Qu'est-ce que le SPD électrique?

Qu'est-ce qu'un parafoudre (SPD) ?

Les parafoudres (SPD) sont utilisés pour protéger l'installation électrique, qui comprend le tableau de distribution, le câblage et les accessoires, contre les surtensions électriques, appelées surtensions transitoires.

Ils sont également utilisés pour protéger les équipements électroniques sensibles connectés à l'installation, tels que les ordinateurs, les téléviseurs, les machines à laver et les circuits de sécurité, tels que les systèmes de détection d'incendie et l'éclairage de secours. Les équipements dotés de circuits électroniques sensibles peuvent être vulnérables aux dommages causés par les surtensions transitoires. Les effets d'une surtension peuvent entraîner une défaillance instantanée ou des dommages à l'équipement, qui ne sont évidents que sur une plus longue période. Les parafoudres sont généralement installés dans le tableau de distribution pour protéger l'installation électrique.

Chaque fois qu'une augmentation soudaine du courant ou de la tension est produite dans le circuit électrique ou le circuit de communication à la suite d'une interférence extérieure, le parafoudre peut conduire et dériver en très peu de temps, empêchant la surtension d'endommager d'autres appareils du circuit.

Les parafoudres (SPD) sont une méthode rentable pour prévenir les pannes et améliorer la fiabilité du système.

Ils sont généralement installés dans les tableaux de distribution et jouent un rôle important pour assurer le fonctionnement fluide et ininterrompu des appareils électroniques dans un large éventail d'applications en limitant les surtensions transitoires.

Types de parafoudres

La classification du type de SPD est liée aux tests que l'appareil doit être capable de passer. Les exigences de test pour les parafoudres pour les systèmes d'alimentation doivent être conformes à la norme EN 61643-11:2012+A11:2018 Dispositifs de protection contre les surtensions basse tension. Dispositifs de protection contre les surtensions connectés aux systèmes de distribution d'énergie basse tension. Exigences et méthodes d'essai.

Il existe trois classes de tests. L'introduction à la norme EN 61643-11:2012+A11:2018 indique que le test de classe I est destiné à simuler les impulsions de courant de foudre conduites partielles, tandis que les tests de classe II et de classe III impliquent des impulsions de plus courte durée.

Les tests de classe I sont effectués avec une impulsion de courant de 10/350 µs (clause E.5 de la norme EN 623051:2011). Cela représente une impulsion de foudre standard.

Pour la classe II, les tests sont effectués avec l'impulsion de tension nominale de décharge In 8/20 µs.

Pour la classe III, les tests sont effectués avec un générateur d'ondes combinées de tension 1,2/50 µs et de courant 8/20 µs.

Un SPD peut être classé selon plusieurs classes de tests. Dans ce cas, les tests requis pour toutes les classes de tests déclarées doivent être appliqués à l'appareil.

SPD de type 1

Les SPD de type 1, conformes à la classe de test I, sont conçus pour dériver en toute sécurité les courants de surtension élevés associés aux coups de foudre directs vers la terre et limiter la surtension transitoire afin d'éviter d'endommager le câblage de l'installation et les équipements connectés. Ils protègent également contre les risques pour la vie humaine.

Lorsque la protection contre les courants de surtension élevés associés aux coups de foudre directs est requise, par exemple lorsqu'un bâtiment est équipé d'un système de protection contre la foudre (LPS) structurel ou d'une ligne aérienne exposée au risque de coup direct, des SPD de type 1 doivent être installés aussi près que possible de chaque origine ou point d'entrée d'un service électrique dans l'installation électrique.

SPD de type 2

Les SPD de type 2, conformes à la classe de test II, lorsqu'ils sont situés à l'origine de l'installation électrique, traitent le risque de surtension résultant d'un coup de foudre indirect, limitant la surtension transitoire à des niveaux sûrs pour les équipements connectés. Une telle disposition convient aux installations situées dans des endroits où les coups de foudre directs sont peu probables, comme dans les zones urbaines bâties.

Lorsqu'une installation n'est pas équipée d'un LPS et ne nécessite pas de protection contre les effets de la foudre directe, un SPD de type 2 doit être installé aussi près que possible de l'origine(s) de l'installation électrique.

Dans les installations industrielles, les SPD de type 2 peuvent être installés dans des tableaux de sous-distribution ou à proximité des équipements à protéger, en aval des SPD de type 1 et/ou de type 2 installés à l'origine de l'installation.

SPD de type 3

Les équipements sensibles au sein de l'installation peuvent bénéficier d'une protection assurée par un SPD de type 3 en plus de celle assurée par les SPD de type 1 et/ou de type 2.

Il est à noter que les SPD de type 3 ne doivent être installés que dans les installations où des SPD de type 1 et/ou 2 sont présents en amont de leur position prévue.

Ils peuvent être installés dans des tableaux de sous-distribution (généralement des SPD de type 2+3), à proximité ou à l'intérieur d'équipements considérés comme susceptibles d'être endommagés par une surtension, ou dans des prises de courant fixes ou des rallonges de prises de courant mobiles.

Les SPD de type 3 peuvent également protéger les équipements contre les transitoires de commutation provenant de l'intérieur des locaux.

SPD de type combiné (par exemple, type 1+2, type 1+2+3, type 2+3)

Un SPD peut être classé selon plusieurs classes de tests (par exemple, classe de test I (Tl) et classe de test II (T2)). Dans ce cas, les tests requis pour toutes les classes de tests déclarées doivent être effectués.

Les SPD de type 1+2 sont installés à proximité de la position d'arrivée, par exemple au premier tableau de distribution, dans les bâtiments qui sont exposés au risque de coup de foudre direct, qui sont équipés d'un système de protection contre la foudre et/ou qui sont alimentés par une ligne aérienne.

Que sont les surtensions transitoires ?

Les surtensions transitoires sont définies 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 artificielle.

Dans les systèmes de distribution électrique, les tensions transitoires se produisent en raison d'une augmentation soudaine de l'amplitude de la tension ou du courant du circuit. Elles sont également connues sous le nom de pics ou de surtensions.

Ces fluctuations de tension peuvent être causées par la foudre, les opérations de commutation ou le fonctionnement de gros moteurs en raison d'un courant d'appel élevé au démarrage ou d'autres équipements.

Transitoire dû à la foudre : Un type courant est un transitoire de foudre, qui se produit lorsque la foudre frappe des lignes ou des équipements électriques à proximité. Cela peut provoquer une pointe soudaine de tension, qui peut endommager l'équipement et provoquer des pannes de courant.

Transitoire dû à une opération de commutation : Un autre type de tension transitoire est appelé transitoire de commutation, qui se produit lorsqu'une charge électrique importante est mise en marche ou arrêtée. Cela peut provoquer une surtension soudaine, qui peut endommager les équipements à proximité.

Par conséquent, un équipement de protection contre les surtensions est nécessaire dans les systèmes électriques pour atténuer les effets des tensions transitoires, il redirige l'excès de tension loin du système connecté.

Pourquoi avons-nous besoin de parafoudres ?

Les parafoudres (SPD) sont essentiels pour protéger les équipements électroniques contre les effets néfastes des surtensions transitoires qui peuvent causer des dommages, des temps d'arrêt du système et des pertes de données.

Dans de nombreux cas, le coût du remplacement ou de la réparation des équipements peut être important, en particulier dans les applications critiques telles que les hôpitaux, les centres de données et les usines industrielles.

Les disjoncteurs et les fusibles ne sont pas conçus pour gérer ces événements à haute énergie, ce qui rend nécessaire une protection supplémentaire contre les surtensions.

Alors que les SPD sont spécifiquement conçus pour dériver les surtensions transitoires loin de l'équipement, le protégeant des dommages et prolongeant sa durée de vie.

En conclusion, les SPD sont essentiels dans l'environnement technologique moderne.

Comment fonctionne un parafoudre ?

Le principe de base des SPD est qu'ils fournissent un chemin à faible impédance vers la terre pour l'excès de tension. Lorsque des pics ou des surtensions de tension se produisent, les SPD fonctionnent en dérivant l'excès de tension et de courant vers la terre.

De cette façon, l'amplitude de la tension entrante est abaissée à un niveau sûr qui n'endommage pas l'appareil connecté.

Pour fonctionner, un parafoudre doit contenir au moins un composant non linéaire (une varistance ou un éclateur), qui, dans différentes conditions, passe d'un état d'impédance élevée à un état d'impédance faible.

Leur fonction est de dériver le courant de décharge ou d'impulsion et de limiter la surtension sur l'équipement en aval.

Les parafoudres fonctionnent dans les trois situations énumérées ci-dessous.

A. Condition normale (absence de surtension)

En cas d'absence de surtension, le SPD n'a aucun impact sur le système et agit comme un circuit ouvert, il reste dans un état d'impédance élevée.

B. Pendant les surtensions

En cas de pics et de surtensions de tension, le SPD passe à l'état de conduction et son impédance diminue. De cette façon, il protégera le système en dérivant le courant d'impulsion vers la terre.

C. Retour au fonctionnement normal

Une fois la surtension déchargée, le SPD revient à son état normal d'impédance élevée.

Comment choisir le parafoudre idéal ?

Les parafoudres (SPD) sont des composants essentiels des réseaux électriques. Cependant, choisir un SPD adapté à votre système peut être une tâche difficile.

Tension de fonctionnement continue maximale (UC) :

La tension nominale du SPD doit être compatible avec la tension du système électrique pour offrir une protection appropriée au système. Une tension nominale inférieure endommagera l'appareil et une tension nominale supérieure ne dérivera pas correctement les transitoires.

Temps de réponse :

Il est décrit comme le temps de réaction du SPD aux transitoires. Plus le SPD réagit rapidement, meilleure est la protection assurée par le SPD. Généralement, les SPD à base de diodes Zener ont le temps de réponse le plus rapide. Les types remplis de gaz ont un temps de réponse relativement lent et les types de fusibles et de MOV ont le temps de réponse le plus lent.

Courant de décharge nominal (In) :

Le SPD doit être testé à une forme d'onde de 8/20 µs et la valeur typique pour un SPD résidentiel de petite taille est de 20 kA.

Courant de décharge d'impulsion maximal (Iimp) :

L'appareil doit être capable de gérer le courant de surtension maximal attendu sur le réseau de distribution pour s'assurer qu'il ne tombe pas en panne lors d'un événement transitoire et l'appareil doit être testé avec une forme d'onde de 10/350 µs.

Tension de serrage :

Il s'agit de la tension de seuil et au-dessus de ce niveau de tension, le SPD commence à serrer tout transitoire de tension qu'il détecte dans la ligne électrique.

Fabricant et certifications :

Il est essentiel de sélectionner un SPD auprès d'un fabricant renommé qui possède une certification d'un organisme de test impartial, tel que UL ou IEC. La certification garantit que le produit a été examiné et qu'il répond à toutes les exigences de performance et de sécurité.

La compréhension de ces directives de dimensionnement vous permettra de sélectionner le meilleur parafoudre pour vos besoins et de garantir une protection efficace contre les surtensions.

Règles d'installation à suivre

Malgré la facilité d'installation d'un parasurtenseur dans un système de distribution d'énergie, il est essentiel de suivre les procédures appropriées pour assurer la sécurité et réduire tout danger potentiel.

Suivez ces étapes lors de l'installation d'un SPD dans un système de distribution :

- Coupez l'alimentation : Assurez-vous de couper l'alimentation avant de commencer toute réparation électrique et d'engager l'isolateur hors charge pour éviter tout événement indésirable.

- Emplacement d'installation : Choisissez un emplacement approprié pour le SPD. Pour une protection optimale, le SPD doit idéalement être situé aussi près que possible du disjoncteur principal. Le schéma du parafoudre du fabricant doit être consulté pour plus de détails sur les exigences d'emplacement.

- Montez le SPD : Installez le SPD à l'emplacement souhaité sur le rail DIN. Vérifiez que les vis de montage sont bien en place.

- Connexion à la connexion à la terre : Conformément aux recommandations du fabricant, mettez le SPD à la terre. Généralement, cela nécessite de joindre un fil de terre du SPD à la barre omnibus de mise à la terre.

- Testez le SPD : Le redémarrage de l'appareil après l'installation du SPD vous permettra de vérifier que tout fonctionne comme il se doit. Pour plus de détails sur les techniques de test particulières, consultez le manuel d'installation du parafoudre ou les instructions du concepteur.

Seuls les électriciens agréés ou autres techniciens ayant l'éducation et la formation nécessaires doivent installer les SPD.

Pour maintenir une sécurité continue, le SPD doit également subir des tests et une maintenance de routine.

Quelles sont les causes de la défaillance des parafoudres (SPD) ?

Les parafoudres (SPD) sont conçus pour assurer une protection fiable contre les surtensions transitoires, mais certains facteurs peuvent entraîner leur défaillance. Voici quelques-unes des raisons sous-jacentes à la défaillance des SPD :

Surtensions excessives :

L'une des principales causes de défaillance des SPD est la surtension, la surtension peut se produire en raison de la foudre, des surtensions ou d'autres perturbations électriques. Assurez-vous d'installer le bon type de SPD après des calculs de conception appropriés en fonction de l'emplacement.

Facteur de vieillissement :

En raison des conditions environnementales, notamment la température et l'humidité, les SPD ont une durée de conservation limitée et peuvent se détériorer avec le temps. De plus, les SPD peuvent être endommagés par des pics de tension fréquents.

Défaillance des composants :

Les SPD contiennent plusieurs composants, tels que des varistances à oxyde métallique (MOV), qui peuvent tomber en panne en raison de défauts de fabrication ou de facteurs environnementaux.

Mise à la terre incorrecte :

Pour qu'un SPD fonctionne correctement, la mise à la terre est nécessaire. Un SPD peut mal fonctionner ou éventuellement devenir un problème de sécurité s'il est mal mis à la terre.

Combien coûtent les parafoudres ?

Le coût d'un parafoudre peut varier en fonction des éléments mentionnés dans la sous-section ci-dessus, tels que le type d'appareil, le niveau de protection souhaité et l'application.

La fourchette de prix des SPD CA se situe généralement entre 10 et 150 $ par unité. Le type, la marque et les caractéristiques de l'appareil particulier affectent la tarification.

Il est essentiel de prendre en compte les paramètres de protection nécessaires lors du choix d'un SPD. Le niveau de protection le plus élevé est fourni par un SPD de type 1, cependant, il peut coûter plus cher qu'un SPD de type 2.

Il peut y avoir des dépenses d'installation supplémentaires, autres que le prix de l'article lui-même. Pour garantir que l'appareil est correctement placé et ajusté pour une sécurité maximale, il est essentiel de s'assurer que l'installation est effectuée par un électricien certifié.

Bien qu'au départ, ils puissent sembler être un investissement supplémentaire, le prix de la réparation ou du remplacement d'un équipement cassé peut être bien supérieur au prix de la mise en place d'un SPD.

Applications des parafoudres

Les parafoudres (SPD) trouvent de nombreuses applications dans un large éventail de domaines industriels, commerciaux et domestiques. Ils protègent les équipements électriques et électroniques contre les surtensions et les transitoires qui peuvent endommager ou dégrader leurs performances.

SPD basse tension pour applications industrielles, commerciales et résidentielles :

Dans les environnements industriels, les SPD basse tension sont couramment utilisés pour protéger les équipements sensibles tels que les systèmes informatiques, les automates programmables et autres appareils électroniques contre les surtensions et les transitoires. Ces SPD sont également utilisés pour protéger les moteurs et autres machines lourdes contre les surtensions et les pics de tension. Les zones commerciales telles que les centres commerciaux s'appuient également sur les SPD basse tension pour protéger les équipements critiques contre les perturbations électriques. Les SPD sont installés dans les résidences pour protéger les appareils électroniques tels que les ordinateurs, les téléviseurs et les appareils électroménagers contre les surtensions.

SPD pour application de recharge de VE :

Sur le marché émergent des applications de recharge de véhicules électriques (VE), les SPD jouent un rôle essentiel pour assurer la sécurité et la fiabilité des systèmes de recharge de VE. Ces SPD protègent la station de recharge contre les pics de tension et les surtensions qui peuvent endommager l'équipement et poser un risque pour la sécurité des utilisateurs. Sur le marché émergent des applications de recharge de véhicules électriques (VE), les SPD jouent un rôle essentiel pour assurer la sécurité et la fiabilité des systèmes de recharge de VE. Ces SPD protègent la station de recharge contre les pics de tension et les surtensions qui peuvent endommager l'équipement et poser un risque pour la sécurité des utilisateurs.

SPD pour applications photovoltaïques solaires :

Les applications photovoltaïques nécessitent également des SPD pour se protéger contre la foudre et autres perturbations électriques qui peuvent endommager ou dégrader les performances des panneaux solaires et autres composants du système. Les SPD sont installés entre les panneaux solaires et les onduleurs et entre les onduleurs et le réseau.