Quelle est la signification de spd en électricité ?

Lorsqu'une surtension électrique se produit, une tension qui dépasse largement les niveaux de tension de crête acceptés peut traverser les circuits du bâtiment jusqu'à l'équipement électrique. Sans protection adéquate, cet équipement est susceptible d'être endommagé ou de tomber en panne en raison d'une surtension. Le type de protection requis
pour annuler ces pics peut être fourni par un dispositif de protection contre les surtensions (DPCS).

La spécification du DPCS correct nécessite d'identifier et de comprendre les classifications associées à son application. Il existe de nombreuses valeurs de performance et classifications associées à un DPCS, telles que la tension de fonctionnement continue maximale (MCOV), la tension de protection (VPR), le courant de décharge nominal (In) et le courant de court-circuit (SCCR). La classification la plus incomprise est la classification du courant de surtension, généralement quantifiée en kilo-Ampères (kA).

Quel est le type de dispositifs de protection contre les surtensions (DPCS) ?

Le type de dispositifs de protection contre les surtensions (DPCS) est une méthode de classification utilisée pour catégoriser les dispositifs qui protègent les systèmes électriques contre les surtensions, en fonction de leurs fonctions de protection, de leurs emplacements d'installation et de leur capacité à résister à divers courants de surtension. Les DPCS sont classés selon deux normes principales : CEI (Commission électrotechnique internationale) et UL (Underwriters Laboratories). Chaque norme a sa propre classification et ses propres exigences pour garantir que les dispositifs protègent les systèmes électriques contre les incidents liés aux surtensions.

Type de dispositifs de protection contre les surtensions selon la norme CEI

La norme CEI 61643-11 spécifie les exigences de performance et les méthodes d'essai pour les DPCS utilisés dans les systèmes d'alimentation CA. Selon cette norme, les DPCS sont classés en trois types principaux avec les caractéristiques suivantes :

DPCS de type 1 (classe I) :

- Fonction : Protège le système électrique contre les coups de foudre directs.
- Emplacement d'installation : Installé à l'entrée du système, près du tableau de distribution principal.
- Forme d'onde de surtension : 10/350 µs. Cette forme d'onde simule les coups de foudre directs, avec un temps de montée jusqu'au pic de 10 µs et une décroissance à 50 % en 350 µs.
- Tenue au courant de surtension (Iimp) : Élevée, généralement à partir de 10 kA et plus.
- Courant de décharge nominal (In) : À partir de 10 kA et plus, selon la CEI 61643-11, classe I. Il s'agit du courant que le DPCS peut supporter plusieurs fois sans dommage.
- Niveau de protection de tension (Up) : De 1,5 kV à 2 kV. Up est la tension maximale que le DPCS permet de passer pendant la décharge.
- Applications : Convient aux bâtiments de grande hauteur, aux installations industrielles et aux zones à haut risque de foudre.

DPCS de type 2 (classe II) :

- Fonction : Protège le système électrique contre les surtensions causées par les coups de foudre indirects ou les opérations de commutation.
- Emplacement d'installation : Installé sur les tableaux de sous-distribution ou après un DPCS de type 1.
- Forme d'onde de surtension : 8/20 µs. Cette forme d'onde simule les surtensions propagées dans le système électrique, avec un temps de montée jusqu'au pic de 8 µs et une décroissance à 50 % en 20 µs.
- Courant de décharge nominal (In) : Moyen, généralement de 5 kA à 20 kA. Il s'agit du courant que le DPCS peut supporter plusieurs fois sans dommage.
- Niveau de protection de tension (Up) : De 1,5 kV à 2 kV. Up est la tension maximale que le DPCS permet de passer pendant la décharge.
- Applications : Convient aux zones commerciales, résidentielles et aux régions à risque modéré de foudre.

DPCS de type 3 (classe III) :

- Fonction : Protège les équipements électroniques sensibles contre les surtensions résiduelles après qu'elles ont été atténuées par les DPCS de type 1 et de type 2.
- Emplacement d'installation : Installé près des équipements électroniques sensibles tels que les prises, les petits tableaux de distribution ou les appareils terminaux.
- Forme d'onde de surtension : 8/20 µs et 1,2/50 µs. Ces formes d'onde simulent les surtensions résiduelles, avec des temps de montée plus rapides (1,2 µs) et des temps de décroissance plus lents (50 µs).
- Courant de décharge nominal (In) : Faible, généralement inférieur à 5 kA.
- Niveau de protection de tension (Up) : De 1 kV à 1,5 kV. Up est la tension maximale que le DPCS permet de passer pendant la décharge.
- Applications : Convient aux appareils électroniques sensibles tels que les ordinateurs, les appareils de télécommunication et les équipements médicaux.

Type de dispositifs de protection contre les surtensions selon la norme UL

La norme UL 1449 spécifie les exigences pour les DPCS utilisés dans les systèmes électriques en Amérique du Nord. Selon cette norme, les DPCS sont classés en quatre types :

DPCS de type 1 :

- Fonction : Protège contre les surtensions causées par les coups de foudre directs ou proches de l'extérieur du réseau électrique.
- Emplacement d'installation : Installé avant le compteur électrique, avant ou après le disjoncteur principal.
- Tenue au courant de surtension : Conçu pour résister aux courants de surtension élevés.
- Applications : Convient aux grands bâtiments industriels et commerciaux.

DPCS de type 2 :

- Fonction : Protège contre les surtensions propagées dans le système ou provenant du réseau électrique.
- Emplacement d'installation : Installé après le disjoncteur principal ou sur les tableaux de sous-distribution.
- Tenue au courant de surtension : Conçu pour résister aux courants de surtension provenant du réseau électrique ou des défauts internes du système.
- Applications : Convient aux zones résidentielles et commerciales.

DPCS de type 3 :

- Fonction : Protège les appareils électroniques sensibles contre les surtensions résiduelles.
- Emplacement d'installation : Installé sur les prises électriques ou à proximité des appareils sensibles.
- Tenue au courant de surtension : Conçu pour résister aux courants de surtension résiduels après le passage par les DPCS de type 1 et de type 2.
- Applications : Convient aux appareils électroniques domestiques et de bureau.

DPCS de type 4 :

- Fonction : DPCS modulaires ou assemblés intégrés dans les équipements électriques.
- Emplacement d'installation : Généralement intégré dans les appareils ou les tableaux de distribution.
- Tenue au courant de surtension : Conçu pour répondre aux exigences des équipements électriques intégrés.
- Applications : Convient aux appareils électriques avec des DPCS intégrés.

DPCS : Principe de fonctionnement

Le fonctionnement d'un DPCS est simple mais efficace. Lorsqu'une surtension se produit, les MOV réduisent rapidement leur résistance, augmentant leur conductivité. Cela leur permet de dévier la majeure partie du courant de surtension en toute sécurité vers la terre avant qu'il ne puisse atteindre et endommager les appareils connectés. Ce faisant, la surtension est neutralisée, protégeant l'équipement en aval contre les pics de haute tension ou de courant.

Que sont les surtensions transitoires ?

Les surtensions transitoires sont de brèves surtensions de tension de forte amplitude qui se produisent sur une courte période. Ces surtensions proviennent de la libération soudaine d'énergie stockée ou sont induites par des facteurs externes. Elles peuvent être classées comme d'origine naturelle, telles que les coups de foudre, ou d'origine humaine, comme les opérations de commutation dans les systèmes électriques.

Comment se produisent les surtensions transitoires ?

Les surtensions transitoires causées par l'activité humaine résultent souvent du fonctionnement des moteurs, des transformateurs et de certains systèmes d'éclairage. Dans le passé, ces événements étaient rares dans les environnements résidentiels. Cependant, l'essor des technologies modernes comme les chargeurs de véhicules électriques, les pompes à chaleur air et sol et les machines à laver à vitesse variable a considérablement augmenté la probabilité de transitoires dans les systèmes électriques domestiques.

Les surtensions transitoires naturelles sont généralement déclenchées par des coups de foudre indirects. Par exemple, un coup de foudre direct sur des lignes électriques ou téléphoniques aériennes à proximité peut envoyer une surtension le long des lignes. Cela peut entraîner de graves dommages aux installations électriques et aux équipements connectés.

Comment dimensionner correctement les DPCS

Il existe très peu de données publiées ou même de recommandations sur le niveau de courant de surtension (kA) qui doit être utilisé dans les différents emplacements. L'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) a fourni des informations sur les classifications de surtension et sur la façon de les interpréter, mais ne publie pas de recommandations. Malheureusement, il n'existe pas d'équation ou de calculateur éprouvé pour saisir les exigences du système et obtenir une solution. Toute information qu'un fabricant fournit, via des calculateurs ou d'autres moyens, n'est qu'une recommandation de sa part.

Il existe une tendance à supposer que plus le panneau est grand, plus la classification de l'appareil en kA nécessaire pour la protection est importante. Une autre idée fausse est que si 200 kA sont bons, alors 400 kA doivent être deux fois meilleurs. Comme vous le verrez dans ce livre blanc, ce n'est pas toujours le cas. Grâce à ses nombreuses années de connaissances, d'expérience et d'expertise dans l'industrie électrique, Emerson a généré des conseils sur la façon d'appliquer les classifications de courant de surtension. (Voir la figure 1, page suivante)

La sélection du bon type de dispositif de protection contre les surtensions et la compréhension de leurs classifications selon les normes CEI et UL sont essentielles pour garantir que vos systèmes électriques et vos appareils électroniques sont correctement protégés contre les surtensions. Chaque norme fournit une approche différente pour protéger les systèmes électriques, en fonction des exigences spécifiques de l'application et de l'emplacement.

Le but principal d'un dispositif de protection contre les surtensions est de dériver et de supprimer les tensions transitoires qui sont introduites dans un système de distribution électrique à partir d'une source externe ou interne. La sélection des DPCS appropriés classés en courant de surtension (kA) dans tout le système de distribution électrique offre la meilleure durée de vie des équipements. Lors de la sélection des DPCS appropriés pour votre installation, gardez ces points clés à l'esprit :

1. Fournir une suppression adéquate des surtensions à une installation et aux équipements qu'elle contient nécessite plus qu'un seul DPCS situé à l'entrée de service. Nous recommandons des DPCS en cascade avec une classification de courant de surtension appropriée pour chaque emplacement. Cela fournira une suppression supérieure pour un tableau de service ou une charge critique. Un seul DPCS, quelle que soit sa taille ou son coût, ne fournira pas le même niveau de protection du système.

2. Le surdimensionnement d'un DPCS pour son application ne peut pas nuire à un système, mais le sous-dimensionnement du DPCS peut entraîner une défaillance prématurée du DPCS, laissant les systèmes exposés aux transitoires et à leurs effets.

3. Pour les coups de foudre directs, les DPCS seuls ne remplacent pas un système de protection contre la foudre complet (se référer à la certification UL96A Master Lightning).

Précautions lors de l'installation d'un DPCS

Pour garantir le bon fonctionnement des dispositifs de protection contre les surtensions (DPCS), une installation minutieuse est essentielle. Les principales précautions comprennent :

- Installez les DPCS en parallèle, directement avant les circuits ou les appareils, pour rediriger les courants de surtension loin des équipements sensibles.
- Gardez les fils de connexion à l'intérieur du tableau électrique aussi courts que possible, avec une longueur maximale de 0,5 mètre.
- L'utilisation d'un seul parasurtenseur de type 1 peut ne pas suffire pour gérer les surtensions à haute énergie et réduire les surtensions. Il est conseillé de le compléter par un parasurtenseur de type 2 ou de type 3.
- Toutes les installations doivent être effectuées par des électriciens qualifiés, conformément aux réglementations électriques locales, afin de garantir une mise à la terre correcte et un montage sûr de l'appareil.

Conclusion

En conclusion, les dispositifs de protection contre les surtensions sont essentiels pour la protection de l'électronique dans les environnements industriels et commerciaux. L'installation d'un DPCS correctement classé et certifié offre une protection fiable contre les surtensions qui dépassent les capacités des disjoncteurs standard.