Dispositifs de protection contre les surtensions (SPD)

Les dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) sont utilisés pour protéger l'installation électrique, qui comprend l'unité consommateur, le câblage et les accessoires, contre les surtensions électriques appelées surtensions transitoires.

Chaque élément d'équipement électronique trouvé dans un environnement industriel est soumis à des surtensions générées sur le réseau électrique public et transmises à l'équipement via les lignes électriques entrantes. Les utilisateurs installent des dispositifs de protection contre les surtensions pour protéger leur équipement des surtensions.

Il existe trois types différents de dispositifs de protection contre les surtensions :

1. SPD de type 1 installé à l'origine, par ex. tableau de distribution principal.
2. SPD de type 2 installé sur les tableaux de distribution secondaires (des SPD combinés de type 1 et 2 sont disponibles et sont généralement installés dans les unités grand public).
3. SPD de type 3 installé à proximité de la charge protégée. Ils doivent uniquement être installés en complément du SPD de type 2.

Lorsque plusieurs dispositifs sont nécessaires pour protéger l'installation, ils doivent être coordonnés pour garantir un fonctionnement correct. La compatibilité des éléments fournis par différents fabricants doit être confirmée. L'installateur et les fabricants des appareils sont les mieux placés pour fournir des conseils à ce sujet.

SPD de type 1

Le SPD Type 1 doit être connecté en amont du système, au point de livraison de l'énergie électrique. Le SPD protège les bâtiments et les personnes des risques de foudre directe (incendie et mort) et se caractérise par :

Iimp 10/350 Courant d'impulsion : Iimp correspond à la valeur maximale d'une forme d'onde d'impulsion de courant de 10/350 μs.

Parafoudre de type 2

Les dispositifs SPD de type 2 sont conçus pour éliminer toutes les surtensions des circuits d'alimentation qui ne sont pas susceptibles d'être directement touchés par la foudre. Les SPD Type 2 sont connectés en aval des SPD Type 1 ou SPD Type 1+2 (distance minimale 1 m) et protègent les machines et les outils connectés au sol et réduisent le risque de perte économique.

Le SPD Type 2 se caractérise par :

In 8/20 Courant de décharge nominal : courant de crête (et forme d'onde) traversant le SPD dans les conditions prescrites par la norme EN 62305 pour représenter le courant de surtension résultant d'un coup de foudre sur la ligne d'alimentation électrique.

Imax 8/20 Courant de décharge maximal : valeur maximale du courant le plus élevé d'une forme d'onde de 8/20 μs qu'un SPD peut décharger au moins une fois sans se rompre.

SPD de type 3

Les dispositifs SPD de type 3 sont utilisés pour protéger l'utilisateur final contre les surtensions. Ils peuvent être installés dans des réseaux d'alimentation où existent déjà des SDP de type 1 et/ou 2. Ils peuvent être installés dans des prises fixes ou mobiles et présentent les paramètres caractéristiques suivants :

Uoc : tension d'essai. Il s'agit de la valeur maximale de la tension à vide du générateur de test combiné ; celui-ci a une forme d'onde de 1,2/50 μs et peut fournir en même temps un courant avec une forme d'onde de 8/20 μs

Qu’est-ce qu’une surtension transitoire ?

Une surtension transitoire est définie comme des surtensions électriques de courte durée qui se produisent en raison de la libération soudaine d'énergie précédemment stockée ou induite par d'autres moyens. Les surtensions transitoires peuvent être d’origine naturelle ou provoquées par l’homme.

Les sources de surtensions peuvent être externes ou internes.

La surtension transitoire externe est :

Foudre (le plus dommageable)

Commutation de batteries de condensateurs

Commutation de charges électriques importantes

Déconnexion et reconnexion des lignes électriques

Commutation de transformateur

Décharges électrostatiques

Mauvaise qualité du réseau de transport et de distribution d’électricité

La surtension transitoire interne est :

Fusible et disjoncteur (MCCB, ACB, etc.)

Moteurs électriques et démarreurs de moteurs

Appareils CVC

Variateurs de fréquence

Appareils ménagers tels que four à micro-ondes, ordinateur, réfrigérateur

Ballasts électroniques

Technologies des dispositifs de protection contre les surtensions

Varistance :

Cela peut être considéré comme une résistance variable qui, à la tension nominale, a une valeur ohmique très élevée. Mais la résistance tombe rapidement jusqu’à près de zéro à mesure que la tension augmente. De cette façon, la varistance applique un quasi-court-circuit qui bloque la surtension. La varistance est cependant sujette à une dégradation progressive en raison du faible courant de fuite qui se produit à la tension nominale, et avec le nombre d'interventions. À chaque surtension qui se produit, le courant de fuite augmente et s'accélèrela fin de vie de l'appareil – qui est finalement indiquée par le passage du vert au rouge dans la fenêtre de signal.

Écart d'étincelle :

Celui-ci comprend deux électrodes séparées par de l'air ou du gaz. Lorsqu'une surtension se produit, un arc électrique comble l'écart et un courant de surtension circule pour limiter la surtension à un niveau faible et constant. L'arc ne s'éteint que lorsque le courant de pointe tombe en dessous d'environ 10 ampères. Le gaz garantit un niveau constant de tension de claquage puisque l'arc est amorcé dans un environnement protégé ; non exposé à des variations de pression, d'humidité ou à des impuretés comme cela se produirait si cela s'était produit dans l'air. Il y a,cependant, il y a un délai avant que le dispositif ne se déclenche et que le courant de surtension ne soit détourné, et cela dépend de l'ampleur de la surtension d'origine et de sa vitesse d'augmentation. Par conséquent, le niveau de protection contre la tension peut varier, même s'il est garanti qu'il sera inférieur à supérieur.

Dois-je installer des SPD ?

L'édition actuelle des réglementations de câblage IET, BS 7671:2018, stipule qu'à moins qu'une évaluation des risques ne soit effectuée, une protection contre les surtensions transitoires doit être fournie lorsque les conséquences causées par une surtension pourraient :

• Entraîner des blessures graves, voire la perte de vies humaines ;
• Entraîner une interruption des services publics et/ou des dommages au patrimoine culturel ;
• Entraîner une interruption de l’activité commerciale ou industrielle ;
• Affecte un grand nombre d’individus colocalisés.

Cette réglementation s'applique à tous les types de locaux qu'ils soient domestiques, commerciaux ou industriels.

La décision d'acheter ou non des SPD appartient au client, mais il doit disposer de suffisamment d'informations pour pouvoir prendre une décision éclairée quant à savoir s'il souhaite omettre les SPD.

Une protection contre les surtensions pourrait être installée dans une unité consommateur existante si un espace physique approprié était disponible ou, si suffisamment d'espace n'était pas disponible, elle pourrait être installée dans une enceinte externe adjacente à l'unité consommateur existante.