Le parafoudre

Les dispositifs de protection par parafoudre sont utilisés pour les réseaux d’alimentation électrique, les réseaux téléphoniques, les bus de communication ou d’automatisme.

Le parafoudre est un composant du système de protection de l’installation électrique.

Ce dispositif est connecté en parallèle sur le circuit d’alimentation des récepteurs qu’il doit protéger (cf. Fig. J17). Il peut aussi être utilisé à tous les niveaux du réseau d’alimentation.

C’est le type de protection contre les surtensions le plus utilisé et le plus efficient.

Fig. J17 – Principe de la protection en parallèle

Principe

Connecté en parallèle, un parafoudre a une haute impédance. Lorsque la surtension transitoire apparaît dans le système, l'impédance du dispositif diminue. Le courant de foudre est dérivé à travers le parafoudre, en contournant le matériel sensible.

Le parafoudre est un dispositif destiné à limiter les surtensions transitoires d’origine atmosphérique et à dériver les ondes de courant vers la terre, afin de limiter l’amplitude de cette surtension à une valeur non dangereuse pour l’installation électrique et l’appareillage électrique.

Le parafoudre élimine les surtensions :

• en mode commun, entre phase et neutre ou terre,
• en mode différentiel, entre phase et neutre.

En cas de surtension supérieure au seuil de fonctionnement, le parafoudre

• conduit l’énergie à la terre, en mode commun,
• répartit l’énergie dans les autres conducteurs actifs, en mode différentiel.

Les trois types de parafoudre

Parafoudre de type 1

Le parafoudre de type 1 est préconisé dans le cas particulier des bâtiments tertiaires et industriels, protégés par un paratonnerre ou par une cage maillée.

Il protège l’installation électrique contre les coups de foudre directs. Il permet d’écouler le courant de foudre « en retour » se propageant du conducteur de terre vers les conducteurs du réseau

Les parafoudres de type 1 sont caractérisés par une onde de courant 10/350 µs.

Parafoudre de type 2 

Le parafoudre de type 2 est la protection principale de toutes les installations électriques basse tension. Installé dans chaque tableau électrique, il évite la propagation des surtensions dans les installations électriques et protège les récepteurs.

Les parafoudres de type 2 sont caractérisés par une onde de courant 8/20 µs.

Parafoudre de type 3 

Ces parafoudres possèdent une faible capacité d’écoulement. Ils sont donc obligatoirement installés en complément des parafoudres de type 2 et à proximité des récepteurs sensibles.

Les parafoudres de type 3 sont caractérisés par une combinaison des ondes de tension (1,2/50 μs) et de courant (8/20 μs).

Définition normative des parafoudres

	Coup de foudre direct	Coup de foudre indirect
CEI 61643-11 (2011)	Classe I test	Classe II test	Classe III test
CEI 61643-11 (2011)	Type 1 :	Type 2 :	Type 3 :
EN/IEC 61643-11	Type 1	Type 2	Type 3
Former VDE 0675v	B	C	D
Type d'onde d'essais	10/350	8/20	1.2/50 + 8/20

Note 1: il existe des parafoudres + soit (B+C) combinant la protection des récepteurs contre les coups de foudre directs et indirects.
Note 2: les parafoudres peuvent aussi être déclarés en .

Fig. J18 – Définition normative des parafoudres

Caractéristiques des parafoudres

La norme internationale CEI 61643-11 (Parafoudres connectés aux systèmes basse tension - Exigences et méthodes d'essai) définit les caractéristiques et les essais des parafoudres connectés aux réseaux de distribution basse tension (cf. Fig. J19).

Caractéristiques communes

Uc : tension maximale de service permanent

C’est la tension efficace ou continue au delà de laquelle le parafoudre devient passant. Cette valeur est choisie en fonction de la tension du réseau et du schéma des liaisons à la terre.

Up : niveau de protection (à In)

C’est la tension maximale aux bornes du parafoudre lorsqu’il est passant. Cette tension est atteinte lorsque le courant qui s’écoule dans le parafoudre est égal à In. Le niveau de protection doit être choisi inférieur à la tenue en surtension des charges (cf. paragraphe 3.2). Lors de coups de foudre, la tension aux bornes du parafoudre reste généralement inférieure à Up.

In : courant nominal de décharge

C’est la valeur de crête d’un courant de forme d’onde 8/20 µs que le parafoudre est capable d’écouler 20 fois.

Parafoudre de type 1 

Pourquoi I_imp est-il important ?

La norme CEI 62305 exige une valeur de courant d'impulsion maximum par pôle I_imp de 25 kA. Pour assurer la protection de toute installation, le parafoudre doit être correctement dimensionné pour le courant maximum prévu. Attention de ne pas confondre le courant par pôle (25 kA) avec le courant total (100 kA pour un réseau 3P + N).

Iimp : courant impulsionnel de décharge

C’est la valeur de crête d’un courant de forme d’onde 10/350 µs que le parafoudre est capable d’écouler 5 fois.

Ifi : courant d’auto-extinction

Applicable uniquement à la technologie à éclateur.

C’est le courant (50 Hz) que le parafoudre est capable d’interrompre de lui-même après amorçage. Ce courant doit toujours être supérieur au courant de court-circuit présumé au point d’installation.

Parafoudre de type 2 

Pourquoi I_max est-il important ?

La différence entre I_max et I_n indique que le parafoudre fonctionne dans des conditions nominales près de ses limites. Plus I_max est élevé, pour une même valeur de I_n, plus les conditions de fonctionnement sont sûres, loin des limites de performance.

Imax : courant maximal de décharge.

C’est la valeur de crête d’un courant de forme d’onde 8/20 µs que le parafoudre est capable d’écouler 1 fois.

Parafoudre de type 3 

Uoc

Tension en circuit ouvert appliquée lors des essais de class III (type 3).

Fig. J19 – Caractéristique temps/courant d’un parafoudre à varistance

Les principales applications

Les parafoudres BT

Des dispositifs très différents, tant d’un point de vue technologique que d’utilisation, sont désignés par ce terme. Les parafoudres basse tension sont modulaires pour être facilement installés à l’intérieur des tableaux BT.

Il existe aussi des parafoudres adaptables sur les prises de courant mais ces parafoudres ont une faible capacité d’écoulement.

Les parafoudres pour les circuits à courant faible

Ces dispositifs protègent les réseaux téléphoniques, les réseaux commutés ou d’automatisme (bus) contre les surtensions issues de l’extérieur (foudre) et celles internes au réseau d’alimentation (équipement polluant, manœuvre d’appareillage, etc.).

De tels parafoudres sont aussi installés dans des coffrets de distribution ou intégrés dans des récepteurs.