Si votre maison compte de nombreux appareils électroménagers coûteux, il est préférable de veiller à organiser une protection complète du réseau électrique. Dans cet article, nous parlerons des dispositifs de protection contre les surtensions, pourquoi ils sont nécessaires, ce qu'ils sont et comment ils sont installés.
La nature des surtensions et leur impact sur la technologie
Depuis l'enfance, beaucoup connaissent l'agitation de débrancher les appareils électroménagers du réseau au premier signe d'un orage imminent. Aujourd'hui, l'équipement électrique des réseaux urbains est devenu plus avancé, c'est pourquoi de nombreuses personnes négligent les dispositifs de protection élémentaires. Dans le même temps, le problème n'a pas complètement disparu, les appareils électroménagers, notamment chez les particuliers, sont toujours à risque.
La nature de l'apparition des surtensions impulsionnelles (IP) peut être naturelle et d'origine humaine. Dans le premier cas, les coups de foudre se produisent en raison de coups de foudre sur les lignes électriques aériennes, et la distance entre le point d'impact et les consommateurs à risque peut atteindre plusieurs kilomètres. Il est également possible de heurter des mâts radio et des paratonnerres connectés à la boucle de terre principale, auquel cas une surtension induite apparaît dans le réseau domestique.
1 - coup de foudre à distance dans les lignes électriques ; 2 - consommateurs ; 3 - boucle de masse ; 4 - fermer la foudre dans les lignes électriques; 5 - coup de foudre direct dans le paratonnerre
Les IP artificielles sont imprévisibles, elles surviennent à la suite de surcharges de commutation au niveau des sous-stations de transformation et de distribution. Avec une augmentation de puissance asymétrique (uniquement dans une phase), un saut de tension brusque est possible, il est presque impossible de le prévoir.
Les tensions impulsionnelles sont très courtes dans le temps (moins de 0,006 s), elles apparaissent systématiquement dans le réseau et passent le plus souvent inaperçues de l'observateur. Les appareils électroménagers sont conçus pour résister à des surtensions jusqu'à 1000 V, celles-ci apparaissent le plus souvent. À une tension plus élevée, la panne des alimentations est garantie et une panne d'isolation dans le câblage de la maison est également possible, ce qui entraîne de multiples courts-circuits et un incendie.
Comment SPD est organisé et comment cela fonctionne
Le SPD, selon la classe de protection, peut avoir un dispositif à semi-conducteur sur des varistances ou avoir un parafoudre de contact. En mode normal, le parafoudre fonctionne en mode bypass, le courant à l'intérieur passe par un shunt conducteur. Le shunt est connecté à la terre de protection via une varistance ou deux électrodes avec un écart strictement normalisé.
Lors d'une surtension, même très courte, le courant traverse ces éléments et se propage à la terre ou est compensé par une forte chute de résistance dans la boucle phase à zéro (court-circuit). Une fois la tension stabilisée, le parafoudre perd sa capacité et l'appareil fonctionne à nouveau en mode normal.
Ainsi, le SPD ferme le circuit pendant un certain temps afin que la surtension puisse être convertie en énergie thermique. Dans le même temps, des courants importants traversent l'appareil - de dizaines à des centaines de kiloampères.
Quelle est la différence entre les classes de protection
Selon les causes de l'apparition d'IP, on distingue deux caractéristiques de l'onde de tension augmentée : 8/20 et 10/350 microsecondes. Le premier chiffre est le temps pendant lequel l'IP atteint sa valeur maximale, le second est le temps qu'il faut pour tomber aux valeurs nominales. Comme vous pouvez le voir, le deuxième type de surtension est plus dangereux.
Les appareils de classe I sont conçus pour protéger contre IP avec une caractéristique de 10/350 µs, se produisant le plus souvent lorsque la foudre frappe des lignes électriques à moins de 1500 m du consommateur. Les appareils sont capables de traverser brièvement eux-mêmes un courant de 25 à 100 kA, presque tous les appareils de classe I sont basés sur des parafoudres.
Les parafoudres de classe II sont axés sur la compensation de l'IP avec une caractéristique de 8/20 µs, les valeurs de courant de crête vont de 10 à 40 kA.
La classe de protection III est conçue pour compenser les surtensions avec des valeurs de courant inférieures à 10 kA avec une caractéristique IP 8/20 μs. Les appareils des classes de protection II et III sont basés sur des éléments semi-conducteurs.
Il peut sembler qu'il suffit d'installer uniquement des appareils de classe I, comme les plus puissants, mais ce n'est pas le cas. Le problème est que plus le seuil inférieur du courant direct est élevé, moins le SPD est sensible. En d'autres termes : avec des valeurs IP courtes et relativement faibles, un parafoudre puissant peut ne pas fonctionner, et un plus sensible ne pourra pas faire face à des courants de cette ampleur.
Les appareils de classe de protection III sont conçus pour éliminer le SI le plus bas - seulement quelques milliers de volts. Leurs caractéristiques sont tout à fait similaires aux dispositifs de protection installés par les fabricants dans les alimentations électriques des appareils électroménagers. En cas d'installation redondante, ils sont les premiers à prendre en charge et à empêcher le fonctionnement du SPD dans les appareils, dont la ressource est limitée à 20-30 cycles.
Y a-t-il besoin d'un SPD, d'une évaluation des risques
Une liste complète des exigences pour l'organisation de la protection contre la propriété intellectuelle est définie dans la norme CEI 61643-21, vous pouvez déterminer l'installation obligatoire selon la norme CEI 62305-2, selon laquelle une évaluation spécifique du degré de risque d'un coup de foudre grève et les conséquences qu'elle a entraînées sont établies.
De manière générale, lors d'une alimentation électrique à partir de lignes électriques aériennes, l'installation d'un parafoudre de classe I est presque toujours préférable, sauf si un ensemble de mesures a été pris pour réduire l'impact des orages sur le mode d'alimentation : remise à la terre des poteaux, PEN -des éléments conducteurs et porteurs métalliques, un paratonnerre avec un système d'égalisation de potentiel séparé.
Un moyen plus simple d'évaluer les risques consiste à comparer le coût des appliances non protégées et des dispositifs de sécurité. Même dans les bâtiments à plusieurs étages, où les surtensions sont très faibles avec une caractéristique de 8/20, le risque de rupture d'isolation ou de défaillance des appareils est assez élevé.
Installation des appareils dans le tableau principal
La plupart des SPD sont modulaires et peuvent être montés sur un rail DIN de 35 mm. La seule exigence est que le blindage pour l'installation du SPD doit avoir un boîtier métallique avec une connexion obligatoire au conducteur de protection.
Lors du choix d'un parafoudre, en plus des principales caractéristiques de performances, vous devez également prendre en compte le courant nominal de fonctionnement en mode bypass, il doit correspondre à la charge de votre réseau. Un autre paramètre est la tension de serrage maximale, elle ne doit pas être inférieure à la valeur la plus élevée dans les fluctuations quotidiennes.
Les SPD sont connectés en série à un réseau d'alimentation monophasé ou triphasé, respectivement, via un disjoncteur bipolaire et tétrapolaire. Son installation est nécessaire en cas de soudure des électrodes de l'éclateur ou de panne de la varistance, ce qui provoque un court-circuit permanent. Les phases et un conducteur de protection sont connectés aux bornes supérieures du SPD et zéro aux bornes inférieures.
Exemple de connexion SPD : 1 - entrée ; 2 - interrupteur automatique ; 3 - SPD ; 4 - bus de terre ; 5 - boucle de masse ; 6 - compteur d'électricité ; 7 - machine différentielle; 8 - aux machines automatiques des consommateurs
Lors de l'installation de plusieurs dispositifs de protection avec des classes de protection différentes, ils doivent être coordonnés à l'aide de selfs spéciales connectées en série avec le SPD. Les dispositifs de protection sont intégrés au circuit par ordre croissant de classe. Sans coordination, les parafoudres plus sensibles assumeront la charge principale et tomberont en panne plus tôt.
L'installation de selfs peut être évitée si la longueur de la ligne de câble entre les appareils dépasse 10 mètres. Pour cette raison, les SPD de classe I sont montés sur la façade avant même le compteur, protégeant l'unité de comptage des surtensions, et les deuxième et troisième classes sont installées, respectivement, sur les écrans ASU et étage / groupe.