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 Dossier - Mai/Juin-Juillet 2020

Éclairage résidentiel extérieur : un large panel de solutions


Edito Alain RousseauEdito

La normalisation des parafoudres évolue

L’année 2020 doit voir la publication du Guide d’application des parafoudres pour réseau basse tension, correspondant à l’édition 3 de la norme 61643-12 au niveau international. Une édition européenne de cette norme est en cours de rédaction sous forme d’une Technical Specification. Ce guide, édité par la CEI, s’appliquera au niveau international : mis en œuvre en Europe, il sera appliqué sur le territoire français.
Toutes les normes produit relatives aux parafoudres sont normalisées IEC 61643-x1, définissant les exigences pour les produits et les essais requis pour garantir ces exigences : elles sont quasiment retranscrites intégralement par le Cenelec en normes européennes, celles-ci devenant applicables après leur prise en charge par l’Afnor. Parallèlement, sont publiés des guides d’application qui expliquent comment l’on utilise ces produits : ce sont également des normes au niveau international ; au niveau national, les textes se réfèrent à des documents d’harmonisation que les pays européens doivent appliquer. Dans le cas des parafoudres, il s’agit de spécifications techniques (TS, Technical Specifications, publiées initialement en 2010 en français en France pour la 61643-12) que chaque pays peut, ou non, appliquer. Au niveau européen, un document plus simple a été publié : les simplifications concernent essentiellement les annexes.
Le Guide d’application des parafoudres pour le réseau basse tension correspond à la norme internationale (61643-12 édition 3) qui fera office de norme chapeau (en cours de publication après son adoption à une majorité de 84,2 % et la publication du rapport de vote le 24 janvier dernier). Cette norme a été traduite en français et va donc être publiée simultanément en anglais et en français. Le guide d’application de la norme produit parafoudres a été mis à jour pour assurer la cohérence entre norme produit et norme d’application.
En France, il est prévu d’introduire le maximum d’informations de la version internationale dans le Guide d’application des parafoudres basse tension : le guide 15443 réalisé sous la responsabilité de l’Afnor, actuellement en révision… Un guide de la commission 15 qui travaille sur la NF C 15-100 avec le soutien du comité Parafoudres (comité Afnor/UF 37A) qui réunit les fabricants de matériel de protection foudre, les utilisateurs, les laboratoires et les bureaux de contrôle. La version française de ce guide pourrait paraître en 2021 ou 2022.
Mais deux points majeurs requièrent des modifications. Autant dire des chocs technologiques : le choix des déconnecteurs et l’analyse du risque.
Aujourd’hui, trois comités travaillent sur les parafoudres : le comité Parafoudres (37A) qui a œuvré en faveur de la cohérence entre les textes, le comité Paratonnerre (81) et le comité chargé des installations électriques (64 à l’international, 15 en France). Or l’analyse de risque date de vingt ans environ et n’est plus cohérente avec ce qui se pratique aujourd’hui sur le plan international : la norme très complète d’analyse de risque ou le guide d’application Parafoudres. La norme de base pour l’analyse de risque est la 62305-2 que certains jugent très compliquée car elle renferme beaucoup de paramètres et celui qui installe des parafoudres a besoin d’une méthode simplifiée. Voilà pourquoi l’on n’a recours qu’à un seul paramètre pertinent : la longueur de ligne qui alimente le bâtiment, paramètre aisément accessible à l’installateur. Donc, un seul paramètre, croisé avec la densité de foudroiement, obtenue très facilement avec le réseau Météorage : il suffit d’appliquer une formule simple pour décider de la nécessité d’un parafoudre.
Il convient par ailleurs de répondre aux interrogations de ceux qui doivent choisir le déconnecteur du parafoudre, c’est-à-dire le dispositif qui sert à retirer le parafoudre du réseau dès lors que celui-ci est en défaut, et ce, sans perdre l’alimentation. Il y a deux types de déconnecteur (interne ou externe) : rien à faire si le déconnecteur est interne… Par contre, dans le cas d’un dispositif externe, Qualifoudre précise que le parafoudre de type 1 (protégeant contre les chocs de foudre directs) doit avoir un déconnecteur ayant la même tenue à la foudre que le parafoudre lui-même. Or la plupart des déconnecteurs sont des disjoncteurs ou des fusibles pour lesquels on n’a pas forcément la tenue à la foudre. Il s’ensuit que, dans son annexe N, le guide 1643-12 est parvenu à clarifier la situation :
– un tableau présente la tenue à la foudre de tous les fusibles, entre 8 et 630 A ;
– pour les disjoncteurs, la tenue dépend de la constitution du disjoncteur et varie avec le fabricant. Le guide explique comment ce problème peut être réglé au travers d’essais ou d’un contact avec le fabricant du disjoncteur ;
– la tenue des dispositifs spécifiques (fusibles ou disjoncteurs améliorés) développés dans l’objectif de garantir une tenue à la foudre tout en déconnectant le parafoudre très rapidement.

Alain Rousseau, président du comité technique parafoudre (37A) de la Commission électrotechnique internationale (IEC) et de l’Afnor (France)

 


Pas de confinement pour les parafoudres !


Citel, Dehn, Eaton, Mersen, Phoenix Contact, Weidmüller… ces entreprises viennent d’étoffer, voire de renouveler leurs gammes de parafoudres. Faisons le point.

0 Meteorage Xavier Delorme« Le plus important lancement en 2020 ! » assure Régis Reeb, directeur technique marketing et services chez Dehn France, qui nous présente sa nouvelle gamme de parafoudres baptisée Blitzductorconnect. Elle remplace deux gammes plus anciennes : DEHNconnect et Blitzductor SP. « Ce sont des parafoudres compacts (largeur : 6 mm) proposés en deux versions : l’une non débrochable, l’autre débrochable et compacte. »
Un voyant mécanique (rouge et vert) en façade indique son état… ce qui n’a jamais été fait auparavant chez Dehn pour les parafoudres de type courant faible. De plus, un contact sec (en l’occurrence un émetteur/récepteur de faisceau laser) peut être détecté et renvoyé grâce à un module supplémentaire ; objectif : télésignaler l’état du parafoudre. En l’occurrence, c’est un système de monitoring d’un grand nombre (jusqu’à 80) de parafoudres positionnés côte à côte. Dès qu’un parafoudre est hors service, le faisceau laser est coupé, ce qui engendre le renvoi du signal de monitoring.
1 Dehn 927224De son côté, Citel renouvelle l’ensemble de sa gamme de parafoudres BT, soit plus de 1 000 références ! Simultanément arrivent de nouveaux produits, s’ouvrent de nouveaux marchés (photovoltaïque, éclairage LED…) et des marchés périphériques tels que ceux de l’IoT (Internet of Things, Internet des objets), des bornes de recharge pour véhicules électriques ou de l’ESS (Energy Storage Solution, systèmes de stockage d’énergie). Ce dernier marché étant lié à l’énergie renouvelable avec l’empilement de racks de batteries industrielles dans des « shelters » pour atteindre des tensions continues de 1 000 V, 1 200 V, voire plus, et des puissances très importantes… De tels systèmes sont sensibles aux perturbations transitoires. « L’on nous demande de proposer des solutions à base de parafoudres. Il faut surtout ici traiter le problème de fin de vie du parafoudre dans des conditions particulières avec des exigences de continuité de service », ajoute Christian Macanda, responsable produit.
Les parafoudres susceptibles de satisfaire cette demande de forte énergie sont dimensionnés pour accepter des tensions continues élevées (plus de 1 000 Vcc).
« Nous avons mis à jour notre gamme de parafoudres pour des liaisons PoE (Power over Ethernet) destinées notamment aux caméras IP de surveillance, poursuit Christian Macanda. Ici un seul câble est mis à l’ouvrage pour l’alimentation, la donnée numérique, l’asservissement et le signal vidéo. Mais cette solution hyperpratique a généré des fragilités d’équipements et engendré un marché en France et à l’export pour la mise en œuvre de parafoudres pour la protection des liaisons PoE. » Comme le PoE monte en puissance, Citel a fait évoluer sa gamme vers le PoE++, qui conduit à une alimentation de plus forte puissance (jusqu’à 100 W par prise) autorisant notamment l’alimentation d’un éclairage LED. Cette gamme est également compatible avec la catégorie de câblage 6A, qui correspond au maximum du PoE et de la communication cuivre.
2 MERSEN FO SURGE STPT2 40K1500V YPVM 83020159Autre évolution demandée par le marché (notamment en Asie) : le smart SPD, autrement dit : le parafoudre intelligent, qui associe au parafoudre, un module avec des fonctions permettant notamment de contrôler tant l’état du parafoudre, que son fonctionnement. « Nous proposons un module qui se place à côté du parafoudre pour comptabiliser ses modes de fonctionnement et les écoulements : il compte le nombre d’amorçages, horodate chacun d’eux et les mesure. » Un module doté d’un (petit) écran et d’une connexion Modbus permet de récupérer l’information à distance. Dans la même transmission figurent aussi l’état du parafoudre et celui de l’élément associé : le fusible.
La norme impose de placer dans la branche du parafoudre BT des fusibles de protection répondant à l’imposition du constructeur. À cet effet, il est fait usage de fusibles standards, mais ceux-ci ne sont pas vraiment adaptés aux exigences du parafoudre. Il y a lieu de surdimensionner les fusibles : c’est le cas notamment avec des parafoudres de type 1 requis en présence d’un paratonnerre ; respect de la norme oblige, on doit mettre dans la branche du parafoudre des fusibles massifs et chers avec des calibres de 315 A. « Nous avons décidé de développer une gamme de fusibles spécifiques : des déconnecteurs extérieurs de parafoudres qui ont l’avantage d’être testés, validés, et optimisés… donnant naissance à des blocs fusibles deux fois plus petits que les fusibles traditionnels. »

2 MERSEN FO SURGE STPT2 40K1500V YPVM 83020159Des parafoudres pour les applications photovoltaïques
Mersen développe des installations électriques photovoltaïques avec une sûreté et une fiabilité accrues. Au cours de ces dernières années, l’entreprise a investi sur la gamme de parafoudres DC (à courant continu) dédiés aux installations photovoltaïques de grandes dimensions, dotées d’onduleurs centraux. S’y ajoute une gamme débrochable certifiée (UL/IEC) et sans besoin de fusible en amont de la protection (back-up fuse free) de type 2 et de type 1+2 pour des tensions d’utilisation de 600 Vcc, 1 000 Vcc et 1 500 Vcc.
La gamme de parafoudres photovoltaïques de Mersen obéit à la possibilité d’une multicertification UL et IEC : elle peut donc être installée partout dans le monde. C’est une plateforme homogène, débrochable de type 1+2 et 2, qui n’a pas besoin de fusible en amont. Elle accepte toutes les tensions possibles, jusqu’à 1 500 Vcc.
3 MERSEN FO SURGE STPT2 40K1000V 8YPVM 83020204 ULVoici maintenant le String Inverter : la tendance actuelle est le recours à ce modèle d’onduleur photovoltaïque qui alimente le réseau de manière décentralisée, en courant alternatif. Il se caractérise par son MPPT (Maximum Power Point Tracker), système de régulation permettant d’obtenir une efficacité maximale et de suivre le point de puissance maximale du panneau photovoltaïque, alors qu’auparavant, il était fait usage du central inverter. Ces deux types d’onduleurs doivent se protéger tant en AC qu’en DC avec deux parafoudres différents : il en va autrement du string inverter, qui offre une efficacité supérieure de 30 % environ. Les parafoudres protégeant l’onduleur photovoltaïque string se caractérisent par des configurations particulières du régulateur MPPT (recherche du point de puissance maximale), avec davantage de cartouches en fonction de l’onduleur : à titre d’exemple, un onduleur avec six régulateurs MPPT requiert un parafoudre à huit pôles (cinq pôles positifs, un pôle négatif, plus un pôle de terre) et chacun d’eux exige une protection dédiée.
« Nous avons élaboré une nouvelle gamme de parafoudres AC (de type 1+2 et de type 2) bénéficiant de tensions renforcées, explique David Dumont Ruiz, application manager, pour qui ces parafoudres répondent à un problème qui apparaît du côté AC d’un onduleur dans une installation photovoltaïque. En reliant le côté DC à la terre, apparaissent du côté AC (aussi relié à la terre), des décalages de tension vers le haut, et donc des pics de tension plus élevés, supérieurs au niveau admissible. Sans la mise en œuvre de parafoudres protégés contre ce phénomène, le parafoudre standard AC risquerait d’être dégradé de manière prématurée, et de ce fait, l’onduleur deviendrait sans protection. Ce phénomène est désigné par le vocable ”Green Peaks” ».
4 MERSEN FO SURGE SB PCB 1000PV M 83050133 PLACAUne autre innovation garantit la facilité du câblage : le parafoudre est directement soudé sur un circuit imprimé à l’instar d’un composant électronique. D’où moins de câblage, encombrement moindre, réduction du temps de manœuvre… Ce produit intéresse notamment les fabricants d’onduleurs, qui trouvent dans une telle configuration de la souplesse lors de la fabrication et la personnalisation du produit.
« Des parafoudres toujours aussi faciles à installer, à configurer, avec les caractéristiques techniques axées sur la qualité de protection, celles requises par les installateurs et les artisans. » Pour François Pillet, responsable de l’activité export chez ADEE Electronic, c’est le côté pratique qui prime : « Grande nouveauté ! La gamme Fusadee NXT, qui correspond à une évolution de la gamme Fusadee traditionnelle. Nous y avons intégré un déconnecteur fusible au sein de la cartouche. L’installateur n’a plus à faire le choix du déconnecteur, ni à le calibrer en respect de l’installation. Il suffit de le brancher. » D’autre part, la qualité de protection a été améliorée et portée à 750 V. Ce parafoudre limitera ainsi toutes les surtensions au-dessus de cette limite, d’où la garantie d’une protection des appareils sensibles, en aval du parafoudre.
5 Phoenix ContactAutre nouveauté : le parafoudre Vario type 1+2 compact, bénéficiant d’un encombrement réduit. Il se caractérise par un niveau de protection de 1,5 kV. Il pourra être placé en tête d’installation et bénéficier d’une qualité de protection intéressante.
« De plus, ajoute François Pillet, pour faciliter le travail de nos partenaires, notre support technique, tout comme notre force de vente se tiennent à la disposition des installateurs et des artisans de façon à leur apporter l’accompagnement technique dont ils ont besoin, et à les sensibiliser sur les thèmes relatifs à la continuité d’alimentation et sur les évolutions normatives ».
Enfin, le nouveau catalogue 2020 d’ADEE Electronic est d’ores et déjà disponible au format Web (un tirage papier sera publié prochainement) : il présente l’ensemble de l’offre ADEE, les parafoudres, mais aussi l’offre paratonnerre.

 


11 Eaton PQ PBOX FR FMLes multiprises d’Eaton
Chez Eaton, les anciennes gammes de parafoudres dataient de 2006. La gamme Protection Box de multiprises parafoudres a été renouvelée en septembre de l’année passée, avec un nouveau design et de nouvelles fonctionnalités (chargeurs USB). Ces multiprises sont dotées d’un parafoudre certifié selon la norme internationale IEC 61 643-11. Elles sont conçues pour protéger les équipements sensibles contre les surtensions et interférences. Eaton a également renouvelé en janvier 2020 sa gamme 3S d’onduleurs d’entrée de gamme, avec prises parafoudres certifiées.


 

6 Citel DDC50 21Y picParafoudres pour alimentations BT à courant continu linéaire
« De plus en plus de systèmes électriques nécessitent une alimentation secourue afin de garantir la continuité de service en cas de perte du réseau électrique conventionnel, nous dit Olivier Pelissier, chef de produits Trabtech chez Phoenix Contact, ajoutant que les alimentations sans coupure sont de plus en plus utilisées pour garantir la disponibilité des systèmes de sécurité ou des procédés à risque. » Les alimentations sans interruption sont très souvent associées à des batteries d’accumulateurs et fonctionnent donc avec du courant continu.
La norme qui concerne la protection contre la foudre (EN 62 305) recommande ou impose d’installer des parafoudres sur les circuits électriques qui transitent, proviennent ou aboutissent à l’extérieur d’un bâtiment. C’est-à-dire, qui traversent les différentes zones de protection foudre (ZPF).
7 Citel 581541 MJ8 POE C6A picLe principe de protection consiste au raccordement d’un parafoudre à la frontière des différentes ZPF afin de limiter les effets des courants, des champs magnétiques et surtensions dans des environnements où ils peuvent être néfastes au bon fonctionnement des équipements électriques.
8 Citel LSCM D« Pour les réseaux électriques à basse tension, des parafoudres conformes à la norme EN 61 643-11 sont parfaitement adaptés aux circuits à courant alternatifs, poursuit Olivier Pelissier. En revanche, pour les circuits électriques à courant continu, il n’existe pas encore de parafoudres normalisés. La norme EN 61 643-41 en cours de rédaction, définira les exigences et méthodes d’essais qui les concernent. Néanmoins, l’avancement de ce référentiel permet aujourd’hui de concevoir des parafoudres adaptés aux applications qui fonctionnent à courant continu. » Dès lors, en 2020, Phoenix Contact étoffe sa gamme de parafoudres à basse tension pour le courant alternatif et pour les installations photovoltaïques par une offre spécialement dédiée aux sources à courant continu linéaire pour des tensions de 48 Vcc à 400 Vcc.
En ce qui concerne les parafoudres type 1, un parafoudre est utilisable jusqu’à 750 Vcc, en offrant une tenue au courant de court-circuit jusqu’à 50 kA.
« Ceci est une première étape dans l’attente de la parution de la norme EN 61 643-41, qui inclut des protocoles d’essais bien spécifiques et pour lesquels la mise en place d’équipements de laboratoire très coûteux est impérative pour en vérifier la conformité. »

9 Weidmuller GR SPD VPU II 2019 Family HA 1Parafoudres vs. parasurtenseurs
Selon Farid Jiar, directeur marketing et communication, Weidmüller France, « les effets indirects de la foudre constituent un cas particulier des surtensions que l’on rencontre dans le domaine industriel. Au sein de notre gamme, la protection contre les surtensions n’est pas circonscrite à cet effet, mais bel et bien à tout type de surtensions industrielles, d’où l’appellation parasurtenseurs. Et de préciser que les applications envisagées pour la gamme Varitector concernent les bâtiments industriels et les machines, l’industrie du process, des télécoms, du transport, de l’énergie, etc. Et, pour chacun de ces marchés, existent des produits adaptés. »
Quelle que soit la nature des surtensions, il y a un risque susceptible d’endommager (même de manière irréversible) les machines de production, les installations industrielles. Elles peuvent aussi causer une perte de données. C’est la raison pour laquelle on a aussi dans la gamme Weidmüller, un produit, le Varitector Data pour la protection des installations contre la perte de données afférente à une surtension.
Quelle que soit la nature de la surtension, la conséquence première est l’endommagement de tout ou partie du site ou des machines de production, éventuellement de manière irréversible. Weidmüller offre à cet effet la gamme Varitector de parasurtenseurs pour la protection contre les surtensions qui sont de plusieurs types, comme le souligne Farid Jiar : « Des surtensions transitoires de foudre, qui se manifestent par des impulsions de l’ordre de 100 µs et de très fortes intensités jusqu’à 30 kA, voire supérieures à 100 kA, les surtensions industrielles résultant des démarrages de moteurs ou transformateurs, voire des commutations sur les réseaux d’alimentation ou encore de faux contacts, enfin les surtensions électrostatiques. »
10 Weidmuller GR VPU I II HA 5 HF 2019 Part1Les effets des surtensions industrielles ont des conséquences aussi dramatiques que les effets indirects de la foudre, puisqu’ils parviennent à endommager les équipements, à mettre à mal les installations industrielles, avec parfois des répercussions financières significatives : pertes de données, pertes matérielles, pertes de production pendant de longues périodes… Or le coût d’une protection électrique efficiente et pérenne est souvent dérisoire en comparaison des enjeux et des risques.
La nouvelle gamme Varitector a été commercialisée en avril 2019, à l’issue du salon mondial de l’industrie à Hanovre. Cette gamme allait être commercialisée de manière graduelle tout au long de l’année passée pour être complètement proposée au début de l’année 2020. Aujourd’hui, cette gamme Varitector est complète. Elle est composée de produits pour la protection contre les effets de la foudre et des surtensions pour toutes les applications industrielles :
– la protection AC/DC. Varitector PU I, PU II, PU III (type 1, type 1+2, type 2, type 3), gamme de protection contre la foudre et les surtensions pour les réseaux électriques jusqu’à 400 Vac et 500 Vdc ;
– la protection contre les surtensions au niveau des signaux de contrôle et d’instrumentation. Varitector SSC, SPC et MCZ ;
– la protection des données (notamment les données industrielles). Varitector Data ;
– le compteur de surtensions. Varitector Logger, qui dénombre la fréquence et les occurrences.
La gamme se décline également sur deux marchés : les solutions photovoltaïques (Varitector PU1 et 2 PV) et les marchés de l’éolien (Varitector PU1 et 2 Éolien)…c'est-à-dire des marchés qui se développent en faveur de l’énergie renouvelable.
Ces produits bénéficient d’applications digitales et d’un configurateur dédié à la gamme, permettant au client de configurer ses produits en respect de ses applications et de ses attentes. L’utilisateur peut donc, en fonction de ses possibilités, sélectionner le parasurtenseur qui répond à son application industrielle. On peut connaître, au travers de remontées d’informations, l’état du parafoudre (télésignalisation).
À noter qu’il est aussi une gamme de parasurtenseurs homologués ATEX et IEC Ex pour les zones à risque d’explosion, en respect de la norme internationale ISO/IEC 17 000.

Jean-Claude Festinger


En savoir plus (liens Internet) :

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