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Propagation d’une onde de foudre

De Guide de l'Installation Electrique

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Mesure

Sommaire

Les réseaux électriques sont à basse fréquence et, de ce fait, la propagation de l’onde de tension est instantanée par rapport à la fréquence du phénomène : en tout point d’un conducteur, la tension instantanée est la même.

L’onde de foudre est un phénomène haute fréquence (quelques centaines de kHz au MHz) :

  • l’onde de foudre se propage le long d’un conducteur à une certaine vitesse par rapport à la fréquence du phénomène. De ce fait, à un instant donné, la tension n’a pas la même valeur en tout point du support (cf. Fig. J52).
  • un changement de support crée un phénomène de propagation et/ou de réflexion de l’onde dépendant
    • de la différence d’impédance entre les deux supports,
    • de la fréquence de l’onde progressive (raideur du temps de monté en cas d’une impulsion),
    • de la longueur du support.

En particulier en cas de réflexion totale, la valeur de la tension peut doubler.

Fig. J52Propagation d’une onde foudre dans un conducteur

Exemple cas de la protection par parafoudre

La modélisation du phénomène appliquée à une onde de foudre et les essais en laboratoire ont montré qu’une charge alimentée par 30 m de câble protégé en amont par un parafoudre à la tension Up subit du fait des phénomènes de réflexion une tension maximale de 2 x Up (cf. Fig. J53). Cette onde de tension n’est pas énergétique.

Fig. J53Réflexion d’une onde foudre à l’extrémité d’un câble

Action corrective

Des 3 paramètres (différence d’impédance, fréquence, distance), le seul que l’on puisse réellement maîtriser est la longueur de câble entre le parafoudre et le récepteur à protéger. Plus cette longueur est grande, plus la réflexion est importante.

En général pour les fronts de surtensions rencontrés dans un bâtiment, les phénomènes de réflexion sont importants à partir de 10 m et peuvent doubler la tension à partir de 30 m (cf. Fig. J54).

Il est nécessaire d’installer un deuxième parafoudre en protection fine si la longueur de câble excède 10 m entre le parafoudre de tête et l'équipement à protéger.

Fig. J54Tension maximale à l’extrémité d’un câble à vide en fonction de la longueur du câble pour un front de tension incident de 4kV / µs