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Détecteurs d'arc

De Guide de l'Installation Electrique

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Sommaire

Les incendies d’origine électrique

L’European Fire Academy (http://www.europeanfireacademy.com/) estime que les 2 250 000 incendies (nombre totaux d’incendies) qui se produisent chaque année en Europe représentent plus de 4 000 morts et 100 000 blessés.

Les bâtiments concernés sont les logements dans plus de 80% des cas.

L’électricité est une cause très régulièrement identifiée des incendies domestiques.

Les proportions d’incendies électriques varient selon les pays, les méthodes d’investigation mais aussi en fonction des moyens de recensement :

  • 13% aux Etats-Unis (www.nfpa.org)
  • 25% en France (www.developpement-durable.gouv.fr)
  • 34% en Allemagne (www.ifs-kiel.de/)
  • 40% en Norvège (www.sintef.no).

Les causes des incendies d’origine électrique

Les incendies électriques ont pour origine les surcharges, les courts-circuits, les courants de cheminement à la terre mais aussi les arcs électriques dans les câbles et les connexions.

En effet, lorsqu’un câble est localement endommagé ou qu’une connexion électrique se desserre, il existe 2 phénomènes qui peuvent également initialiser un incendie à cause d’un arc:

1/ La carbonisation

(voir Fig. F77a)

Dès qu’un conducteur est endommagé ou une connexion est mal serrée, il se produit un point chaud localisé qui carbonise les matériaux isolants à proximité de ce conducteur.

Le carbone étant un matériau conducteur, il autorise le passage du courant qui est ponctuellement en excès.

Le carbone étant déposé de manière non homogène les courants qui le traversent génèrent des arcs électriques pour favoriser leurs chemins. Chaque arc amplifiant la carbonisation des isolants, il se produit alors une réaction maintenue jusqu’à ce que la quantité de carbone soit assez importante pour qu’un arc l’enflamme spontanément.

Fig. F77aExemple de connexion carbonisée

2/ Le court-circuit résistif

(voir Fig. F77b)

Dès que les isolants entre 2 conducteurs actifs sont endommagés, un courant significatif peut s’établir entre les 2 conducteurs, mais trop faible pour être considéré comme un court-circuit par le disjoncteur, et indétectable par les protections différentielles tant que ce courant ne va pas vers la terre.

En traversant ces isolants, ces courants de fuite optimisent leurs chemins en générant des arcs qui transforment petit à petit les isolants en carbone.

Les isolants ainsi carbonisés amplifient alors la fuite de courant entre les 2 conducteurs. Ainsi, une nouvelle réaction en chaine se produit amplifiant la quantité de courant d’arc et de carbone jusqu’à ce qu’apparaisse la première flamme du carbone allumé par un des arcs.

Fig. F77bIllustration d’un court-circuit résistif

Le point commun des ces phénomènes est l’allumage de l’incendie par des arcs qui enflamment du carbone: c’est pourquoi la détection de la présence d’arcs est un moyen d’éviter qu’ils ne se transforment en sinistre.

Ces arcs électriques dangereux ne sont pas détectés par les protections différentielles ni par les disjoncteurs ou fusibles.

Ces phénomènes peuvent apparaitre dans les situations suivantes :

Fig. F78Situations augmentant le risque d'incendie

Les détecteurs d’arc

La technologie des détecteurs d’arcs permet de détecter les arcs dangereux et ainsi de protéger les installations.

De tels dispositifs sont déployés avec succès aux Etats-Unis depuis le début des années 2000, et leur installation est imposée par le National Electric Code.

Depuis 2013, la norme internationale CEI 62606 définit les "dispositifs pour la détection de défaut d’arcs" ("Arc Fault Detection Devices", AFDD) qui détectent la présence d’arcs électriques dangereux et coupent l’alimentation électrique du circuit afin d’éviter l’initialisation de la première flamme.

Le détecteur d’arcs surveille en temps réel de nombreux paramètres électriques du circuit qu’il protège afin de détecter des informations caractéristiques de la présence d’arcs électriques dangereux.

Par exemple, la déformation du signal du courant (sinusoïde) au moment de son passage à zéro est caractéristique de la présence d’un arc électrique : en effet, le courant ne passe qu’après l’apparition d’un arc qui a besoin d’une tension minimale pour se créer.

Fig. F79Exemple de détecteur d’arc pour les installations résidentielles en France.

Fig. F80Forme d’onde typique d’arc électrique. Tension (noir) et courant (vert).

Installation des détecteurs d’arc

Les détecteurs d’arcs sont destinés à limiter les risques d’incendies, provoqués par la présence de courants de défaut d’arc, dans les circuits finaux d’une installation fixe.

Ils s’installent dans les tableaux électriques, principalement sur les circuits alimentant les prises électriques des chambres et pièces de vie des bâtiments résidentiels, et sont particulièrement recommandés dans les cas de rénovation.

Il est également recommandé de les installer dans les bâtiments suivants :

  • bâtiments avec risque de propagation du feu (par exemple bâtiments avec ventilation forcée),
  • bâtiments avec forte densité d’occupation (par exemple cinémas),
  • bâtiments avec difficulté d’évacuation,
  • bâtiments qui entreposent de matériaux inflammables ou matériaux avec risques d’explosion (par exemple bâtiments stockant du bois, industrie du papier).

Depuis 2014, la norme CEI 60364, chapitre 4-42, recommande l'utilisation de détecteurs d'arc.

Extrait de la norme CEI 60364-4-42

«Il est recommandé de prendre des mesures spéciales pour assurer une protection contre les effets des défauts d'arc dans les circuits terminaux :

  • dans les locaux d'hébergement,
  • dans les locaux présentant des risques d'incendie dû à la nature des matériaux traités ou stockés, à savoir les locaux BE2 (par exemple: granges, ateliers de travail du bois, usines de papier),
  • dans les locaux avec matériaux de construction combustibles i.e. emplacements CA2 (par exemple, les bâtiments en bois),
  • dans les structures propageant le feu i.e. locaux CB2,
  • dans les locaux présentant un danger pour des biens irremplaçables.

Dans les circuits à courant alternatif, l'utilisation de dispositifs de détection de défaut d'arc (AFDD) en conformité avec la CEI 62606 satisfera la recommandation mentionnée ci-dessus ".