Les surtensions sont l’une des menaces les plus sous-estimées dans les systèmes électriques. Une surtension soudaine, qu'elle soit provoquée par la foudre, une commutation du réseau ou même un équipement interne, peut dégrader l'isolation, déclencher des disjoncteurs ou détruire des appareils sensibles en un instant. Un dispositif de protection contre les surtensions (SPD) monophasé constitue la première ligne de défense. Il détourne l'énergie excédentaire vers la terre et garantit que la tension atteignant votre équipement reste dans des limites sûres.
Pour les ingénieurs électriciens et les spécialistes des achats, le défi n'est pas de savoir s'il faut utiliser un SPD monophasé, mais de savoir comment choisir le bon. Ce guide propose une approche claire, technique et pratique qui combine les normes internationales, les meilleures pratiques d'ingénierie et l'expérience du monde réel.
Un dispositif de protection contre les surtensions monophasé est installé dans les systèmes CA monophasés 230/240 V pour se prémunir contre les surtensions transitoires. Il fonctionne en restant passif sous tension normale, mais dès qu'une surtension se produit, il devient un chemin à faible impédance et redirige le courant de surtension vers la terre.
Les dispositifs de protection monophasés sont largement utilisés dans les tableaux de distribution résidentiels, les bâtiments commerciaux, les systèmes solaires photovoltaïques et les panneaux de commande industriels. Dans chaque cas, ils prolongent la durée de vie des équipements, réduisent les temps d'arrêt et assurent le respect des exigences de sécurité modernes.
Le choix d'un dispositif de protection contre les surtensions monophasé doit être aligné sur les normes internationales, principalement CEI 61643-11 et CEI 61643-12. Ceux-ci définissent les formes d'onde de test, la classification et les directives d'installation :
SPD de type 1: Testé avec une forme d'onde de 10/350 µs, conçu pour résister aux courants de foudre continus. Installé à l'entrée de service où sont présents des lignes aériennes ou des systèmes de protection contre la foudre.
Parafoudre de type 2: Testé avec une forme d'onde de 8/20 µs, protège contre les surtensions de commutation et la foudre indirecte. Généralement installé dans les panneaux de distribution.
SPD de type 3: Installé à proximité de charges sensibles, assure une très faible tension résiduelle (Up). Utilisé comme dernière étape de protection.
Si vous souhaitez approfondir la classification détaillée des SPD et la façon dont chaque type est défini dans les normes et les applications pratiques, vous pouvez explorer notre article dédié ici : Classification des SPD.
Lors de la comparaison de différents SPD monophasés, plusieurs paramètres sont essentiels pour une sélection appropriée :
Uc (tension de fonctionnement continue maximale): La tension efficace maximale que l'appareil peut gérer sans dégradation. Pour les systèmes 230/240 V, la valeur standard est de 275 V CA entre la ligne et le neutre.
Haut (niveau de protection contre la tension): La tension bloquée lors d'une surtension. Les composants électroniques sensibles nécessitent une tension inférieure à 1,5–2,5 kV.
In (courant de décharge nominal): Le courant que le SPD peut décharger à plusieurs reprises sans panne. Un bon SPD monophasé doit gérer au moins 20 kA (8/20 µs).
Imax (courant de décharge maximal): Le courant maximum que le SPD peut supporter en un seul événement, généralement 40 kA ou plus.
Iimp (courant d'impulsion): Spécifique aux SPD de type 1, testés avec une forme d'onde de 10/350 µs. Les valeurs commencent à 12,5 kA, 25 kA étant recommandés dans les zones à haut risque.
Temps de réponse: Les SPD agissent en nanosecondes. Plus la réaction est rapide, meilleure est la protection des appareils électroniques sensibles.
Ces paramètres doivent toujours correspondre au niveau d’exposition du système, au type de mise à la terre et à la catégorie d’isolation de l’équipement.
Le type de mise à la terre est souvent négligé, mais il constitue l'un des facteurs les plus décisifs lors du choix d'un dispositif de protection contre les surtensions monophasé.
Systèmes TT: Nécessite un SPD 1P+N (également appelé 1+1). Cette configuration utilise une protection MOV entre la ligne et le neutre, plus un éclateur ou un élément dédié entre le neutre et le PE. Il assure une décharge contrôlée vers la terre, ce qui est vital en TT où le potentiel neutre peut augmenter lors de défauts.
Systèmes TN-S ou TN-C-S: Peut utiliser 1P ou 1P+N selon la conception du tableau de distribution. Les chemins ligne-neutre et ligne-terre doivent être protégés.
Systèmes TN-C: Appliquez généralement des SPD 1P ou 2P selon que le conducteur PEN est accessible.
Pour tous les systèmes, les règles de câblage restent les mêmes : maintenir la connexion du SPD à la terre la plus courte possible, idéalement inférieure à 0,5 m. Les câbles longs augmentent l'inductance et augmentent donc la tension résiduelle que verra l'appareil protégé.
C’est le cœur du processus de prise de décision. De nombreux ingénieurs et acheteurs recherchent spécifiquement comment choisir un SPD monophasé. Cette section fournit donc une feuille de route détaillée et pratique :
Déterminez si le bâtiment dispose d’un système externe de protection contre la foudre (LPS) ou s’il est alimenté par des lignes aériennes. Si oui, un SPD de type 1 à l'entrée de service est obligatoire. Pour les approvisionnements souterrains dans les zones à faible risque, un type 2 de grande capacité peut suffire.
Vérifiez si votre installation est TT, TN-S, TN-C-S ou TN-C. Cela détermine si vous avez besoin d'un SPD 1P, d'un SPD 1P+N ou d'un SPD 2P. La sélection d'une mauvaise configuration de câblage peut rendre le SPD inefficace.
A l'entrée de service : SPD combiné Type 1 ou Type 1+2.
Aux tableaux de distribution : Type 2, avec In ≥ 20 kA et Imax ≥ 40 kA.
Aux charges sensibles : Type 3, pour réduire Up en dessous de la tenue d'isolement des appareils électroniques.
Faites correspondre les évaluations du SPD à votre système :
Uc : 275V AC pour systèmes 230/240V.
Up : Doit être inférieur à la catégorie d'isolation de l'équipement (IEC 60664 : Cat II ≈ 2,5 kV, Cat III ≈ 4 kV).
In/Imax/Iimp : Selon le niveau d'installation et la zone à risque.
Les SPD doivent travailler ensemble. Le dispositif en amont doit absorber l'énergie sans faire passer de tension destructrice en aval, tandis que le SPD en aval ajuste la protection. Maintenez au moins 10 mètres entre les appareils ou insérez une inductance de découplage pour garantir un partage d'énergie approprié.
Chaque SPD nécessite une protection de sauvegarde. À moins que le SPD n'inclue un fusible intégré, installez un MCB ou un fusible en série. Cela évite les événements de court-circuit lorsque le SPD atteint la fin de sa durée de vie.
Les SPD se dégradent avec le temps. Choisissez des modèles avec :
Fenêtres d’indication d’état qui affichent les conditions vertes/rouges.
Contacts de signalisation à distance pour la surveillance dans les systèmes de contrôle.
Modules enfichables remplaçables, de sorte que la maintenance ne nécessite pas de recâblage.
Suivre ce processus étape par étape garantit que votre SPD monophasé est non seulement correctement évalué, mais également correctement installé et entretenu pour une fiabilité à long terme.
Même les meilleurs dispositifs de protection monophasés échoueront s’ils sont mal installés. Suivez ces principes d’ingénierie :
Gardez les câbles courts et directs, à moins de 0,5 m.
Câbles d'alimentation et de signal séparés pour éviter les surtensions de couplage.
Ne regroupez pas les câbles SPD avec des circuits protégés.
Connectez toujours la terre du SPD à la barre de liaison équipotentielle la plus proche.
Respecter les distances de coordination entre les différentes étapes SPD.
Les erreurs courantes incluent l'installation d'un seul étage, l'oubli de la protection N-PE dans les systèmes TT ou le surdimensionnement des parafoudres sans en avoir réellement besoin. Chacun de ces éléments réduit l’efficacité de la protection et augmente les coûts sans en tirer aucun bénéfice.
Applications résidentielles: Un SPD de type 2 (In 20 kA, Imax 40 kA, Up < 1,5 kV) installé dans le tableau de distribution principal protège l'électronique domestique des perturbations du réseau.
Bâtiments commerciaux: Un SPD Type 1+2 au niveau du tableau principal associé à des SPD Type 2 au niveau des tableaux de distribution d'étage assure la continuité de service.
Installations industrielles: SPD de type 1 évalués à 25 kA Iimp à l'entrée de service, avec SPD de type 2 coordonnés dans les centres de contrôle des moteurs et SPD de type 3 protégeant les automates.
Systèmes solaires photovoltaïques: Du côté DC, utilisez des SPD photovoltaïques. Côté AC, un SPD monophasé de type 2 à la sortie de l'onduleur protège à la fois l'onduleur et l'interface réseau.
Choisir le bon dispositif de protection contre les surtensions monophasé nécessite plus que la simple numérisation d'une fiche technique. Cela signifie comprendre votre système, évaluer les risques, appliquer les normes CEI et faire correspondre soigneusement les paramètres.
A l’entrée, protégez-vous de la foudre avec le Type 1.
En distribution, comptez sur des appareils robustes de type 2.
Pour les appareils électroniques sensibles, ajoutez le type 3 au point d'utilisation.
Respectez toujours votre système de mise à la terre, vos pratiques de câblage et vos besoins de maintenance.
En appliquant ces principes, les ingénieurs électriciens et les professionnels des achats peuvent garantir que leurs systèmes sont non seulement conformes, mais également résilients, rentables et prêts pour l'avenir.
#!trpst#trp-gettext data-trpgettextoriginal=16#!trpen#Optimized by #!trpst#trp-gettext data-trpgettextoriginal=15#!trpen#Accélérateur de séraphinite#!trpst#/trp-gettext#!trpen##!trpst#/trp-gettext#!trpen#
