Configuration SPD 3+1 vs 4+0 : laquelle est la meilleure pour les systèmes TT et TN ?

• Mode de protection 4+0
• Mode de protection 3+1
• Comparaison des principes de fonctionnement du canal N-PE
• Guide de sélection pour les systèmes de mise à la terre TN-S et TT
• Système de mise à la terre TT
• Points clés à retenir
• Questions fréquentes (FAQ)
• Nous contacter

GUIDE TECHNIQUE | SÉCURITÉ ÉLECTRIQUE

Normes de référence : CEI 61643-01:2024 , CEI 61643-11:2025

Avertissement : Toutes les conclusions relatives au câblage doivent être examinées par un ingénieur électricien qualifié. Il n’existe pas de solution universellement supérieure. Le choix dépend du système de mise à la terre, des conditions de tension en cas de défaut et de la qualité de la mise à la terre du site. Pour obtenir des conseils plus spécifiques à l’application concernant le dimensionnement des dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) et des solutions de protection, veuillez consulter Solutions CRESIN SPD Dimension de l’analyse du noyau : modes de protection (L-N / L-PE / N-PE), plutôt que classement subjectif des performances.

Définition de base des deux topologies de mode de protection ; exemple matériel pratique : le parafoudre CSMS‑B40 est compatible avec les boîtiers mécaniques à 3P+1 et à 4 pôles, ce qui permet une mise en œuvre flexible des modes de protection 3+1 et 4+0. De plus amples informations sur les spécifications du produit et les options de configuration sont… disponible ici .

Remarque : Un boîtier à 4 pôles n’équivaut pas à un mode de protection 4+0 ; un boîtier 3P+N n’équivaut pas à un mode de protection 3+1. Le nombre de pôles du boîtier correspond au nombre de bornes, tandis que le mode de protection décrit les chemins de connexion des composants internes. 

Mode de protection 4+0 

Composants internes : 4 varistances MOV

Chemins de protection : L1-PE, L2-PE, L3-PE, N-PE (tous les conducteurs actifs reliés directement à la terre de protection, protection en mode commun)

Trajet L-PE : Connexion directe du parafoudre sans composants en série

Trajet N-PE : Varistor MOV connecté entre les bornes N et PE

Mode de protection 3+1 

Composants internes : 3 varistances L‑N MOV + 1 tube à décharge gazeuse N‑PE (GDT)

Chemins de protection : L1-N, L2-N, L3-N, N-PE, L-PE ; la protection est assurée par la combinaison en série de L-MOV-N et de N-GDT-PE (protection en mode combiné définie dans la norme IEC 61643‑11:2025).

Trajet L-PE : connexion en série de l’arresteur de surtension L-N et du déclencheur à gaz N-PE

Trajet N-PE : Tube à décharge gazeuse, qui maintient une impédance élevée sous la tension de fréquence industrielle et ne conduit que lors des transitoires de surtension.

Comparaison des principes de fonctionnement des canaux N PE 

Pour la configuration 4+0, la liaison N‑PE fait appel à une varistance MOV. Elle présente un courant de fuite modérément élevé en conditions normales de fonctionnement. Sa tolérance à la tension de décalage de fréquence industrielle est limitée ; une tension N‑PE prolongée accélère le vieillissement du composant. Elle offre une réponse d’atténuation rapide aux surtensions et convient aux applications où le potentiel N‑PE reste proche de zéro, comme les systèmes TN‑S avec liaison équipotentielle du neutre côté transformateur.

Pour la configuration 3+1, la liaison N‑PE fait appel à un tube à décharge gazeuse GDT. Il offre une impédance d’isolement quasi infinie en régime normal et peut supporter de fortes surtensions transitoires entre N et PE, dues aux défauts à la terre. La réponse aux surtensions est de type décharge déclenchée. Cette solution convient aux cas où des écarts de potentiel N‑PE importants, induits par des défauts, peuvent se produire, notamment dans les systèmes TT et les systèmes TN‑S présentant une mauvaise mise à la terre. 

Guide de sélection pour les systèmes de mise à la terre TN‑S et TT 

⚠ L’examen par un ingénieur est obligatoire avant toute mise en service sur site. Prenez en compte la surtension transitoire du système (TOV), la qualité de la mise à la terre ainsi que l’adaptation de la protection de secours par disjoncteur sectionneur (SCB).

Système de mise à la terre TN-S

Les configurations 4+0 et 3+1 sont toutes deux applicables aux systèmes TN‑S.

La configuration 4+0 assure des chemins directs pour les varistances L‑PE et N‑PE, avec un potentiel N‑PE proche de zéro au point de liaison du transformateur. Si la liaison neutre‑PE se dégrade sur le site et qu’une tension de décalage N‑PE persistante apparaît, la varistance N‑PE subira une dégradation accélérée.

La configuration 3+1 assure une protection en mode différentiel complet (L‑N) ainsi qu’en mode commun (N‑PE, GDT), conforme à la norme IEC 61643‑11:2025. Lorsque vous choisissez cette option, veillez toujours à vérifier dans la fiche technique du parafoudre la valeur Up de la protection en mode série L‑PE.

La vérification sur site doit comprendre la mesure de la tension N‑PE au tableau de distribution principal, en conditions de charge. Un disjoncteur différentiel à 4 pôles doit être utilisé pour une configuration 4+0, tandis qu’un disjoncteur différentiel à 3 pôles est requis pour une configuration 3+1. La valeur Uc correspondant à chaque mode de protection doit également être vérifiée.

Système de mise à la terre TT

Le schéma 3+1 est la configuration privilégiée pour les systèmes TT. Les systèmes TT intègrent des électrodes de terre locales indépendantes. En cas de défaut phase‑terre, le varistor N‑PE peut supporter d’importantes surtensions transitoires entre N et PE, tandis que la protection L‑PE est assurée par la topologie en mode combiné en série définie par la norme.

L’application de la configuration 4+0 dans les systèmes TT comporte des risques critiques. Lorsque des défauts à la terre se produisent, le varistor N‑PE est exposé en permanence à une tension de décalage à la fréquence du réseau, ce qui entraîne une défaillance prématurée des composants et des risques potentiels d’incendie par court-circuit.

La vérification sur site doit comprendre le contrôle de la résistance de l’électrode de terre locale, la confirmation de la capacité de tenue aux surtensions transitoires N‑PE du varistor GDT 3+1 N‑PE, ainsi que le respect strict des exigences relatives aux contraintes de surtension transitoire définies dans la norme IEC 61643‑11. 

Points clés à retenir

1. Il n’existe pas de configuration « meilleure » universelle. Le choix est déterminé par les contraintes liées au mode de protection dans le système de mise à la terre, et non par la supériorité intrinsèque des composants.
2. Pour les systèmes TT, la configuration 4+0 présente un risque élevé en raison des contraintes liées à la fréquence du réseau sur le varistor N‑PE. La topologie 3+1 est privilégiée, car son déphasageur GDT N‑PE résiste aux tensions de décalage N‑PE induites par une défaut à la terre.
3. Pour les systèmes TN-S, les deux configurations sont viables :
4. Remarque importante : Un boîtier physique à 4 pôles n’est pas équivalent à un mode de protection 4+0. Veuillez toujours consulter les fiches techniques du fabricant afin de confirmer la déclaration du mode de protection interne et la valeur Up pour le fonctionnement en mode combiné.
5. Tous les câblages et le choix des dispositifs de protection contre la foudre (SPD) doivent être examinés par un ingénieur électricien qualifié, conformément aux codes d’installation locaux ainsi qu’aux exigences normatives de la norme IEC 61643‑01:2024 / IEC 61643‑11:2025.

Questions fréquentes (FAQ)

Quelle est la principale différence entre les modes de protection SPD 4+0 et 3+1 ?

La principale différence réside dans la conception du chemin de protection N‑PE. Un parafoudre 4+0 utilise des varistances MOV pour l’ensemble des chemins de protection, y compris le N‑PE, assurant une protection directe en mode commun. Un parafoudre 3+1 emploie des varistances MOV L‑N associées à un GDT N‑PE, offrant une protection en mode combiné avec une tolérance accrue aux surtensions temporaires entre le N et le PE.

4+0 ou 3+1, lequel est préférable pour tous les systèmes de mise à la terre ?

Non. Il n’existe pas de configuration SPD universellement supérieure. Le choix dépend du système de mise à la terre, des conditions de surtension transitoire (TOV), de la qualité de la mise à la terre et des exigences d’installation. La configuration 3+1 est généralement privilégiée pour les systèmes TT, tandis que les configurations 4+0 et 3+1 peuvent toutes deux être adoptées dans les systèmes TN‑S après une évaluation technique appropriée.

Pourquoi 3+1 est-il recommandé pour les systèmes de mise à la terre TT ?

Les systèmes TT utilisent des électrodes de terre locales indépendantes. Lors de défauts à la terre, de fortes surtensions transitoires entre le neutre et la protection contre les surtensions peuvent apparaître. Le GDT N‑PE intégré dans un dispositif de protection contre les surtensions 3+1 offre une impédance d’isolement élevée en fonctionnement normal et est capable de supporter ces surtensions temporaires, réduisant ainsi le risque de défaillance prématurée des composants.

Un boîtier d’organe de protection contre la foudre à 4 pôles peut-il être considéré comme un mode de protection 4+0 ?

Non. Le nombre de pôles ne concerne que la configuration physique des bornes. Un boîtier à 4 pôles ne signifie pas automatiquement que le parafoudre utilise une topologie de protection 4+0. La conception des connexions internes et le mode de protection doivent toujours être confirmés au moyen de la fiche technique du fabricant.

Que faut-il vérifier avant de choisir un parafoudre pour les systèmes TN‑S ou TT ?

Avant la sélection, les ingénieurs doivent vérifier :

• Type de système de mise à la terre (TN-S, TT ou autres configurations)
• Conditions de surtension temporaire du système (TOV)
• Tension N-PE en conditions normales et de défaut
• Résistance de l’électrode de terre
• Paramètres SPD Uc et Up
• Coordination des dispositifs de protection contre les courts-circuits de secours (SCB)

Nous contacter

Le choix du mode de protection SPD approprié exige une évaluation approfondie du système de mise à la terre, des conditions de défaut et de l’environnement d’installation. CRESIN propose des solutions professionnelles de protection contre les surtensions ainsi que un support technique adaptés à divers scénarios d’application.

Pour une orientation personnalisée dans le choix des SPD ou pour une consultation sur votre projet, Veuillez contacter l’équipe d’ingénierie de CRESIN. .