovre. Il en sera question au Forum Foudre organisé par Dehn au mois de mai.
ADEE Electronic (comme d’autres fournisseurs) accentue ses efforts sur les formations (gratuites) des installateurs… des formations orchestrées par des partenaires distributeurs (i. e. le Club Artisan de Rexel) : phénomène orageux, propagation de la surtension, coup de foudre direct et indirect, matériels à mettre en œuvre, normes à respecter.
« De nouveaux outils sont proposés aux bureaux d’études et aux installateurs afin qu’ils puissent sélectionner le bon parafoudre », annonce Anne Plouchart, chef de produit - protection contre la foudre et les surtensions, protection contre l’incendie chez OBO Bettermann et « ainsi en est-il de notre Guide de la protection publié en langue allemande et en langue anglaise… Il est en cours de traduction vers la langue française, et devrait être prêt au cours de l’été 2017. » Ce guide est une aide à la conception des systèmes de protection contre la foudre et les surtensions, dont il donne une approche complète. Une approche rendue toutefois simple et concrète grâce aux nombreux exemples et illustrations qu’il renferme. « Nous avons également mis en ligne nos aides », ajoute Anne Plouchart, « une application en ligne, en accès gratuit sur PC, fondée sur le logiciel de conception OBO Construct TBS pour sélectionner des protections, générer des listes de matériels, des plans de câblage et des appels d’offres. Elle pose les questions sur l’installation à protéger, oriente le lecteur vers la protection adaptée. L’utilisateur a la possibilité de garder la trace de ses projets et des parafoudres associés, d’exporter ses données au format Excel pour un retraitement ultérieur. »
Dernière info : comme tous les ans, Citel propose, en 2017, un cycle de séminaires techniques gratuits. Renseignement et inscription sur www.seminaires-foudre.fr
Jean-Claude Festinger
En savoir plus (liens Internet) :
ABB Soulé
ADEE Electronic
Citel
Dehn
Eaton Electric
Egis
GE Energy Connections
Infosec Communication
Mersen
OBO Bettermann
Phoenix Contact
Sicame Group
