Qu'est-ce qu'un dispositif de protection contre les surtensions (SPD) ?

Un dispositif de protection contre les surtensions (SPD) est un appareil électrique conçu pour protéger les équipements électriques contre les surtensions transitoires. Ces surtensions sont généralement causées par la foudre ou les opérations de commutation et peuvent endommager ou dégrader les systèmes électriques et électroniques.

Le but principal d'un SPD est de limiter la surtension à un niveau plus sûr pour l'équipement. Ce faisant, il assure la longévité et la fiabilité des appareils électroniques et réduit les temps d'arrêt et les coûts de maintenance.

Les dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) peuvent être utilisés pour aider à protéger une installation électrique et ses équipements connectés contre les effets potentiellement nocifs des surtensions transitoires.

Il existe trois types courants de SPD :

- SPD de type 1 installé à l'origine, par exemple, le tableau de distribution principal.
- SPD de type 2 installé dans les tableaux de sous-distribution.
  (Des SPD combinés de type 1 et 2 sont disponibles et sont généralement installés dans les tableaux de consommateurs.)
- SPD de type 3 installé à proximité de la charge protégée. Ceux-ci ne doivent être installés qu'en complément d'un SPD de type 2.

L'histoire des dispositifs de protection contre les surtensions

Les dispositifs de protection contre les surtensions ont été développés en réponse au besoin croissant de protéger les équipements électriques contre les pics de tension. Ces pics peuvent être causés par divers facteurs, tels que la foudre, les pannes de courant ou les opérations de commutation. Les premières formes de protection contre les surtensions étaient basiques et souvent inefficaces. Cependant, à mesure que la technologie progressait, la sophistication des SPD augmentait également.

Les premiers SPD étaient principalement constitués d'éclateurs simples, qui offraient une protection minimale. L'introduction des varistances à oxyde métallique (MOV) dans les années 1970 a marqué une avancée significative. Les MOV pouvaient absorber des surtensions plus importantes, offrant une meilleure protection pour les équipements électroniques sensibles. Au fil des ans, les SPD ont évolué pour inclure des fonctionnalités telles que des déconnexions thermiques et des capacités de surveillance avancées, ce qui les rend plus fiables et efficaces.

Comment fonctionne un dispositif de protection contre les surtensions ?

Un SPD fonctionne en détournant ou en limitant le courant de surtension vers la terre et en limitant la tension restante à un niveau sûr pour les appareils connectés. Il se compose généralement de composants tels que des varistances à oxyde métallique (MOV), des tubes à décharge de gaz et des diodes de suppression de tension transitoire qui réagissent aux pics de tension et dérivent la surtension vers la terre ou la connexion neutre.

Composants clés :

1. Varistance à oxyde métallique (MOV) : une résistance non linéaire qui modifie sa résistance avec la tension appliquée. Il conduit les surtensions haute tension loin des équipements sensibles.

2. Tubes à décharge de gaz (GDT) : utilisés pour protéger contre les surtensions transitoires élevées en ionisant le gaz à l'intérieur d'un conteneur scellé, permettant à la surtension de passer.

3. Diodes de suppression de tension transitoire (TVS) : fournissent un moyen de limiter ou de restreindre la tension et de dissiper l'énergie de surtension.

Que sont les surtensions transitoires ?

Les surtensions transitoires peuvent être définies comme des pics de tension de courte durée et de forte amplitude avec des fronts montants rapides, communément appelés « surtensions », qui peuvent aller de quelques volts à plusieurs milliers de volts sur un réseau basse tension, pendant une durée ne dépassant pas la milliseconde.

Ces surtensions se produisent en raison de la libération soudaine d'énergie précédemment stockée ou induite par d'autres moyens. Cette énergie peut ensuite se frayer un chemin dans les installations électriques, se produisant naturellement soit indirectement à partir de coups de foudre, soit directement à partir de coups de foudre, soit créée par la commutation et le fonctionnement de certains équipements au sein d'une installation.

Comment se produisent les surtensions transitoires ?

Les surtensions transitoires d'origine atmosphérique peuvent se produire si la propriété elle-même ou l'infrastructure de transmission électrique à proximité subit un coup de foudre. Ces types de surtensions transitoires sont les plus susceptibles de se produire lorsqu'un coup de foudre direct sur une ligne électrique ou téléphonique aérienne adjacente provoque la conduction de la surtension transitoire le long des lignes dans les propriétés voisines, ce qui peut causer des dommages considérables à l'installation électrique et aux équipements associés.

Causes courantes :

1. Coups de foudre : les coups directs ou à proximité peuvent induire des tensions élevées.

2. Opérations de commutation : changements soudains de la charge électrique, tels que l'allumage ou l'extinction d'équipements lourds.

3. Défauts électriques : courts-circuits ou défauts dans le système de distribution d'énergie.

4. Décharge électrostatique (ESD) : décharges provenant du contact humain ou d'autres sources électrostatiques.

Facteurs externes :

— Foudre : les surtensions les plus graves sont causées par la foudre, qui peut introduire des milliers de volts dans les systèmes électriques.

— Commutation du réseau : les changements dans le réseau de distribution d'énergie, tels que le délestage ou l'élimination des défauts, peuvent induire des surtensions transitoires.

Facteurs internes :

— Cycles de démarrage/arrêt du moteur : les charges inductives comme les moteurs et les transformateurs peuvent provoquer des surtensions de commutation.

— Conditions de défaut : l'amorçage et l'élimination des défauts dans le système peuvent générer des surtensions transitoires.

Avancées dans la technologie des SPD

Les SPD modernes sont très efficaces et intègrent des technologies de pointe pour améliorer leurs performances. Ces appareils offrent désormais une protection à plusieurs niveaux, combinant divers composants pour fournir une couverture complète contre les surtensions. L'intégration d'une protection thermique garantit que les SPD peuvent se déconnecter en toute sécurité lorsqu'ils surchauffent, évitant ainsi d'autres dommages.

De plus, le développement des SPD de type 1, de type 2 et de type 3 a révolutionné la façon dont les systèmes électriques sont protégés. Les SPD de type 1 sont conçus pour gérer les coups de foudre directs, ce qui les rend idéaux pour les installations industrielles et commerciales. Les SPD de type 2 protègent contre les surtensions résiduelles provenant de coups indirects et d'opérations de commutation, tandis que les SPD de type 3 offrent une protection locale pour les équipements sensibles.

Principaux types de SPD

Les dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) sont classés en différents types en fonction de leurs points d'installation et du niveau de protection qu'ils offrent. La compréhension de ces types permet de sélectionner le SPD approprié pour vos besoins spécifiques. Les principaux types de SPD sont les types 1, 2 et 3.

1. SPD de type 1

Les SPD de type 1 sont conçus pour protéger contre les surtensions à haute énergie, principalement causées par les coups de foudre directs ou les événements haute tension. Ils sont généralement installés avant le tableau de distribution principal, soit à l'entrée de service, soit intégrés au panneau de disjoncteurs principal. Ces appareils peuvent gérer le gros de la surtension, canalisant l'excès d'énergie en toute sécurité vers la terre.

— Industriel : essentiel pour les usines et les opérations à grande échelle où le risque de surtensions induites par la foudre est important.

— Commercial : mis en œuvre dans les bâtiments commerciaux, en particulier ceux dotés de systèmes de protection contre la foudre externes (LPS).

— Résidentiel : nécessaire pour les maisons dans les zones où l'activité de foudre est fréquente ou celles ayant des antennes externes ou d'autres structures métalliques.

Avantages :

– Offre le plus haut niveau de protection contre les surtensions directement connecté à l'alimentation entrante.

– Capacité d'absorption d'énergie importante.

– Première ligne de défense contre les surtensions importantes.

Exemples d'applications :

– Entrées de service électrique

– Tableaux de distribution principaux dans les complexes commerciaux

– Bâtiments avec des systèmes de protection contre la foudre externes

2. SPD de type 2

Les SPD de type 2 sont conçus pour protéger contre les surtensions résiduelles qui ont traversé les SPD de type 1 ou les surtensions couplées indirectement. Ils sont installés sur le panneau de distribution principal ou les sous-panneaux à l'intérieur du bâtiment. Les SPD de type 2 sont essentiels pour se prémunir contre les surtensions provenant des opérations de commutation et assurer une protection continue dans tout le système électrique.

— Résidentiel : couramment installé dans les maisons pour fournir une couche de défense secondaire après les SPD de type 1.

— Commercial : utilisé dans les immeubles de bureaux, les établissements de vente au détail et autres environnements commerciaux pour se protéger contre les surtensions internes.

— Industriel : installé dans les sous-panneaux électriques des usines de fabrication et autres installations industrielles pour fournir une protection localisée.

Avantages :

– Fournit une protection robuste contre les surtensions résiduelles.

– Améliore l'efficacité du système de protection contre les surtensions global en traitant les surtensions générées en interne.

– Empêche les dommages aux équipements sensibles connectés aux tableaux de distribution.

Exemples d'applications :

– Panneaux de distribution principaux et secondaires dans les propriétés résidentielles

– Systèmes électriques de bâtiments commerciaux

– Panneaux de machines et d'équipements industriels

3. SPD de type 3

Les SPD de type 3 sont conçus pour protéger contre les surtensions à faible énergie et sont installés à proximité des équipements électroniques sensibles. Ces appareils offrent une protection localisée et sont généralement utilisés pour protéger les appareils électroménagers, les appareils électroniques et autres équipements d'utilisateur final. Les SPD de type 3 sont la dernière ligne de défense dans la hiérarchie de protection contre les surtensions.

— Résidentiel : protège les appareils électroménagers, les systèmes de divertissement, les ordinateurs et autres appareils électroniques sensibles.

— Commercial : utilisé pour les équipements de bureau, les systèmes de point de vente et autres appareils électroniques critiques.

— Industriel : fournit une protection pour les systèmes de contrôle, les capteurs et autres appareils électroniques industriels sensibles.

Avantages :

– Offre une protection fine pour les appareils électroniques sensibles.

– Protège contre les surtensions qui peuvent passer à travers les SPD de type 1 et de type 2.

– Assure la durabilité et la fiabilité des équipements d'utilisateur final.

Exemples d'applications :

– Parasurtenseurs enfichables pour l'électronique domestique

– Parasurtenseurs pour équipements de bureau

– Parasurtenseurs dédiés pour les systèmes de contrôle industriel

Dois-je installer un SPD ?

Avantages de l'installation d'un SPD :

1. Protection : protège les équipements électroniques sensibles contre les dommages.

2. Longévité : prolonge la durée de vie des systèmes et des appareils électriques en atténuant l'usure liée aux surtensions.

3. Sécurité : réduit le risque d'incendie causé par les surtensions électriques.

4. Économies : réduit les coûts de maintenance et de remplacement dus aux dommages liés aux surtensions.

Facteurs à considérer :

1. Environnement : les zones sujettes à la foudre ou aux équipements électriques lourds doivent donner la priorité aux SPD.

2. Sensibilité de l'équipement : les appareils très sensibles aux fluctuations de tension, comme les ordinateurs, les équipements de télécommunications et les appareils médicaux, bénéficient considérablement des SPD.

3. Conformité : assurez-vous que le SPD est conforme aux codes électriques locaux et aux normes de l'industrie.

Recommandations d'experts :

Consultez un électricien agréé pour évaluer vos besoins spécifiques et recommander le type et la classification de SPD appropriés pour votre installation. Une maintenance régulière et des tests périodiques des SPD installés sont également essentiels pour garantir des performances optimales.

Installation et maintenance des SPD

L'installation et la maintenance appropriées des SPD sont cruciales pour garantir leur efficacité. Les SPD doivent être installés par des professionnels qualifiés, conformément aux directives du fabricant et aux exigences de la 18e édition des réglementations de câblage. Des inspections et une maintenance régulières sont également essentielles pour s'assurer que les SPD fonctionnent correctement et fournissent la protection nécessaire.

Lors de l'installation, il est important de s'assurer que les SPD sont connectés en parallèle avec le système électrique, ce qui leur permet de dévier l'excès de tension vers la terre. Cette configuration garantit que les SPD peuvent protéger l'ensemble du système sans interférer avec les opérations normales. De plus, les SPD doivent être installés aussi près que possible de l'équipement protégé, minimisant ainsi la distance que l'énergie de surtension doit parcourir.

La maintenance régulière des SPD implique de vérifier les signes de dommages ou d'usure, de s'assurer que toutes les connexions sont sécurisées et de remplacer tout appareil qui a été compromis par des surtensions précédentes. De nombreux SPD modernes incluent des indicateurs d'état qui fournissent des informations en temps réel sur l'état de l'appareil, ce qui permet d'identifier plus facilement le moment où la maintenance est nécessaire.

Les dispositifs de protection contre les surtensions jouent un rôle essentiel dans la protection des équipements électriques et électroniques contre les surtensions transitoires. En comprenant leurs principes de fonctionnement, leurs types et leurs avantages, vous pouvez prendre des décisions éclairées concernant la protection de vos systèmes électriques. L'installation et la maintenance appropriées des SPD peuvent conduire à une sécurité, une fiabilité et une longévité accrues de votre équipement, ce qui en fait un composant indispensable des installations électriques modernes.

N'oubliez pas que l'investissement dans les SPD peut vous faire économiser des coûts et du stress importants en évitant les dommages causés par les surtensions inattendues. Que ce soit pour des applications résidentielles, commerciales ou industrielles, s'assurer que votre système est protégé avec le bon SPD est un choix judicieux et nécessaire.