J’ai abordé une protection phare de l’installation électrique qui est le disjoncteur magnétothermique. Ce dernier est dédié à la protection des biens alimentés en électricité, contre les risques de surcharges et de court circuit. Mais il existe un autre danger, celui lié au phénomène météorologique qu’est la foudre. Pour s’en protéger, il y a un matériel à installer, le parafoudre.
- Mais comment fonctionne t-il?
- Quel sont les types de parafoudre?
- Comment brancher un parafoudre dans le tableau électrique?
Je vous propose un article complet sur le sujet, en vous détaillant plus particulèrement l’installation d’un parafoudre dans un tableau électrique avec la référence R9PLC de Schneider Electric.
Les dangers de la foudre pour l’installation électrique:
Mais avant de rentrer en détail et de parler matériel électrique, je vais revenir sur le phénomène météorologique et les dangers de la foudre vis à vis de l’installation électrique.
La foudre, phénomène électrique:
La foudre est un phénomène naturel qui fait appel aux mêmes notions que celles utilisées dans une installation électrique.
Il s’agit plus exactement celle de différence de potentiel ou tension.
Pour faire simple, quand certaines conditions sont réunies, les nuages peuvent se charger électriquement. Entre les nuages et la terre se créé une différence de potentielle qui amène la circulation du courant électrique. Cela se manifeste par un éclair lumineux et un coup de tonnerre: c’est la foudre.
Si vous avez un peu de temps et que vous voulez en savoir plus sur le phénomène, voici les explications de l’excellent Jamy et de l’équipe de “C’est pas sorcier!”
Les effets de la foudre sur l’installation électrique:
Ce qui nous intéresse ici, ce sont les impacts que peuvent avoir la foudre sur une installation électrique.
En frappant le sol, la foudre se comporte comme un générateur de courant électrique. De manière physique, cela créer une variation de champ électromagnétique, qui elle même créée des surtensions électriques.
Que se passe t-il concrètement sur une installation électrique?
La surtension est un signal électrique qui est injecté sur le réseau de distribution. Les logements qui sont reliés à ces réseaux vont être impactés à différents niveaux par cette surtension. Elle va provoquer des dégâts plus ou moins importants selon la valeur du signal.
En général, les appareils branchés sur le réseau de l’installation électrique qui sont équipés d’électronique réagissent mal à cette variation de tension. Les ordinateurs, box internet, téléviseur et l’électroménager peuvent tomber en panne à cause de la foudre.
Mais la foudre peut aussi provoquer des problèmes bien plus grave avec une détérioration de toute l’installation électrique, du tableau électrique et de l’habitation entière.
La foudre peut même entraîner un incendie.
Protéger l’installation électrique grâce au parafoudre: rôle, fonctionnement et branchement du parafoudre.
Pour protéger le matériel et l’installation électrique de manière générale contre les effets de la foudre, il faut installer un dispositif spécial, le parafoudre.
Principe de fonctionnement d’un parafoudre:
Le parafoudre est équipé d’un dispositif qui va permettre de détecter la surtension créée par la foudre.
Pour faire très simple, c’est une résistance reliée entre l’alimentation générale et la prise de terre de l’installation électrique.
En temps normal, cette résistance est très élevée. Elle empêche le courant électrique de passer.
Mais quand la foudre frappe le sol, la surtension qui passe au niveau de l’alimentation électrique générale va être détectée par le parafoudre qui va faire baisser la valeur de sa résistance. C’est le principe de la varistance.
Le courant électrique choisi alors le chemin le moins “résistant” et est dirigé vers la terre, au lieu de circuler dans l’installation électrique.
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Constitution d’un parafoudre pour tableau électrique:
Un parafoudre pour tableau électrique est constitué d’une première partie qui est en charge de la protection contre la surtension générée par la foudre.
Ce dispositif est indispensable puisque c’est le fonctionnement primaire du parafoudre. Il peut être conçu de deux manières différentes (débrochable ou monobloc) qui sont détaillés dans le chapitre suivant.
Le parafoudre doit être protégé par un disjoncteur, en amont de celui ci. Ce disjoncteur permet de déconnecter le parafoudre.
Ce disjoncteur est parfois intégré dans des parafoudres “prêts à installer”, comme le modèle R9PLC de Schneider Electric que je vous présente dans la suite de l’article.
Branchement électrique du parafoudre et norme NF C 15-100:
Pour remplir son rôle, le parafoudre est donc:
- Dans un premier temps relié à l’alimentation électrique générale de l’installation.
- La deuxième connexion électrique indispensable est celle à la prise de terre.
Ces différentes liaisons doivent répondre à des préconisations de la norme NF C 15-100.
Le parafoudre modulaire est installé dans le tableau électrique:
Compte tenu des différentes connexions nécessaires, le parafoudre est installé dans le tableau électrique. C’est donc un appareil modulaire.
Il se fixe au rail du coffret électrique avec le même principe de connexion qu’un disjoncteur ou encore qu’un interrupteur différentiel.
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Sa taille en module (largeur en pas de 18mm) dépend de la marque ou du type d’installation, monophasé ou triphasé.
Les connexions du parafoudre aux fils d’alimentation électrique (phase et neutre) et à la terre se font par vis.
Le parafoudre est relié à l’alimentation électrique:
Les deux conducteurs de phase et de neutre, provenant directement du disjoncteur d’abonnement (ou du bornier du tableau électrique) sont reliés aux bornes en amont du parafoudre.
A noter, comme je l’ai expliqué au dessus, que ce parafoudre doit être protégé par un disjoncteur. Si ce disjoncteur est intégré au parafoudre, la liaison se fait en direct au niveau des bornes en amont du parafoudre.
Si le parafoudre n’est pas équipé d’un disjoncteur, il faut en placer un avant. Dans ce cas, il faut installer un disjoncteur entre l’alimentation générale et le parafoudre.
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Raccordement à la terre du parafoudre:
En sortie du parafoudre, il y a une borne de connexion qui va se connecter directement au bornier de terre du tableau électrique
Chez certains fabricants, le fil de terre est intégré au parafoudre.
Longueur maximale de la liaison entre les borniers d’alimentation électrique et la terre:
La dernière préconisation de la norme NF C 15-100 à propos du branchement électrique concerne la longueur totale de fil entre le bornier d’alimentation et le bornier de terre.
Cette longueur ne doit pas dépasser 50cm.
Concrètement, dans les deux cas de figure précédemment évoqués, avec ou sans disjoncteur intégré au parafoudre, cela donne les deux schémas qui suivent.
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Choisir un parafoudre pour tableau électrique:
Le parafoudre pour tableau électrique se décline selon plusieurs critères:
- Le type.
- La capacité d’écoulement.
- Le système de maintenance en cas de déclenchement.
- Le nombre de bornes selon l’alimentation électrique.
Parafoudre de Type 1, 2 ou 3:
Il existe trois types de parafoudre avec des indices 1, 2 et 3.
- Le Type 1: Ce parafoudre, obligatoire sur tous les bâtiments équipés d’un paratonnerre, permet d’écouler les courants électriques apportés par la foudre de valeur importante.
- Le parafoudre de Type 2: C’est le parafoudre qui équipe les installations électriques résidentielles et qui sert à écouler les surtensions générées sur le réseau de distribution et qui arrivent jusque dans le logement.
- Le Type 3: Plus rare, c’est un parafoudre qui permet de réduire la surtension aux bornes des appareils très sensibles. Il doit être utilisé en complément d’un parafoudre de type 2. En effet, sa capacité à écouler les courants provoqués par la foudre est moins importante.
Capacité d’écoulement d’un parafoudre:
La foudre génère une surtension et un courant à évacuer qui peut varier.
Les valeurs de ce courant électrique dépendent généralement du niveau d’exposition à la foudre.
C’est les paramètres “In” et “Imax” qui déterminent cette valeur pour un parafoudre.
Il s’agit du courant qui peut être écouler par le parafoudre. Il s’exprime en kA ou kilo-Ampères.
Comment choisir la capacité d’écoulement pour un parafoudre?
C’est un paramètre difficile à évaluer mais voici quelques informations générales.
La foudre va générer un courant de décharge qui peut varier de 1kA à 100kA maximum.
Partant de ces niveaux, on peut estimer qu’il faut un parafoudre avec une capacité d’écoulement de 100kA.
Mais c’est une valeur maximale pour les chocs les plus violents. De plus, la foudre tombe très rarement sur les habitations mais plutôt sur les transformateurs, les pylônes ou encore les paratonnerres.
L’effet de la foudre qui va se propager dans les lignes d’alimentation électrique (et jusque dans l’habitation) est souvent amoindri.
En zone urbaine et peu exposée, on pourra donc choisir un parafoudre avec un courant d’écoulement de 10kA. En zone montagneuse ou le risque est plus élevé, il faudra choisir une valeur plus proche de 40kA.
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Parafoudre à cartouche débrochable ou modèle Monobloc:
C’est la seconde caractéristique importante du parafoudre.
Il s’agit ici d’un critère de maintenance.
En effet, une fois que le parafoudre a évacué la foudre, il n’est plus opérationnel.
Il y a alors deux possibilités:
- Le parafoudre est monobloc. Dans ce cas, il faut remplacer complètement le parafoudre par un modèle neuf. C’est un parafoudre qu’on peut aussi appeler à fin de vie. Cette information de fonctionnement est visible sur le parafoudre avec un indicateur de fonctionnement. Sur le modèle R9PLC dont je vais parler, c’est un indicateur rouge qui indique que le parafoudre a fonctionné et doit être remplacé.
- Le parafoudre est débrochable. C’est un modèle à cartouche (ou cassette) qui se démonte et se remplace. La maintenance est plus facile et rapide, dans la mesure ou on dispose d’une cassette de remplacement.
Parafoudre pour installation électrique monophasée ou triphasée:
Le dernier critère pour choisir un parafoudre dépend du type d’alimentation de l’installation électrique, monophasé ou triphasé.
Il faudra choisir un parafoudre en relation avec le nombre de pôles à protéger.
- Monophasé: 2 poles, phase et neutre.
- Parafoudre Tétrapolaire (pour alimentation triphasé): 4 pôles, 3 phases et un neutre.
Il y a un critère à prendre en compte dans le cas du parafoudre tétrapolaire, c’est la place qu’il va prendre dans le tableau électrique. Pour rappel, la largeur d’un parafoudre s’exprime en module, comme un disjoncteur.
Pour un parafoudre monophasé, il faudra compter généralement un espace de 2 modules pour un modèle avec disjoncteur intégré, identique à la place occupée par un interrupteur différentiel monophasé.
En triphasé, la taille des parafoudre est par contre beaucoup plus imposante. Il faut compter au moins 8 modules, pour une référence auto-protégée. Cela vient du fait que le parafoudre est équipé de la partie disjoncteur.
Sans auto-protection, un parafoudre triphasé occupe 4 modules de large
Le parafoudre est-il obligatoire?
La norme NF C 15-100 donne les indications quant à l’obligation d’installer un parafoudre pour protéger les installations électriques.
Cette obligation est liée à deux critères:
- Le niveau Kéraunique et la densité de foudroiement.
- La caractéristique et Le type d’alimentation du bâtiment concerné.
Le parafoudre doit être installé selon le niveau Kéraunique et la densité de foudroiement:
dans un premier temps, l’obligation d’installer un parafoudre se fait par un classement selon les départements Français.
Comme je l’ai indiqué ci dessus, cette obligation est issue de la norme NFC15-100. J’ai déjà rédigé un article sur le sujet (ici plus exactement) avec les départements Français dans lesquels l’installation d’un parafoudre dans le tableau électrique est obligatoire.
Le classement des départements se fait en fonction de deux indices de mesure:
- La densité de foudroiement qui représente le nombre d’impacts de foudre par an et par kilomètre carré. Il est représenté par l’indice Ng.
- Le niveau Kéraunique qui indique le nombre de jour d’orage par an. Il est représenté par l’indice Nk.
Voici la carte de France du classement en fonction du Niveau Kéraunique (carte issue du guide l’officiel de l’électricité de Promotelec).
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De manière générale, les installations électriques situées dans départements dont le niveau Kéraunique est strictement supérieur à 25 doivent être équipées d’un parafoudre.
Pour les curieux et ceux qui veulent aller plus loin sur les moyens de quantifier les impacts de foudre et de calculer le niveau Kéraunique, allez voir le site MétéOrage. Il permet de suivre en temps réel l’activité orageuse en France et même au niveau Mondial. C’est une bonne façon de s’apercevoir du nombre impressionnant de décharges électriques par jour!
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Le parafoudre est obligatoire selon le type de bâtiment:
Le niveau Kéraunique n’est pas le seul critère à prendre en compte. Dans certains cas, quelque soit la valeur de ce niveau NK, il faut un parafoudre.
C’est le cas de tous les bâtiments équipés d’un paratonnerre.
Le type d’alimentation du bâtiment rentre aussi en ligne de compte:
- Alimentation Basse Tension entièrement ou partiellement aérienne.
- Alimentation Basse Tension par une ligne entièrement sousterraine.
Enfin, la continuité de service est aussi très importante. Dans certains milieux ou l’électricité est vitale (exemple les hôpitaux), l’installation d’un parafoudre peut être obligatoire.
Récapitulatif en fonction du niveau Kéraunique et du type de bâtiment:
- Tous les bâtiments équipés d’un paratonnerre doivent être protégés par un parafoudre.
- Pour une alimentation basse tension par une ligne entièrement ou partiellement aérienne:
- Si le niveau Kéraunique est inférieur à 25, le parafoudre n’est pas obligatoire.
- Si le niveau Kéraunique est supérieur à 25, le parafoudre est pas obligatoire.
- Pour une alimentation basse tension par une ligne entièrement sous terraine, le parafoudre n’est pas obligatoire.
Exemple d’installation de parafoudre dans un tableau, modèle Schneider Electric R9PLC:
Pour mettre en pratique les informations ci dessus, voici un exemple de mise en place d’un parafoudre Schneider Electric.
Il s’agit du modèle de la gamme Resi9 avec la référence Schneider R9PLC.
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Parafoudre Schneider Electric Resi9 R9PLC, caractéristiques techniques:
Spécifications techniques:
- Type de parafoudre: Type 2.
- Alimentation: Monophasé 1P+N.
- Taille en module: 2.
- Référence: R9PLC.
- Maintenance: Parafoudre monobloc a fin de vie avec sécurité de fin de vie intégré.
- Courant nominal de décharge (In): 5kA.
- Courant maximal de décharge (Imax): 10kA.
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Un parafoudre Monobloc:
Ce parafoudre est un modèle à fin de vie.
Il n’y a pas de cartouche à remplacer. Quand la foudre traverse la référence R9PLC de Schneider Electric, celui ci doit être remplacé.
Pour l’indiquer, il y a un voyant mécanique rouge.
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A noter qu’il y a un dispositif de déconnexion intégré à la fin de vie qui empêche une remise en route.
Des accessoires pour faciliter la connexion dans le tableau électrique:
Côté connexion, le parafoudre est équipé de deux bornes à vis en amont pour le raccordement à l’alimentation.
Schneider Electric a imaginé plusieurs accessoires pour simplifier le branchement électrique avec:
- Un mini-peigne pour le raccordement à gauche d’un interrupteur différentiel XE, qui peut se démonter si besoin.
- Un bornier de terre en bas du parafoudre qui permet de relier le parafoudre directement à la prise de terre et de faire un pontage ensuite vers le bornier de terre du tableau électrique.
Installation du parafoudre Resi9 R9PLC dans un tableau électrique:
Pour bien visualiser la simplicité d’installation de ce parafoudre, voici un exemple sur “maquette” avec le matériel qui l’accompagne:
- Un coffret électrique 2 rangées Resi9.
- Un peigne horizontal XE.
- Un interrupteur différentiel XE.
- Des disjoncteurs XE.
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Connexion du parafoudre à l’alimentation électrique:
Pour cet exemple l’alimentation du parafoudre est directement reprise au niveau des borniers phase et neutre de l’interrupteur différentiel.
La connexion se fait avec le mini-peigne fourni avec le parafoudre.
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L’alimentation de l’interrupteur différentiel et le peigne de connexion ne se gênent pas puisqu’il y a un espace assez grand au niveau des bornes à cage de l’interrupteur différentiel.
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Le parafoudre est équipé du disjoncteur, la distance L2 est donc nulle. Il faut par contre compter la longueur du fil électrique pour la liaison L1.
Dans mon exemple, le bornier de phase est plus éloigné du parafoudre, c’est cette distance qui est prise en compte pour la longueur L1.
Branchement électrique du parafoudre à la terre:
Côté terre, le parafoudre est fourni avec une longueur de fil de terre souple qui permet de raccorder le parafoudre au bornier de terre du tableau électrique.
La longueur qui sépare le bornier de terre à la connexion du parafoudre représente L3.
Ensuite, il suffit de raccorder l’arrivée générale de terre sur le parafoudre en lui même.
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La borne inférieure permet de câbler une grosse section. La cablette de terre nue en 25mm2 ou un câble souple en 16mm2 connecté à la barrette de coupure de terre rentrent sans problème dans la borne de connexion.
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Mon avis sur le R9PLC de Schneider Electric:
Ce parafoudre Schneider Electric est facile à connecter.
Les différents éléments permettent une installation rapide. Le bornier de terre précâblé et connecté permet de gagner du temps. Il faut noter d’ailleurs sur ce point qu’il y a une cosse de 16mm2 fournie avec le parafoudre.
Questions courantes à propos du parafoudre:
Quelle est la différence entre parafoudre et un paratonnerre?
Le paratonnerre est un dispositif complémentaire au parafoudre.
C’est un dispositif physique installé en hauteur qui permet d’attirer la foudre et de l’évacuer vers la terre.
L’objectif est de protéger les bâtiments haut qui peuvent naturellement attirer la foudre. En effet, la foudre peut dégrader fortement un bâtiment et déclencher un incendie.
La Tour Eiffel est un bon exemple. Une flèche en métal qui culminer à plus de 300 mètres de haut. Elle est donc équipée d’un paratonnerre.
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Mais à la différence du parafoudre, le paratonnerre ne protège pas contre les effets indirects de la foudre, comme les perturbations électromagnétiques et les surtensions.
Ainsi un bâtiment équipé d’un paratonnerre devra être équipé d’un parafoudre. C’est d’ailleurs une obligation de la norme NF C 15-100.
Pourquoi le disjoncteur de branchement “ouvert” ne suffit pas à protéger contre les effets de la foudre?
Couper le disjoncteur de branchement principal: Voici une manipulation que vous faîtes peut être à votre domicile quand il y a de l’orage.
C’est effectivement une bonne idée sur le papier puisqu’en mettant le disjoncteur principal sur la position 0, on isole l’installation électrique du réseau
Mais on ne se protège pas pour autant des effets de la foudre.
En effet, un disjoncteur n’est pas en capacité d’empêcher un niveau de surtension équivalent à celui imposé par la foudre.
Les contacts métalliques, même si ils sont séparés physiquement, sont proches. La foudre peut “traverser” le disjoncteur de branchement général même si celui a été o mis sur la position 0.
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Un assureur peut il imposer l’installation d’un parafoudre?
A ma connaissance et au moment ou j’écris cet article, les assureurs n’imposent pas encore dans leur contrat d’assurance l’obligation d’installer un parafoudre dans le tableau électrique.
Peut on installer un parafoudre facilement même si le tableau électrique est déjà câblé?
Difficile de répondre à une question comme celle ci par l’affirmation ou la négation.
Il faut dans un premier temps faire un diagnostic de l’existant.
L’installation électrique est elle équipée d’une prise de terre? Comme je l’ai expliqué dans cet article, le parafoudre est relié à la prise de terre qui doit donc exister.
Ensuite, il faut vérifier la place disponible dans le coffret existant.
Enfin, il faut prendre en compte la longueur de fil maximale entre les borniers d’alimentation et le bornier de terre, 50cm maximum.
Pourquoi doit-on protéger un parafoudre avec un disjoncteur?
Lorsque la foudre travers le parafoudre, celui ci se met en court circuit.
Sans disjoncteur permettant de couper le passage du courant électrique, l’alimentation de l’installation électrique serait reliée à la terre en permanence.
Le disjoncteur permet d’isole le parafoudre du reste de l’installation électrique.
Dans certains parafoudre, le disjoncteur est intégré (c’est le cas du modèle Schneider Electric que je vous ai présenté ci dessus).
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Dans d’autres cas, il faut prévoir d’ajouter un disjoncteur entre l’alimentation électrique et le parafoudre.
Le parafoudre doit il est protégé par un interrupteur différentiel 30mA?
Le parafoudre ne doit pas être protégé par un interrupteur différentiel.
En effet, celui ci pourrait être détérioré par le passage de la foudre et rendre inopérant le parafoudre installé en aval de l’interrupteur différentiel.
Achat et prix des parafoudres pour tableau électrique:
Le parafoudre est un matériel du tableau électrique bien spécifique.
Si on peut le trouver sur internet, il faut pour ce matériel se tourner de préférence vers les distributeurs de matériel électrique.
C’est la cas par exemple ici chez Rexel avec toutes les références de parafoudres de la marque Schneider Electric.
Côté prix, difficile de donner une fourchette restreinte car la gamme est assez étoffée.
Pour un parafoudre simple pour une installation électrique résidentielle, il faut compter une centaine d’euros. Pour les modèles triphasés plus évolués, la facture monte beaucoup plus avec plusieurs centaines d’euros à la clé.
Conclusion:
J’espère avoir été complet avec cet article sur le parafoudre modulaire pour tableau électrique.
Voici un résumé de ce qu’il faut retenir:
- La foudre, phénomène naturel, produit des effets induits sur les lignes d’alimentation électrique et endommage ces dernières. Le parafoudre permet de protéger des dégâts occasionnés.
- L’installation est obligatoire vis à vis de la norme NF C 15-100 et dépend de chaque département.
- Il se branche dans le tableau électrique, entre l’alimentation électrique générale et la prise de terre, avec une longueur maximale de 50cm.
- Le parafoudre est associé obligatoirement à un disjoncteur qui peut être intégré avec le parafoudre.
Si jamais vous avez des demandes et besoin d’informations complémentaires, pour choisir votre parafoudre par exemple, vous pouvez faire votre demande dans les commentaires de cet article.
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