Parafoudre Type 1+2 : quand utiliser une protection combinée contre la foudre et les surtensions ?

Un parafoudre Type 1+2 — également appelé parafoudre de classe B+C — combine dans un seul module l’écoulement d’une partie du courant de foudre et la protection contre les surtensions induites. Ce guide explique dans quels cas un parafoudre combiné est plus approprié que des étages de protection séparés, où il s’intègre dans une architecture de protection en cascade et quels paramètres déterminent son choix.

Parafoudres Type 1 et Type 2 : rappel de la classification

La norme IEC 61643-11 classe les dispositifs de protection contre les surtensions basse tension en courant alternatif selon des classes d’essai correspondant au type de surtension qu’ils doivent supporter. Les parafoudres Type 1 sont testés avec un courant impulsionnel (Iimp) de forme d’onde 10/350 μs, qui simule une partie du courant de foudre. La forme d’onde 10/350 μs présente un temps de montée relativement lent (10 μs jusqu’à la crête) et une longue traîne (350 μs jusqu’à la demi-valeur), ce qui reflète la durée d’un coup de foudre direct. Les parafoudres Type 2 sont testés avec un courant nominal de décharge (In) et un courant maximal de décharge (Imax) selon une forme d’onde 8/20 μs, représentative des surtensions induites par la foudre et les manœuvres, avec un front plus rapide et une durée plus courte.

Le contenu énergétique des deux formes d’onde diffère d’environ un ordre de grandeur. Une impulsion 10/350 μs de 12,5 kA apporte nettement plus de charge et d’énergie spécifique qu’une impulsion 8/20 μs ayant le même courant de crête. C’est pourquoi les éléments de protection Type 1 sont généralement plus volumineux ou utilisent une technologie à éclateur capable de supporter une durée plus longue. Cette différence d’énergie explique techniquement pourquoi un appareil combiné n’est pas simplement un module Type 2 de calibre supérieur : ses composants internes sont sélectionnés et agencés pour résister aux deux profils d’onde sans dégradation.

Cette distinction a une incidence directe sur l’emplacement d’installation. Un parafoudre Type 1 est installé à l’origine de l’installation, au niveau de l’entrée principale du bâtiment, où il peut écouler une partie du courant de foudre direct arrivant par l’alimentation ou le réseau de mise à la terre. Un parafoudre Type 2 est installé plus en aval, dans des tableaux secondaires ou à proximité des équipements sensibles, là où la surtension a déjà été partiellement atténuée et où la tension résiduelle est plus faible. Ensemble, ces deux niveaux constituent une architecture de protection en cascade.

L’ancienne classification VDE utilisait les termes classe B et classe C pour ce que l’IEC 61643-11 appelle aujourd’hui respectivement Type 1 et Type 2. L’expression classe B+C désigne donc un appareil combiné Type 1+2. Les deux terminologies restent courantes dans les documentations produits et désignent la même catégorie d’appareils. Une comparaison détaillée est disponible dans le guide de sélection Type 1 vs Type 2.

Qu’est-ce qu’un parafoudre Type 1+2 (classe B+C) ?

Un parafoudre Type 1+2 est un dispositif combiné qui satisfait, dans un seul module, à l’essai de courant impulsionnel Type 1 (Iimp, 10/350 μs) ainsi qu’aux essais Type 2 de courant nominal et maximal de décharge (In et Imax, 8/20 μs). En pratique, l’appareil intègre des éléments de protection conçus à la fois pour une partie du courant de foudre à forte énergie et pour les surtensions induites répétitives, moins énergétiques, qui peuvent suivre.

L’intérêt principal de cette combinaison est de simplifier l’installation. Dans une cascade conventionnelle à deux niveaux, un parafoudre Type 1 est monté dans le tableau général de distribution, tandis qu’un parafoudre Type 2 séparé est installé dans un tableau secondaire en aval. Le parafoudre combiné Type 1+2 regroupe les deux fonctions dans un seul appareil au niveau du tableau principal, ce qui réduit la longueur de câblage, l’espace occupé dans le tableau et l’effort de coordination entre les étages.

La conception interne d’un parafoudre combiné utilise généralement des éclateurs haute énergie ou des varistances dimensionnées pour supporter l’impulsion 10/350 μs sans dégradation, tout en assurant le niveau de protection (Up) plus bas attendu d’un appareil Type 2 pour les équipements en aval. Le dispositif de déconnexion thermique et l’indicateur d’état fonctionnent comme sur un module Type 2 standard et permettent de signaler la fin de vie pour la maintenance.

Une architecture interne courante associe un éclateur ou un étage à varistance haute énergie pour la fonction Type 1 à un étage à varistance pour la fonction Type 2. Les deux niveaux sont intégrés de façon à ce que le composant haute énergie absorbe l’essentiel de l’impulsion de foudre, tandis que l’étage à varistance plus fin limite la tension résiduelle à une valeur Up inférieure. Dans les modules utilisant uniquement des varistances, les composants sont dimensionnés, grâce à leur capacité énergétique globale, pour satisfaire les deux formes d’onde d’essai, et la déconnexion thermique est calibrée pour résister aux sollicitations répétitives 8/20 μs caractéristiques du service à long terme.

Remarque : « classe B+C » et « Type 1+2 » décrivent la même catégorie d’appareil. La terminologie VDE (classe B, C) est antérieure à la classification IEC 61643-11 (Type 1, Type 2), et les deux appellations apparaissent encore dans les fiches techniques des fabricants et les spécifications de projets.

Quand choisir un parafoudre combiné plutôt que des étages séparés

Le choix entre un parafoudre combiné Type 1+2 et des étages Type 1 et Type 2 séparés dépend de plusieurs facteurs à évaluer pour chaque installation.

Contraintes d’espace. Un parafoudre combiné occupe un seul bloc sur rail DIN au lieu de deux appareils séparés placés à des emplacements différents. Dans les tableaux généraux compacts ou les armoires extérieures préfabriquées où l’espace disponible est limité, l’appareil combiné est souvent la solution la plus pratique. Cela est particulièrement pertinent pour les projets de rénovation dans lesquels l’ajout d’un second étage dans un tableau secondaire n’est pas possible.

Point d’entrée unique des surtensions. Lorsqu’un bâtiment possède un seul point d’arrivée de l’alimentation et que le système de protection contre la foudre (LPS) est relié à la borne principale de terre à cet endroit, un parafoudre combiné installé à l’entrée peut traiter à la fois une partie du courant de foudre direct et les surtensions induites qui se propageraient autrement vers l’aval. Dans cette topologie, le besoin d’un étage Type 1 séparé en amont est réduit.

Longueur de câblage et coordination. Dans une cascade à deux étages, l’impédance de découplage entre les parafoudres Type 1 et Type 2 dépend de la longueur des conducteurs qui les séparent. L’IEC 61643-11 exige une longueur minimale de conducteur entre les étages — typiquement 10 m, ou un dispositif de découplage validé — afin d’assurer un partage correct de l’énergie. Lorsque cette longueur ne peut pas être obtenue, un parafoudre combiné supprime ce problème de coordination en réunissant les deux fonctions dans un même module.

Coût et complexité. Un seul module combiné réduit le nombre d’appareils, de protections de secours et de connexions, ce qui peut diminuer le coût d’installation et simplifier la maintenance. Si un étage Type 2 en aval reste prévu pour des charges sensibles, l’appareil combiné du tableau principal assure le premier niveau, tandis que le Type 2 du tableau secondaire fournit un second niveau de coordination avec un Up plus faible.

Projets de rénovation et de mise à niveau. Dans une installation existante où un parafoudre Type 2 est déjà présent dans le tableau principal mais où l’exposition à la foudre a augmenté — par exemple après l’ajout d’un système structurel de protection contre la foudre ou la construction d’un bâtiment voisin plus élevé — remplacer le Type 2 par un parafoudre combiné Type 1+2 constitue une solution de mise à niveau pratique, sans exiger davantage d’espace dans le tableau ni un deuxième emplacement d’installation. La protection de secours et le câblage existants peuvent généralement être conservés si le format des bornes et les exigences de protection de secours du nouveau module sont compatibles.

Exemples d’applications

Les scénarios suivants illustrent des cas dans lesquels un parafoudre combiné est couramment sélectionné.

Tableau général de distribution d’un bâtiment tertiaire

Dans un bâtiment tertiaire de taille moyenne avec un seul transformateur et un tableau général basse tension, un parafoudre Type 1+2 est installé à l’arrivée. Le système de protection contre la foudre du bâtiment est relié à la borne principale de terre, ce qui permet à une partie du courant de foudre de pénétrer par le conducteur de terre. Le parafoudre combiné écoule ce courant au point d’entrée. En aval, des parafoudres Type 2 installés dans les tableaux secondaires protègent les charges sensibles telles que les équipements informatiques, les commandes HVAC et les drivers LED.

Armoire extérieure (télécommunications ou recharge de véhicules électriques)

Les armoires extérieures destinées aux stations de télécommunications, aux bornes de recharge pour véhicules électriques ou aux systèmes de signalisation routière sont exposées aux effets directs de la foudre, car elles sont généralement installées en zone ouverte. Leur agencement interne compact laisse peu de place à une cascade en deux étages. Un parafoudre de classe B+C installé à l’arrivée de l’armoire fournit dans un seul module la capacité d’écoulement d’une partie du courant de foudre et la protection contre les surtensions induites, protégeant ainsi l’alimentation, la carte de commande et l’interface de communication à l’intérieur de l’enveloppe.

Tableau principal d’un site industriel

Dans une installation industrielle équipée d’un poste de transformation dédié, le tableau principal peut recevoir une partie du courant de foudre par le câble d’alimentation ou par le système structurel de protection contre la foudre du bâtiment. Un parafoudre combiné installé dans le tableau principal traite ce point d’entrée, tandis que des parafoudres Type 2 séparés au niveau des centres de commande moteurs (MCC) et des armoires d’automatisme assurent une protection coordonnée en aval. L’appareil combiné simplifie l’agencement du tableau principal et réduit l’étude de coordination nécessaire entre le poste et le premier niveau de protection.

Coordination de la protection en cascade

Un parafoudre Type 1+2 ne remplace pas toute l’architecture en cascade : il remplace le premier ou les deux premiers niveaux au tableau principal. Le principe de protection en cascade est défini dans l’IEC 62305 à travers les zones de protection contre la foudre (LPZ), qui décrivent la réduction progressive de la menace liée aux surtensions à mesure que l’on avance vers l’intérieur de l’installation.

Dans ce modèle, la zone LPZ 0 représente l’environnement extérieur exposé directement à la foudre. À la frontière LPZ 0→1, un parafoudre Type 1 ou Type 1+2 est installé afin de réduire la menace liée à une partie du courant de foudre jusqu’au niveau des surtensions induites. À la frontière LPZ 1→2, un parafoudre Type 2 réduit encore la surtension résiduelle jusqu’à un niveau compatible avec la tenue des équipements sensibles.

Un parafoudre combiné placé à la frontière LPZ 0→1 réalise dans un seul module la réduction d’énergie correspondant aux deux premiers niveaux. Lorsque les équipements sensibles sont situés loin en aval, un parafoudre Type 2 supplémentaire à la frontière LPZ 1→2 reste recommandé afin d’obtenir le Up le plus faible possible aux bornes des équipements. La coordination entre l’appareil combiné et le Type 2 aval suit les mêmes principes de découplage qu’une cascade classique : l’appareil en amont prend en charge la partie haute énergie, tandis que l’appareil en aval limite la tension résiduelle.

Le partage d’énergie entre les étages dépend des caractéristiques d’impédance dynamique des deux parafoudres pendant leur conduction. Lorsqu’une surtension arrive, l’appareil combiné amont commence à conduire à sa tension d’amorçage et écoule la majeure partie du courant de surtension vers la terre. L’onde de tension résiduelle poursuit sa propagation vers le parafoudre Type 2 aval, qui la limite à un niveau inférieur. Une longueur de conducteur de 10 mètres entre les étages crée un découplage inductif permettant aux deux appareils de partager l’énergie sans qu’un étage n’en absorbe une part excessive. Lorsque cette longueur est disponible, la cascade fonctionne comme prévu ; sinon, une inductance de découplage peut remplacer la longueur de conducteur manquante.

Principaux paramètres de sélection

Lors de la spécification d’un parafoudre Type 1+2, les paramètres ci-dessous doivent être examinés en complément des critères classiques de sélection d’un Type 2.

La tension maximale de service continu (Uc) doit être choisie avec la même marge que pour un appareil Type 2, en tenant compte de la tension nominale du réseau et de l’exposition aux surtensions temporaires. Le niveau de protection (Up) d’un parafoudre combiné est généralement comparable à celui d’un module Type 2, ce qui constitue un avantage par rapport à un Type 1 pur, dont le Up tend à être plus élevé en raison de la technologie à éclateur. Un Up plus bas au tableau principal peut réduire, voire supprimer, la nécessité d’un second étage de coordination lorsque les équipements en aval disposent d’une tenue impulsionnelle modérée.

Le temps de réponse d’un parafoudre combiné mérite également d’être pris en compte. Les appareils Type 1 à éclateur présentent un délai d’amorçage fini avant le début de la conduction, tandis que les Type 2 à varistance commencent à écrêter la tension presque instantanément. Un parafoudre combiné utilisant une technologie à varistance pour sa partie Type 2 apporte la rapidité associée à la protection Type 2, tandis que les composants haute énergie prennent en charge l’impulsion 10/350 μs de plus longue durée. La réponse globale est généralement plus rapide que celle d’un Type 1 autonome à éclateur, ce qui améliore la protection des équipements électroniques sensibles en aval.

Le courant impulsionnel (Iimp) est le paramètre qui distingue un parafoudre combiné d’un Type 2 standard. Une valeur typique de 12,5 kA par pôle correspond au minimum spécifié par l’IEC 61643-11 pour l’essai Type 1, et les appareils combinés atteignent ou dépassent couramment cette valeur. Pour les installations fortement exposées à la foudre, une valeur Iimp plus élevée peut être sélectionnée en fonction du niveau de protection contre la foudre (LPL) défini dans l’IEC 62305.

Questions fréquentes