Comment choisir correctement un dispositif de protection contre les surtensions (SPD)

Comment choisir correctement un dispositif de protection contre les surtensions (SPD)

I. Critères de sélection principaux

1. Sélectionnez le type de parafoudre en fonction du niveau de protection.

• Parafoudre de classe I (test de type 1) : installé à l’entrée du tableau de distribution principal pour résister aux impacts de foudre directs ou induits (courant de décharge ≥ 12,5 kA, recommandé : 25 kA à 100 kA). Utiliser des parafoudres hybrides (combinaison de transistors à effet de champ et de varistances) sans courant de fuite et à faible tension résiduelle.
• Parafoudre de classe II (test de type 2) : utilisé dans les tableaux de distribution secondaires ou en façade de local technique pour limiter les surtensions induites (courant de décharge de 20 à 40 kA). Les varistances à oxyde métallique (MOV) limitant la tension et présentant une tension résiduelle ≤ 1,5 kV sont courantes.
• Parafoudre de classe III (test de type 3) : installé à proximité des équipements terminaux (par exemple, serveurs, commutateurs) pour protéger les dispositifs sensibles (courant de décharge 10 kA~20 kA), avec une tension résiduelle ≤ 1,2 kV.

2. Correspondance des paramètres système

• Tension de fonctionnement continue maximale (Uc) : Doit être ≥1,15 fois la tension nominale du système (par exemple, sélectionnez Uc ≥440V pour un système de 380V) pour éviter les déclenchements intempestifs dus aux fluctuations de tension.
   
• Niveau de protection contre les surtensions (montée) : Parafoudre de classe I : montée ≤ 2,5 kV
  Parafoudre de classe II : jusqu’à ≤ 1,5 kV
  Parafoudre de classe III : Jusqu'à ≤ 1,2 kV. S'assurer que la tension jusqu'à ≤ 80 % de la tension de tenue de l'équipement est respectée.
     
• Temps de réponse :
  SPD de classe I : ≤ 25 ns
  SPD de classe II : ≤ 25 ns
  SPD de classe III : ≤1 ns

3. Exigences de mise à la terre et d'installation

• Résistance de mise à la terre : ≤4Ω (≤10Ω dans les zones à résistivité du sol élevée), avec une section transversale du conducteur de mise à la terre ≥25mm².
• Emplacement d'installation : Privilégier la proximité des équipements protégés, en minimisant la longueur des câbles (longueur totale des câbles ≤ 0,5 m) afin d'éviter l'accumulation de tensions induites.

II. Considérations clés
1. Sélection du type de SPD

• Parafoudre à commutation de tension (GDT) : courant de décharge élevé (≥100 kA) mais risques liés à l’interruption du courant et de l’alimentation ; convient uniquement à la protection de classe I.
• Parafoudre à limitation de tension (MOV) : Faible tension résiduelle mais sujet au vieillissement ; nécessite une surveillance régulière.
• Parafoudre hybride : combine les avantages des parafoudres à découpage et à limitation ; recommandé pour les systèmes de protection à plusieurs étages.

2. Coordination inter-étapes

• Espacement minimal entre les SPD supérieurs et inférieurs : ≥10 m (commutation + limitation) ou ≥5 m (limitation + limitation) ; sinon, installer des dispositifs de découplage.
• Formule de coordination énergétique : le SPD supérieur absorbe 80 % de l'énergie, le SPD inférieur en absorbe 20 %.

3. Protection de sauvegarde

• Disjoncteurs ou fusibles connectés en série (courant nominal ≥ 1,5 fois le courant continu du SPD) pour éviter l'escalade des courts-circuits.
• Sélectionnez les parafoudres avec indicateurs de dégradation pour déconnexion automatique et alarme en cas de panne.

4. Exigences relatives aux scénarios particuliers

• Système TN-C : Utilisez le mode 3+NPE ou 3P+N pour éviter les risques de re-mise à la terre de la ligne PEN.
• Système TT : Installez un SPD entre les lignes N et PE pour éviter un éventuel retour de flamme dû à une différence de potentiel.

III. Tests de vérification de la conception
1. Test de surtension de foudre : Vérifier la capacité de résistance du SPD sous une forme d'onde de 10/350 µs (Classe I) ou une tension résiduelle sous une forme d'onde de 8/20 µs (Classe II/III).
2. Test de stabilité thermique : Flux de courant continu pendant 2 heures (50 % de Imax), vérification de l'élévation de température ≤ 60 K.
3. Surveillance de la dégradation : Utiliser des capteurs intégrés pour surveiller le courant de fuite (valeur normale

IV. Erreurs courantes et solutions  

Erreur 1 : Négliger le type de mise à la terre du système, ce qui entraîne une défaillance du parafoudre.
Solution : Pour les systèmes TN, sélectionnez 3P+N ; pour les systèmes TT, sélectionnez 3P+PE ; pour les systèmes IT, sélectionnez 3P.
Erreur 2 : Espacement insuffisant des SPD, entraînant des interférences entre les étages.
Solution : Maintenir une distance ≥10m entre les SPD supérieurs/inférieurs ou installer des inducteurs de découplage (≥1mH).
Erreur 3 : Négliger la protection de secours, risque d'incendie après un court-circuit du SPD.
Solution : Fusibles connectés en série (courant nominal ≥ 1,5 fois le courant continu du SPD).

Résumé  
Le choix d'un parafoudre nécessite une évaluation complète de la tension du réseau, du risque de foudre, de la tenue diélectrique des équipements et de l'environnement d'installation. Les parafoudres de classe I privilégient la capacité de décharge, tandis que ceux de classe II/III privilégient le contrôle de la tension résiduelle. Les parafoudres de signalisation doivent être compatibles avec les types d'interface. Des inspections régulières (courant de fuite, vieillissement physique, etc.) garantissent l'efficacité de la protection à long terme.