« UN PARATONNERRE PROTÈGE UNE STRUCTURE, UN PARAFOUDRE PROTÈGE SES RÉSEAUX ÉLECTRIQUES »
SPF – Système de protection contre la foudre
Afin de protéger une structure contre la foudre, un Système de protection contre la foudre doit être conçu conformément aux normes de protection foudre (NF EN 62305, NF C 17-102, UTE C 15-443…)
Ce SPF est constitué d’éléments assurant la protection de l’intégrité de la structure : c’est l’installation extérieure de protection contre la foudre, et assurant l’équipotentialité afin de limiter les conséquences de l’impact de foudre sur les systèmes intérieurs : c’est l’installation intérieure de protection contre la foudre
IEPF – Installation extérieure de protection contre la foudre
Fonction
l’IEPF est la partie extérieure du SPF destinée à capter, conduire et écouler le courant de foudre vers le sol
Sa fonction est donc de préserver l’intégrité de la structure en faisant suivre aux courants de foudre un chemin dont l’impédance est maîtrisée afin qu’il soit le passage privilégié de la foudre
L’IEPF est constituée :
> D’un système de capture destiné à être le point d’impact privilégié de la foudre
> De conducteurs de descente assurant l’écoulement des courants de foudre vers le sol
> D’une prise de terre assurant la dissipation de ces courants en limitant les risques pour les systèmes et les personnes à proximité des installations
Dispositif de capture – Les paratonnerres
Différentes systèmes permettent la capture des impacts de foudre sur une structure. Les solutions existantes sont les suivantes :
> Cage maillée extérieure mise en place autour de la structure à protéger
> Cage maillée naturelle composée de la structure métallique du bâtiment ou des armatures métalliques du béton armé interconnectées à cet effet
> Pointes captrices mise en place sur les points d’impacts privilégiés déterminés par les méthodes normées de protection (modèle électro-géométrique, angle de protection)
> Fils tendus mis en place au dessus des éléments à protéger
> Paratonnerres à dispositif d’amorçage (PDA) régis par la norme NF C 17-102, applicables sur certaines installations
Dispositif de descente
Des conducteurs doivent permettre d’écouler les courants de foudre entre les points d’impact et le sol
Ces conducteurs de descente doivent être dimensionnés et suffisamment nombreux afin de réduire les risques d’amorçages avec les masses métalliques des installations et les rayonnements électromagnétiques liés au passage des courants
Ils peuvent être choisis parmi les éléments suivants :
> Descentes constituées de conducteurs foudre dédiés
> Descentes constituées de la structure naturelle du bâtiment : poteaux métalliques, ferraillage du béton armé
Réseau de terre
Afin d’assurer l’écoulement des courants de foudre dans le sol sans mettre en danger les installations et les personnes, un réseau de terre adapté doit être dimensionné
Il peut être composé :
> de prises de terre locales, de « disposition A », constituées d’électrodes de terre radiales ou verticales dimensionnées selon les caractéristiques du sol
> de boucles de terre, de « disposition B », constituées par un conducteur de ceinturage de terre enterré à au moins 80% (boucle à fond de fouille)
Les radiers en béton armé permettent aussi un écoulement diffus des courants de foudre
Les prises de terre d’un site ou d’une structure doivent être interconnectés pour réduire les risques liés aux différences de potentiels entre éléments métalliques d’une même installation
Le positionnement de ces conducteurs est très important pour réduire les risques de tensions de pas et de contact liés à la foudre
IIPF – Installation intérieure de protection contre la foudre
Fonction
partie intérieure du SPF qui réalise l’équipotentialité des conducteurs métalliques et évite les étincellages dangereux
L’installation intérieure de protection contre la foudre a pour objectifs d’empêcher l’apparition d’étincelles dangereuses dans la structure à protéger, dues à l’écoulement du courant dans l’installation extérieure de protection contre la foudre ou dans les éléments conducteurs de la structure.
Les étincelles peuvent apparaître entre l’installation extérieure et les
composants suivants:
> les installations métalliques
> les systèmes intérieurs
> les éléments conducteurs extérieurs et les lignes pénétrant dans la structure
Equipotentialité directe
Afin d’éviter les différences de potentiels dangereuses entre l’IEPF et les autres composants métalliques de l’installation, des connexions directes sont mises en place
Celles-ci permettent d’assurer que l’ensemble des masses métalliques ainsi reliées montent en potentiel de manière homogène durant l’impact de foudre
Cet équilibrage de potentiel permet de réduire les risques pour les équipements comme pour les personnes
Equipotentialité pour les réseaux électriques : Les parafoudres
Afin de protéger contre les risques d’étincelages dangereux liés aux surtensions conduites dans les réseaux électriques et de protéger les équipements électriques et électroniques de l’installation contre ces surtensions temporaires, des moyens d’équipotentialité sont également nécessaires
Face aux principes mêmes d’exploitation de ces systèmes, une connexion directe à la terre n’est pas envisageable. Une mise à la terre indirecte est donc mise en place : les parafoudres
Ces équipements permettent, le temps de l’écoulement des courants de foudre, d’assurer l’équilibre de potentiel entre les conducteurs sous tensions et les masses des installations
Ils limitent alors les surintensités dans les réseaux électriques et électroniques et réduisent les surtensions aux bornes des équipements à des valeurs acceptables
Leur dimensionnement et leur mise en place est complexe mais permet, par une application optimisée des règles de conception d’assurer la protection :
> contre le risque d’incendie face aux surtensions conduites
>contre les dysfonctionnements ou dégradations de matériels liés aux surtensions induites par le rayonnement de foudre
Isolation
L’isolation électrique entre l’IEPF et les parties métalliques de la structure peut être dimensionnée pour éviter les étincelages dangereux par le calcul d’une distance de séparation « s »
Le respect de cette distance permet d’éviter de connecter des éléments métalliques situés intégralement à l’extérieur ou à l’intérieur de l’installation sans risquer un amorçage avec les conducteurs de capture et de descente
Mesures de protection contre l’IEMF – Impulsion électromagnétique de foudre
Zones de protection contre la foudre – ZPF
La norme NF EN 62305-4 définit des zones de protection foudre suivant la protection assurée autour et dans une installation. La conception de la protection foudre mène à définir ces zones pour une installation afin de garantir sa sécurité et la protection d’éléments sensibles.
Zones extérieures
ZPF 0 Zone mise en danger par les champs électrique et magnétique non atténués et par des chocs sous le courant plein ou partiel de la foudre. Une ZPF 0 se subdivise en :
ZPF 0A zone mise en danger par des coups de foudre directs par des chocs sous le courant plein ou partiel de foudre et par le champ magnétique total de foudre
ZPF 0B zone protégée contre les coups de foudre directs. Zone mise en danger par des coups de foudre directs par des chocs sous le courant partiel de foudre et par le champ magnétique total de foudre
Zones intérieures (protégées contre les coups de foudre directs)
ZPF 1 Zone où les chocs sont limités par le partage du courant et par des parafoudres aux frontières. Le champ électromagnétique de foudre peut être atténué par un écran spatial
ZPF2…n Zone où les chocs peuvent être très limités par le partage du courant et par des parafoudres aux frontières. Le champ électromagnétique de foudre est généralement atténué par un écran spatial additionnel
Ecrans magnétiques et cheminements
Des protection des réseaux internes et des équipements sensibles peuvent être mises en place par l’utilisation d’écrans spatiaux, d’écrans dédiés aux réseaux et de parafoudres coordonnés.
L’ensemble de ces éléments protège contre les champs magnétiques rayonnés et contre les chocs conduits
> L’écran spatial (structure métallique, maillage, ferraillages ligaturés, bardages…) atténue les champs magnétiques dus aux impacts directs de foudre et réduit les chocs internes
> L’écran des réseaux internes (câbles écrantés, chemins de câbles écrantés) minimise les chocs induits dans l’installation
> Le cheminement des réseaux internes peut également être conçu afin de minimiser les boucles d’induction et réduire ainsi les surtensions induites
> L’écran des réseaux externes pénétrant dans la structure réduit les surtensions transmises aux réseaux internes
> Les parafoudres coordonnés réduisent les effets des chocs extérieurs et internes en limitant les surtensions dans l’ensemble des réseaux