Comprendre les évaluations des dispositifs de protection contre les surtensions

Comment savoir quelle note kA utiliser

La sélection du dispositif de protection contre les surtensions (SPD) approprié peut sembler une tâche ardue, surtout avec tous les différents types disponibles sur le marché aujourd'hui. L'indice de surtension ou indice kA d'un SPD est l'un des indices les plus mal compris. Les clients demandent généralement un SPD pour protéger leur panneau 200A. Il y a également une tendance à penser que plus le panneau est grand, plus la valeur nominale du dispositif kA doit être grande pour la protection. Comme vous le verrez dans cet article, il s’agit d’une idée fausse très répandue.

Lorsqu'une surtension pénètre dans un panneau, elle ne se soucie pas de la taille du panneau. Alors, comment savoir si vous devez utiliser un SPD de 50 kA, 100 kA ou 200 kA ? Comme indiqué dans la norme IEEE C62.41, le câblage d’un bâtiment ajoute une impédance qui limitera le courant de surtension. La norme indique également que les appareils 10 kA limitent de manière adéquate les courants de pointe au niveau de l'entrée de service depuis plusieurs années. Par conséquent, il est raisonnable de dire que la plus grande surtension pouvant pénétrer dans le système de câblage d’un bâtiment est de 10 kA ; cependant, unun coup de foudre direct produirait une surtension beaucoup plus importante. La tension extrêmement élevée associée à un coup de foudre direct provoquerait très probablement un contournement, “ auto-limitant ” ainsi la surtension. Alors pourquoi auriez-vous besoin d'un SPD évalué à 200 kA ? En termes simples : pour la longévité.

Vous pourriez penser : si 200 kA c’est bien, alors 600 kA doit être trois fois mieux, n’est-ce pas ? Pas nécessairement. À un moment donné, la notation diminue son rendement, ne faisant qu'ajouter des coûts supplémentaires et aucun avantage substantiel.

Étant donné que la plupart des SPD sur le marché utilisent une varistance à oxyde métallique (MOV) comme principal dispositif de limitation, nous pouvons explorer comment et pourquoi des valeurs kA plus élevées sont obtenues. Si un MOV est évalué à 10 kA et connaît une surtension de 10 kA, il utilisera 100% de sa capacité. Cela peut être considéré un peu comme un réservoir d'essence, où la surtension dégradera un peu le MOV (le 100% n'est plus plein).

Si le SPD a deux MOV de 10 kA en parallèle, il serait évalué à 20 kA. Théoriquement, les MOV diviseront uniformément la surtension de 10 kA, donc chacun prendrait 5 kA. Dans ce cas, chaque MOV n'a utilisé que 50% de sa capacité, ce qui dégrade beaucoup moins le MOV, laissant davantage dans le réservoir pour les futures surtensions.

Cela se traduit-il par une augmentation du “ pouvoir d’arrêt ” ? Non. Ce n'est pas parce qu'un SPD a deux ou 20 MOV en parallèle qu'il limitera mieux la surtension de 10 kA qu'un seul SPD de même valeur nominale. L'objectif principal de la mise en parallèle des MOV est d'augmenter la longévité du SPD. Encore une fois, gardez à l'esprit que cela est subjectif : à un moment donné, vous ne faites qu'ajouter des coûts en incorporant plus de MOV et en recevant peu d'avantages.

Comme mentionné précédemment, la taille du panneau ne joue pas vraiment un rôle dans le choix d'une valeur kA. L’emplacement du panneau au sein de l’installation est bien plus important. IEEE C62.41.2 définit les catégories de surtensions attendues au sein d'une installation comme :

Catégorie C : Entrée de service, environnement plus sévère : 10kV, surtension 10kA.
Catégorie B : En aval, supérieur ou égal à 30 pieds de la catégorie C, environnement moins sévère : 6kV, surtension 3kA.
Catégorie A : Plus en aval, supérieur ou égal à 60 pieds de la catégorie C, environnement le moins sévère : 6 kV, surtension de 0,5 kA.

Les appareils de catégorie C peuvent être utilisés dans des emplacements de catégorie B ou A ; cependant, un appareil de catégorie C serait excessif pour un emplacement de catégorie B. Certains ingénieurs peuvent décider de spécifier des appareils de catégorie C pour avoir une conception conservatrice, mais cela ne fera qu'augmenter les coûts tout en apportant peu ou pas d'avantages.

Bien que la troisième édition de l'UL 1449 n'utilise pas la terminologie exacte des catégories comme IEEE C62.41.2, elle définit trois types principaux. Le type 1 peut être installé du côté ligne du dispositif de surintensité d'entrée de service (aucun dispositif de surintensité supplémentaire n'est nécessaire), ce qui est similaire à la catégorie C. Le type 2 est similaire à la catégorie B et ne peut être installé que du côté charge du dispositif de surintensité d'entrée de service. Le type 3 et la catégorie A sont des dispositifs de point d'utilisation comme une multiprise de surtension branchée surune prise murale. Bien que les types UL et les catégories IEEE soient similaires, ils ne sont pas interchangeables 100%. Les appareils UL Type 1 sont souvent utilisés dans les emplacements de type 2. L’avantage de cette opération est qu’aucun dispositif de surintensité supplémentaire n’est nécessaire.

Comment savoir quelle valeur kA utiliser ? Les catégories IEEE constituent une bonne base pour sélectionner les valeurs kA. Il existe de nombreuses “ bonnes ” tailles pour chaque catégorie, mais il doit y avoir un équilibre entre redondance et coût supplémentaire. Un jugement qualifié doit toujours être utilisé lors de la sélection de la valeur kA appropriée pour un SPD.

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