La nécessité d'une protection contre les surtensions
Le monde d’aujourd’hui regorge de produits électroniques et d’appareils électriques susceptibles d’être endommagés par des surtensions.
Les surtensions provoquées par des décharges statiques, des charges capacitives et inductives ou la foudre peuvent rapidement détruire les équipements et composants électroniques sophistiqués utilisés dans les applications industrielles et commerciales. Ces augmentations paralysent les opérations, en particulier les systèmes de données et de communication sur lesquels s'appuient pratiquement toutes les entreprises aujourd'hui.,
Exigences de protection contre les surtensions de la 18e édition
Alors que la 17e édition fonctionnait sur la base de la probabilité d'un coup de foudre – la principale cause des surtensions électriques – selon les critères AQ, BS7671:2018 considère plutôt les conséquences d'un coup de foudre et des surtensions associées. À savoir, le règlement 443.4 stipule qu'un SPD doit être installé lorsque les conséquences causées par une surtension incluent :
Cela signifie en fait que tout, à l'exception des petites habitations domestiques, doit désormais disposer d'une protection adéquate contre les surtensions.
Causes et conséquences des surtensions électriques
La plupart des surtensions électriques sont causées soit par la foudre, soit par des commutations électriques. Un éclair peut transporter un courant de 200 000 A et est particulièrement dangereux car le contournement peut provoquer un incendie ou un choc électrique. Les surtensions de commutation provoquées par l'arrêt de grandes charges inductives ont tendance à être moins extrêmes mais plus répétitives, limitant potentiellement la durée de vie des composants du système.
En termes de SPD, ils servent à prévenir les dommages à toutes les parties d'une installation électrique et aux appareils qui y sont connectés. Ceci est dû à une surtension transitoire dépassant la limite de tenue nominale de l'équipement électrique, provoquant ainsi des dommages tels que des composants brûlés, une isolation dégradée et même des fils fondus.
Types de dispositif de protection contre les surtensions
Il existe trois principaux types de dispositifs de protection contre les surtensions couramment utilisés, en fonction de l'endroit où ils sont installés dans une installation.
Premièrement, les SPD de type 1 sont capables de décharger un courant de foudre partiel avec une forme d'onde de 10/350 µs. Cela les rend adaptés à une installation du côté alimentation de l'entrée de service principale, protégeant ainsi l'ensemble de l'installation, y compris le panneau de service, contre les surtensions. En règle générale, ils utilisent un éclateur pour diriger la surtension vers la terre et l'empêcher d'atteindre le bâtiment.
Deuxièmement, les SPD de type 2 sont destinés à protéger les équipements attachés à une installation. Ils sont positionnés du côté charge de l'entrée de service principale entre phase-neutre ou phase-phase et empêchent la propagation des surtensions via une varistance à oxyde métallique (MOV) avec une onde de courant de 8/20 µs. Les MOV maintiennent une résistance très élevée jusqu'à ce qu'une surtension soit rencontrée, moment auquel la résistance chute considérablement et l'excès de courant peut être canalisé vers la terre.
Enfin, les SPD de type 3 sont beaucoup plus petits et ne doivent être utilisés qu'en conjonction avec un appareil de type 2. Ils sont spécialement conçus pour protéger les équipements sensibles tels que les téléviseurs et les ordinateurs contre les surtensions. Leurs ondes de tension ont tendance à être d'environ 1,5/50 µs et leurs ondes de courant ont tendance à être d'environ 8/20 µs.
Sélection et application du système d'alimentation CA SPD
Après avoir déterminé la classe de SPD requise, la tension et la configuration correctes doivent être déterminées.
Système TN-C
Dans ce système, le conducteur de terre neutre et de protection est combiné en un seul conducteur dans tout le système. Ce conducteur est appelé PEN, “ Terre de Protection et Neutre ”. Toutes les pièces conductrices exposées de l’équipement sont connectées au PEN.
Système TN-S
Dans ce système, un conducteur de terre neutre et un conducteur de protection séparés sont installés partout. Le conducteur de terre de protection (PE) est normalement un conducteur séparé, mais peut également être la gaine métallique du câble d'alimentation. Toutes les pièces conductrices exposées de l’équipement sont connectées au conducteur PE.
Système TN-C-S
Dans ce système, l'alimentation est configurée selon TN-C, tandis que l'installation en aval est configurée selon TN-S. Le conducteur PEN combiné se trouve généralement entre la sous-station et le point d'entrée dans le bâtiment, et la terre et le neutre sont séparés dans le tableau de distribution principal. Ce système est également connu sous le nom de Protective Multiple Earthing (PME) ou Multiple Earthed Neutre (MEN). Le conducteur PEN d'alimentation est mis à la terre en plusieurs points du réseau et généralement aussi près dupoint d’entrée du consommateur dans la mesure du possible.
SYSTÈME TT
Système ayant un point de la source d'énergie mis à la terre et les parties conductrices exposées de l'installation connectées à des électrodes indépendantes mises à la terre. Le neutre de l’alimentation entrante n’est pas mis à la terre au niveau du tableau de distribution principal.
Dans le système TT, pour que les dispositifs de protection contre les surintensités (fusibles et disjoncteurs) fonctionnent comme prévu, il est important que les SPD ne se connectent pas directement de la phase à la terre de protection, mais de la phase au neutre et du neutre à la terre. Par conséquent, le SPD neutre à PE transporte à la fois le courant d'impulsion PE vers neutre et le courant d'impulsion PE vers phase. Il est recommandé que ce SPD soit un GDT (Gas Discharge Tube) en raison de ses caractéristiques de gestion d'énergie généralement supérieures.
SYSTÈME INFORMATIQUE
Un système n'a pas de connexion directe entre les parties sous tension et la terre, mais toutes les parties conductrices exposées de l'installation sont connectées à des électrodes de terre indépendantes. La source est soit flottante, soit mise à la terre via une haute impédance (pour limiter les courants de défaut). Cela signifie que pendant un défaut phase-terre, le système continue de fonctionner. Ceci est détecté et les efforts de maintenance ont commencé pour corriger le défaut. Cependant, pendant ce temps, la tension phase-terre augmente jusqu'à atteindre la tension ligne-terre habituelle.La tension de ligne et les SPD installés doivent y résister pendant cette période. La plupart des systèmes informatiques installés n'utilisent pas de conducteur neutre : les équipements sont alimentés de ligne à ligne. Le système informatique est généralement utilisé dans des installations plus anciennes dans des pays comme la Norvège et la France. Il est également utilisé dans des applications spéciales, telles que les services de soins intensifs des hôpitaux et des applications industrielles spéciales.
Coordination de la protection contre les surtensions
Les SPD doivent avoir un niveau de protection nettement inférieur à la tension nominale de tenue aux chocs. Les SPD doivent également toujours provenir du même fabricant.
Un facteur important à prendre en compte lors de l'installation d'une protection contre les surtensions est la longueur totale des câbles reliant le SPD à l'installation. Ils doivent être les plus courts possibles, de préférence inférieurs à 0,5 m et en aucun cas supérieurs à 1 m. Les SPD doivent toujours être installés conformément aux instructions du fabricant et de préférence du côté alimentation des RCD.
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