Focus sur les parafoudres

Les parafoudres pour applications particulières
Historiquement, les marchés des parafoudres portent sur la protection des réseaux basse tension ou des réseaux de communication. Au fil des années, les nouvelles technologies émergentes ont fait naître des marchés appelant ce besoin en nouveaux types de parafoudres. Les fabricants ont développé des gammes pour protéger ces nouveaux appareils à l’électronique relativement fragiles. Les principaux domaines sont la protection du solaire photovoltaïque, l’éclairage LED, les bornes de recharges de véhicules électriques IRVE et du stockage d’énergie.

Le photovoltaïque 

Le solaire photovoltaïque a été très porteur, provoquant un déploiement parfois anarchique, mais les normes ont désormais permis de stabiliser ce marché. Avec le soutien des gouvernements au développement des énergies renouvelables, on a assisté à l’émergence de fermes solaires de grande dimension ainsi qu’à la multiplication des installations résidentielles. C’est un marché qui va nécessairement croître, compte tenu des obligations environnementales autour des bâtiments BEPOS et de l’application de la RE2020 en résidentiel individuel et collectif.  

« L’une des dernières évolutions porte sur la puissance. Historiquement, les tensions de fonctionnement des onduleurs étaient de 800 à 1000 V alors que maintenant, nous atteignons des matériels pouvant absorber jusqu’à 1 500 V, notamment pour les fermes solaires, explique Christian Macanda, responsable produit groupe Citel. Il faut savoir que le prix des parafoudres d’une installation représente à peine 1 % du total. Compte tenu des montants engagés, les électriciens préfèrent assurer le coup et en installer. » Comme il n’y a pas d’obligation à mettre des parafoudres sur les sites domestiques, c’est à l’installateur de décider d’installer ou non ce matériel. Et la grande majorité des professionnels le font. « Le surcoût est dérisoire et c’est devenu quasiment automatique », précise Christian Macanda. 

Finder, moins connu que Citel ou Dehn dans la surtension, fabrique pourtant ses propres parafoudres dans ses usines. « Nous avons une gamme complète de parafoudres. C’est vrai que pour nous, c’est un complément à notre catalogue afin que l’électricien puisse tout acheter chez Finder. Nous proposons des parafoudres DC et des parafoudres AC type 2 ou type 1 +2 », explique Julien Bard responsable technique chez Finder. 

« Chez ADEE, nos clients sont les installateurs petit tertiaire et les distributeurs spécialisés en photovoltaïque. Souvent, ces installateurs créent leur propre pack », explique Jérôme Marcuz, chef produit protection foudre. Pour la partie AC de l’installation, ADEE propose des parafoudres classiques. « Pour ceux qui veulent gagner du temps, nous construisons dans notre atelier un petit coffret qui comprend les étiquetages normatifs, le disjoncteur, le sectionneur et le parafoudre. Cependant, pour la partie DC, nous avons un parafoudre pour les applications inférieures à 600 V et un autre jusque 1000 V. Nous développons un produit pour atteindre 1 500 V DC », ajoute-t-il. 

Dans les gammes, les fabricants proposent des parafoudres débrochables pour procéder facilement au changement en cas de défaillance. Pour économiser du temps d’installation, et la fiabilité étant très importante, les fabricants d’onduleurs de petites et moyennes puissances intègrent la fonction parafoudre directement dans l’onduleur. « Autrefois, sur ce marché, nous vendions les appareils aux installateurs alors que maintenant, nous les vendons également aux fabricants d’onduleurs. La technologie est la même, mais le produit est différent », ajoute Christian Macanda. 

Cette philosophie d’intégrer le parafoudre dans l’onduleur est cependant réservée aux petites puissances. D’un point de vue technique, ce n’est pas idéal, car la règle de compatibilité électromagnétique CEM n’est pas vraiment respectée : la protection et l’équipement protégé ne sont pas séparés. Pour les moyennes et grandes puissances, les parafoudres externes de type « classique » restent bien évidemment indispensables. 

Les ventes de parafoudres en France sont stables sur le photovoltaïque, un marché pourtant en nette croissance. Ceci peut s’expliquer par des prix toujours plus bas, avec l’émergence forte d’une concurrence de produits à bas prix. Il faut comprendre que le parafoudre protège des appareils, produits et machines qui peuvent valoir des centaines de milliers d’euros. Cette course au prix bas n’est pas souhaitable, pour les fabricants comme pour les utilisateurs. Les responsabilités sont engagées et cette tendance peut être nocive pour tous. 

Citel – Parafoudre photovoltaïque Type 2 600Vdc – 40 kA

Protection de l’éclairage LED 

Citel s’est rapidement imposé comme le leader national, voire international, sur la protection des éclairages LED extérieurs type candélabre. La France a adopté la LED plus lentement que les autres pays européens, technologie pourtant moins énergivore et donc plus économique pour les communes. Mais le coût de l’énergie grimpant en flèche, les municipalités vont devoir vite s’adapter. 

« Il faut savoir que nous mettons un parafoudre de petite taille par candélabre LED d’une valeur d’une vingtaine d’euros et qui s’intègre directement en bas des mâts, dans les boîtes de jonctions », précise Christian Macanda, Citel. « Protection LED pour candélabre : 7P31 et 7P32. Il s’agit d’appareils encastrés avec un témoin lumineux pour indiquer que la varistance est hors service. Ce sont des type 3 IP65 encastrés en pied de mât, avec une version unipolaire (phase – neutre) ou 1 +1 (varistance – éclateur).  

L’avantage est sa taille compacte qui lui permet de s’insérer dans tous les mâts du marché. Le modèle est à choisir en fonction de son application finale, selon le régime de neutre. À savoir TT pour le 7P31 et TNS pour le 7P32 », ajoute Julien Bard, Finder 

Les parafoudres sont des protections contre les phénomènes de surtensions transitoires, brèves, qui sont dus aux problèmes de foudre ou les surtensions de manœuvre sur le réseau. « Pour les problèmes de surtension temporaires ou permanentes, Citel a développé une gamme dédiée, le POP (Powerline Overvoltage Protection). Ces problèmes de longue durée ou permanents sont extrêmement rares en Europe occidentale, mais plus fréquents en Afrique, par exemple. En revanche, il existe le problème de rupture de neutre dans l’éclairage urbain : lorsque l’on distribue du triphasé et que le neutre est déconnecté. Il n’y a plus de référence entre les phases et cela crée des tensions baladeuses, déséquilibrées. Les raisons sont souvent dues à un mauvais câblage, des intempéries ou des accidents lors de travaux de voiries », pointe Christian Macanda, Citel. Le nombre de références pour couvrir les besoins de protection des surtensions pour les candélabres est faible. Par exemple, chez ADEE, la fonction est remplie par un parafoudre à base de varistances et éclateurs élaborés en France (réf. 60 102). « Le VARIO® EP répond aux besoins de protection en pied de candélabres grâce à un encombrement réduit. Il s’intègre dans des coffrets très compacts (mât de diamètre <90 mm). Sa profondeur est inférieure à 40 mm sans excroissance avant », explique Jérôme Marcuz, chef produit protection foudre.
C’est un marché dynamique, d’autant que les mairies s’attellent véritablement au renouvellement des réseaux d’éclairage.

Citel -Parafoudre compact triphasé type 2 (ou 3) DAC15CS-30-400 Protection Mode Commun/ Différentiel – Module débrochable – Télésignalisation

Infrastructure de recharge de véhicule électrique IRVE 

L’IRVE est un marché naissant. La protection technique n’est pas particulière, il s’agit de parafoudres standards. En revanche, l’aspect ergonomique et dimensionnel est très important. « Nous intervenons au niveau des bornes de recharge pour protéger l’électronique sensible. La place étant imitée en raison du design, nous proposons des parafoudres deux fois plus compacts. Typiquement, un parafoudre triphasé pour un tableau standard fait 72 mm de façade, le même pour une borne IRVE fait 36 mm et 18 mm en monophasé (gamme DAC15C). Mais la technologie reste la même », précise Christian Macanda.

La difficulté pour les fabricants spécialistes du parafoudre est un marché très éparpillé, avec une concurrence très forte. Les fabricants de bornes IRVE, dont les généralistes : ABB, Hager, Legrand ou encore Schneider ont leur propre gamme de parafoudre intégrée à leurs bornes. Ce marché ne peut être qu’un marché de seconde monte pour les spécialistes, sauf pour les fabricants d’IRVE 

« Nous montons des parafoudres classiques en mono ou triphasé avec des tailles relativement compactes pour s’intégrer quasiment partout à l’intérieur de la borne. Le type 1 ne fait que 71 mm de largeur et se place derrière le paratonnerre. Seul un électricien habilité peut procéder à l’installation du matériel », explique Julien Bard , Finder. 

L’avantage d’une borne de recharge est de disposer de place. Les parafoudres utilisés ne sont pas dédiés à cette application. Format classique, voire débrochable. « Nous intégrons le déconnecteur associé dans le produit. En fin de vie, le parafoudre ne doit pas mettre l’application en défaut. Sans cela, on ajoute soit un disjoncteur, soit un fusible en amont du parafoudre pour que celui-ci s’isole en créant le défaut. C’est un parafoudre type 2 +3 tétrapolaire avec déconnecteur associé intégré (réf. 174103) adapté à la protection de tête dans les installations tertiaires et à la protection de proximité des équipements sensibles en milieu industriel. Le niveau de protection est de 1,5 KV, ce qui correspond à la norme », confirme Jérôme Marcuz. 

En revanche, il existe un marché périphérique aux bornes de recharge pour particuliers. Ce sont les stations de recharge forte puissance pour le transport urbain électrique comme les bus. Ces bornes disponibles dans les dépôts ou centres spécifiques distribuent du 800 volts DC. « Le point critique porte sur la distance entre l’unité d’alimentation et le point de charge, qui sont souvent séparés de plusieurs dizaines de mètres. Il faut donc un parafoudre à chaque bout de la ligne. C’est un marché très spécifique, mais très intéressant techniquement », ajoute Christian Macanda, Citel. 

Autres applications spéciales 

Jeu de barres de puissance
Chez Finder comme chez Citel et Dehn, il existe des parafoudres qui viennent se clipser directement sur les jeux de barres en cuivre de 40 mm. Ces modèles sont particulièrement utilisés en l’Allemagne, car c’est la norme. « La puissance ne change pas, car le courant reste standard avec en nominal 8 – 20 kA le courant de décharge sera compris entre 20 et 50 kA et en onde 10/350 entre 60 et 100 kA. Ils ont un boîtier spécifique avant leur compteur qui est en jeu de barres. Mais cela reste très marginal chez Finder. Nos commerciaux en vendent sur demande et je signale qu’il s’agit de nos propres matériels », souligne Julien Bard. 

Stockage de l’énergie ESS (Energy Storage Solution)
Le stockage de l’énergie dans des batteries de haute puissance se fait sur les sites éoliens ou les fermes photovoltaïques. L’un des risques à prendre en compte est l’éventuelle défaillance due aux surtensions transitoires générées par la foudre ou par les manœuvres. Le coût de ces installations et l’importance du fonctionnement des équipements rendent leur perte de service inacceptable. « Le point critique est la protection des batteries. Du fait de la tension de fonctionnement DC maximale très élevée de l’installation (jusqu’à 1 500 Vdc) et des courants de courts-circuits maximaux, un parafoudre spécifique est nécessaire, en conformité avec la future norme IEC61643-41 (tests pour parafoudre DC). Nous installons des parafoudres DC de type 2 équipé de modules débrochables. Les tensions maximales de fonctionnement sont 500, 800, 1 200, jusqu’à1500 Vdc », précise Christian Macanda.

Réseaux de données
« Pour la protection de l’alimentation des équipements sensibles, ADEE utilise des diodes avec une tension de protection très basse de 0,75 kV (contre 1,5 traditionnellement) et un temps de réaction très court. Cette technologie, baptisée Fusadee NXT® est très intéressante pour la protection de l’alimentation électrique du cœur des systèmes informatiques et des équipements communicants qui ont une importance stratégique dans beaucoup d’activités de nos jours : réseaux informatiques, ou encore domotiques (détection, alarmes, bus de commandes) », explique Jérôme Marcuz, d’ADEE. De son côté, Dehn propose le parafoudre combiné BLITZDUCTORconnect qui protège les circuits de mesure, de contrôle ainsi que les bus de communication et de télécommunications contre les dommages causés par la foudre et les surtensions. Avec une capacité de décharge de courant de foudre élevée (10/350 µs) de 3 kA (total) et de faibles niveaux de protection, cette nouvelle génération de parafoudres est parfaitement adaptée à la protection des équipements terminaux. 

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