Qu’est-ce qu’un dispositif de protection contre les surtensions (SPD) ? Fonctionnement, types et applications

Que fait un dispositif de protection contre les surtensions ?

La foudre en est une source. Une décharge frappant à proximité d’un bâtiment peut induire une surtension dans son installation électrique sans même toucher le bâtiment lui‑même. Le démarrage ou l’arrêt de moteurs, de transformateurs ou d’autres charges électriques peut également engendrer des transitoires. Les câbles d’alimentation, les lignes de communication extérieures ainsi que les liaisons entre bâtiments méritent tous une attention particulière.

Un disjoncteur différentiel (DDR) présente des limites. Il ne maintient pas l’alimentation en cas de coupure de courant, ne régule pas une tension secteur constamment élevée et ne remplace pas la protection contre les surcharges ni contre les chocs électriques. Une perte du neutre entraînant une surtension prolongée constitue un problème distinct d’une surtension brève.

Cette fonction de base est décrite dans CEI 61643-01 , la norme relative aux exigences générales et aux méthodes d’essai pour les dispositifs de protection contre les surtensions basse tension.

Comment fonctionne un SPD ?

En fonctionnement normal, un parafoudre de puissance typique présente une impédance élevée sur ses voies de protection. Il ne consomme que très peu de courant et laisse l’alimentation fonctionner normalement. Lorsqu’une surtension survient, ses composants non linéaires se mettent à conduire, déviant le courant de surtension et limitant la tension. Après une surtension conforme à ses capacités, il retrouve son état normal.

Les composants communs comprennent varistances à oxyde métallique (MOV) , qui modifient leur résistance en fonction de la tension, et les tubes à décharge gazeuse ou les éclateurs, qui deviennent conducteurs lorsque leurs conditions de déclenchement sont atteintes. Différents schémas associent ces composants pour répondre à des besoins de protection variés.

Le schéma explique également pourquoi l’expression « il envoie tout à la terre » est une description incomplète. Un dispositif de protection différentielle (DDR) peut limiter la tension entre des conducteurs sous tension ainsi qu’entre un conducteur sous tension et la prise de terre de protection. Les chemins de mise à la terre requis dépendent de l’alimentation et de la configuration de la liaison à la terre.

Pour un parafoudre de puissance classique connecté en dérivation, le courant de charge ne traverse pas en permanence les modules de protection. L’appareil est raccordé en parallèle avec l’alimentation. Les protecteurs de signal peuvent présenter une configuration de raccordement différente.

Type 1, Type 2 et Type 3 : Des missions différentes

Le marquage de type indique une protection testée. Il est plus utile que la comparaison du chiffre maximal en kA figurant sur la face avant.

Un Type 1+2 L’appareil satisfait aux deux fonctions de test. Il peut regrouper plusieurs fonctions en un même point, mais la nécessité d’une protection supplémentaire en aval demeure tributaire de l’installation.

Par exemple, le CRESIN Page produit CSMS-A15 listes I _imp de 15 kA à 10/350 μs. Le modèle CSMS‑B40 en courant alternatif indique I _maximum de 40 kA à 8/20 μs. Ces valeurs ne permettent pas de classer les deux produits selon leur robustesse : les formes d’onde correspondent à des sollicitations différentes.

Ces descriptions utilisent la terminologie de la norme IEC. Ne présumez pas qu’une désignation de type conforme à la norme UL 1449 revêt exactement le même sens ; vérifiez la norme requise par le projet.

Associez le SPD au circuit

Un tableau de distribution AC, une chaîne photovoltaïque et une liaison RS485 peuvent tous nécessiter une protection contre les surtensions. Ils ne peuvent pas recourir au même dispositif simplement parce que chacun est exposé aux éclairs.

SPD pour alimentation électrique alternative Ils sont choisis en fonction de la tension d’alimentation, du système de mise à la terre et des modes de protection. Dans un tableau triphasé, la disposition du neutre est tout aussi importante que le nombre de phases.

Un logement similaire ne signifie pas la même obligation.

Le Gamme CC PV CSMS-B40 dispose de valeurs nominales en courant continu distinctes et fait référence à la norme IEC 61643‑31. Pour le choix des dispositifs de protection par rapport aux panneaux photovoltaïques, vérifiez la tension maximale en circuit ouvert de la chaîne d’éléments photovoltaïques à la température de conception la plus basse, ainsi que les exigences de configuration du fabricant.

Parafoudres de signal et de données Il convient d’effectuer une nouvelle série de vérifications : tension d’alimentation, bande passante, type de connexion et, le cas échéant, compatibilité avec l’alimentation par Ethernet (PoE). La protection de l’alimentation électrique d’une armoire de commande ne garantit pas la protection d’un câble de données extérieur pénétrant dans cette même armoire.

Réfléchissez aux connexions de l’équipement

Considérons une armoire de commande extérieure alimentée en courant alternatif, reliée par un câble RS485 à un capteur distant. Un dispositif de protection contre les surtensions (SPD) pour le réseau électrique assure la protection de la connexion d’alimentation. Quant au câble du capteur, il nécessite son propre examen et, le cas échéant, un dispositif de protection adapté à cette interface. Les deux solutions de protection dépendent d’un raccordement équipotentiel efficace. L’achat d’un SPD pour le courant alternatif de plus grande capacité ne suffit pas à fermer le chemin de signal non protégé.

Comment lire une étiquette SPD

Commencez par la tension et le mode de protection, puis examinez les caractéristiques relatives au courant de surtension. Se fier uniquement à la mention « 40 kA » laisse de côté une grande partie des informations nécessaires pour choisir un appareil.

Lisez une véritable étiquette de produit

Ceci Version CA du CSMS-B40 montre U _c 385 V, I _n 20 kA, I _maximum 40 kA et U _p ≤1,8 kV. Les valeurs de courant indiquent des charges d’impulsion. Elles ne signifient pas que l’appareil peut alimenter une charge de 40 kA.

Un U plus élevé _c n’est pas automatiquement un meilleur choix. Il doit être adapté au système, tandis que U _p doit toutefois continuer à assurer la protection requise de l’équipement. Vérifiez séparément le comportement aux surtensions temporaires : U _c Seul ne suffit pas à décrire la performance dans toutes les conditions de fourniture anormales.

Vérifiez également si le courant indiqué s’applique à un seul mode de protection, à une seule pôle ou à l’ensemble complet. Additionner les valeurs inscrites sur plusieurs cartouches peut aboutir à un total impressionnant, sans pour autant permettre une comparaison pertinente. Demandez les valeurs nominales exprimées selon la même base et dans les mêmes conditions d’essai.

L’installation et la protection des sauvegardes sont essentielles

La tension aux bornes de l’équipement dépend de bien plus que la valeur U déclarée par le parafoudre. _p . Les conducteurs de liaison augmentent la tension lors d’une surtension à montée rapide. Des liaisons courtes et directes ainsi que des liaisons équipotentielles efficaces constituent donc une mesure de protection, plutôt que de simples finitions.

Utilisez le schéma de câblage correspondant à la version exacte. La configuration 3+1 ci‑dessous diffère du produit à quatre pôles photographié plus haut. Ce sont les désignations des bornes et le schéma interne qui déterminent les raccordements ; la seule taille du boîtier n’en est pas suffisante.

La protection de secours intervient en cas d’un autre type d’événement : un défaut sur la branche du SPD. L’installation peut recourir à un fusible coordonné, à un disjoncteur, à un protecteur de secours dédié ou à une protection intégrée. La protection amont existante peut être suffisante lorsque les conditions du fabricant sont respectées.

Le tableau CSMS-B40 AC indique un fusible de sauvegarde maximal de 125 A gL/gG . Il ne s’agit pas d’une consigne visant à installer un disjoncteur de 125 A sur chaque tableau, ni d’une autorisation de remplacer ce disjoncteur par un dispositif de 125 A. La combinaison admissible dépend des caractéristiques de l’appareil et du courant de défaut disponible.

de CRESIN Protecteur de sauvegarde CSCB a publié des valeurs nominales de 220/380 V CA. Les combinaisons PV CC nécessitent une confirmation distincte.

Ce qu’il faut vérifier avant de passer commande

Une demande d’information pertinente commence par les conditions d’installation. Adressez‑la au fournisseur :

• La tension alternative ou continue, la configuration de la mise à la terre et l’emplacement d’installation.
• L’exposition à la foudre et l’existence éventuelle d’un système de protection contre la foudre extérieur.
• L’équipement de protection, y compris les câbles d’entrée de signal ou de communication.
• Le courant de court-circuit prévisionnel et les dispositifs de protection amont existants.
• Le marché de destination, la norme requise et les exigences en matière de suivi.

Demandez ensuite la fiche technique du modèle précis, le schéma de raccordement, les conditions de protection et de redondance ainsi que les preuves d’essai pertinentes. Un numéro standard figurant sur une page web ne garantit pas l’ensemble des caractéristiques ou certifications pour chaque version.

Pour toute demande de remplacement, veuillez photographier le numéro de pièce complet, l’étiquette frontale ainsi que la disposition des bornes avant de passer commande. « CSMS‑B40 » désigne une famille comprenant des versions pour courant alternatif et pour courant continu photovoltaïque ; le nom de la famille seul ne constitue pas une spécification complète. Veuillez préciser la version de tension et la configuration afin d’éviter qu’un appareil physiquement similaire ne soit confondu avec un modèle interchangeable.

Notre Aperçu du laboratoire d’essais décrit les contrôles effectués sur les produits. Le Liste de contrôle du rapport d’essai SPD explique ce que les acheteurs devraient demander avant d’approuver une commande en gros.

Inspection et remplacement

Un SPD peut atteindre la fin de sa durée de vie alors que l’équipement connecté reste sous tension. Ne considérez pas que « la machine fonctionne encore » comme une preuve de la présence d’une protection contre les surtensions.

Vérifiez l’indication d’état du modèle lors de la maintenance courante et après un épisode d’augmentation significative connu. Sur les modèles courants à affichage vert/rouge, la couleur rouge signale que le remplacement est requis conformément aux instructions du produit. Un affichage vert ne garantit pas l’existence d’une mise à la terre, d’un câblage ou d’un système de protection complet.

Les contacts à distance peuvent transmettre une alarme à un système de surveillance. Ils indiquent un état défini ; ils ne mesurent pas la capacité résiduelle aux surtensions. CRESIN's Guide des indicateurs de défaillance et de signalisation à distance couvre cette fonction de maintenance.

Si un remplacement échoue à nouveau, recherchez la cause avant d’installer une autre cartouche. Vérifiez la tension d’alimentation, la version sélectionnée, les connexions ainsi que la coordination avec le dispositif de secours. Il n’existe pas d’intervalle de remplacement universel rendant ces vérifications superflues. Toute inspection ou tout remplacement impliquant des conducteurs exposés doit être effectué par du personnel qualifié, selon la procédure d’isolation requise.

Commencez par les détails du panneau

Veuillez transmettre à CRESIN la tension de votre système, la configuration de la mise à la terre ainsi que le schéma du tableau électrique. pour discuter d’un SPD adapté et de sa protection de secours. Ces précisions sont plus utiles qu’une simple demande de la valeur nominale maximale en kA.

Questions fréquentes