LE POINT SUR… Protéger les installations à risque contre les surtensions dues à la foudre

Chaque année, plusieurs centaines de milliers d’impacts de foudre sont recensés sur le territoire français. © PxHere

La foudre est un phénomène atmosphérique naturel qui peut dans certains cas s’avérer dangereux selon l’exposition. Chaque année, plusieurs centaines de milliers d’impacts de foudre sont recensés sur le territoire français. Ils peuvent être à l’origine de décès, d’incendies et de dégâts conséquents sur les équipements électroniques et électriques. Pour les installations les plus sensibles, comme les ICPE, les sites Seveso, les entrepôts de stockage, les silos agricoles, les datacenters ou les sites industriels, les risques peuvent impacter lourdement l’exploitation et la protection foudre est essentielle pour garantir leur bon fonctionnement dans le temps. Les parafoudres, qui protègent les installations électriques et de communication contre les surtensions, permettent de garantir la continuité de service des équipements et des installations.

Les équipements de protection contre la foudre restent le seul moyen pour garantir une protection efficace des biens et des personnes contre ses effets. Pour bien comprendre les enjeux, il faut distinguer deux éléments : le foudroiement direct et les surtensions transitoires, qui constituent l’effet indirect du foudroiement sur les réseaux d’énergie et de communication.

Les conséquences directes pour les ICPE (installations classées pour la protection de l’environnement), les sites Seveso, les silos ou les entrepôts de stockage de composants sensibles sont des explosions, des incendies ou des dégradations majeures. Les conséquences indirectes sont des mises hors service des systèmes de sécurité du fait de surtensions, ce qui peut entraîner des conséquences graves.

Que dit la loi ?
Pour les ICPE et les bâtiments à risque, l’enjeu est d’abord réglementaire, comme l’explique Christian Macanda, responsable produit du Groupe Citel : « L’arrêté d’octobre 2010, corrigé par l’arrêté de mai 2015, rend obligatoire pour tout ICPE une évaluation préalable du risque foudre. Une grande campagne a été engagée pour mettre à niveau l’ensemble des ICPE, avec le déploiement d’une procédure Qualifoudre et une certification F2C. »

Christian Macanda, responsable produit du Groupe Citel. © Citel

La procédure Qualifoudre se déroule en quatre étapes. Elle démarre par une analyse du risque foudre, en réalisant un audit selon les dispositions prévues par la norme NF EN 62305-2. Si l’installation n’est pas conforme, il faut réaliser une mise à niveau du site, via l’étude technique des moyens de protection contre les phénomènes directs et indirects. Vient ensuite la phase de mise en œuvre des solutions choisies. Enfin, la conformité de l’installation est vérifiée. La certification F2C, menée par les bureaux de contrôle, se base essentiellement sur la vérification.

De nouvelles applications à risque
Le risque foudre et surtensions peut entraîner des dégâts dans les installations sensibles comme les ICPE, les sites Seveso, mais pas uniquement, explique Emmanuel Braunschvig, directeur général de Raycap SAS : « Le développement des applications de stockage d’énergie par batteries, en technologie électro-chimique principalement, peut être la cause d’incendies difficiles à maîtriser. » Pour les sites industriels de procédés et les infrastructures télécoms à l’image des datacenters, les risques sont liés aux pertes de revenus.

Emmanuel Braunschvig, directeur général de Raycap SAS. © Raycap

Une protection adaptée aux spécificités des installations
La perception de la protection peut varier et évoluer selon l’exposition et la localisation d’un bâtiment ou d’une application. En fonction de ces paramètres, il sera établi une classification qui va déterminer ou non la nécessité de réaliser une analyse de risque foudre (ARF). Florent Ivankovics, responsable commercial secteurs Nord et Est France, Mersen souligne : « Les sites présentant des risques et classés pour la protection de l’environnement (ICPE) sont directement concernés. L’ARF va permettre de cibler et codifier les protections nécessaires pour garantir une protection optimale contre les phénomènes atmosphériques. À l’inverse, il est aussi possible de trouver d’autres bâtiments ou équipements soumis à d’autres contraintes de protection, là ou une ARF n’oblige aucune protection spécifique contre les effets directs. »

Les bâtiments qui demandent une certaine continuité de service avec une perte économique importante en cas d’interruption de leur activité doivent être équipés et protégés contre les variations de tensions et les effets indirects. « C’est le cas des datacenters, des hôpitaux ou d’autres bâtiments avec des contraintes de continuité de service et situés dans des zones où le risque kéraunique est faible ou moyen. On retrouve alors un point commun, la protection des biens et des personnes », poursuit Florent Ivankovics.

Florent Ivankovics, responsable commercial secteurs Nord et Est France. © Mersen

La spécificité des ICPE est que ces sites sont très formalisés et réglementés. Pour les non-ICPE, les paratonnerres ne sont pas obligatoires, sauf pour les immeubles de grande hauteur. Leur installation dépend de la volonté des décideurs.

Les règles évoluent
Pour les surtensions transitoires, les réseaux basse tension sont régis par la norme NF C 15-100. Dans certains cas, l’installation de parafoudres est obligatoire, comme nous l’explique Christian Macanda : « Cela dépend du type de réseau de distribution extérieur – obligatoire pour les réseaux aériens et non obligatoire pour les réseaux souterrains –, et du niveau kéraunique, qui représente le nombre de jours d’orage par an, progressivement remplacé par la valeur Ng (densité de foudroiement) qui matérialise la fréquence de la foudre. Si, pour ces deux critères, l’installation est en ligne aérienne et le foudroiement est élevé, il est obligatoire d’installer des parafoudres. »

Par ailleurs, la réglementation évolue, précise l’expert : « La NF C 15-100 est en cours de transformation et les aspects liés à la foudre devraient être modifiés. Pour tous les sites professionnels, la norme va s’intéresser aux conséquences : risque pour la vie humaine, risque de perte de patrimoine culturel, risque économique, risque sur les personnes pour les IGH (immeubles de grande hauteur, ndlr) et risque de perte de service public. » Autrement dit, tous les sites professionnels vont rapidement être rattrapés par la réglementation et auront l’exigence d’installer des parafoudres à l’origine, contrairement au domestique et au petit tertiaire, qui seront toujours dépendants d’une estimation du risque.

Privilégier une approche globale
Une approche globale basée sur les différentes normes liées à la foudre est prise en compte dès la conception de l’installation. « Il est important de se rapprocher d’experts qualifiés dans la protection foudre car les installations deviennent de plus en plus complexes, avec parfois différents bâtiments reliés entre eux, différentes tensions au sein des réseaux, la cohabitation sur un même site de réseaux en courants alternatif et continu, comme c’est le cas pour le stockage par batteries, et également avec des réseaux courants faibles, ce qui rend plus complexe la bonne coordination globale de la protection surtensions », explique Emmanuel Braunschvig.

Par ailleurs, les installations industrielles de plus fortes puissances, où les courants de court-circuit peuvent être très élevés, ajoutent des contraintes dans la sélection des parafoudres. « Du point de vue des parafoudres, Raycap recommande d’utiliser des produits certifiés par des organismes de test indépendants afin d’assurer une complète confiance dans la conformité et la sécurité des produits installés, en particulier pour les installations critiques », précise l’expert.

Protéger les bâtiments contre les effets directs
Lorsque le risque de foudre est élevé, il est nécessaire de protéger le bâtiment avec une première étape de protection contre le contact direct avec la foudre, détaille Florent Ivankovics : « Un paratonnerre à dispositif d’amorçage va être placé en extérieur sur la partie la plus haute de l’installation. Cette première étape de protection aura la capacité de créer un périmètre de protection sur l’installation. » Le paratonnerre sera placé en toiture au plus haut de l’installation et relié directement à la terre par l’intermédiaire d’un mât et d’une descente située le long de la façade.

Mettre en place une protection interne performante
« Le PDA doit obligatoirement être associé à une seconde étape de protection interne, par l’intermédiaire d’un parafoudre de Type 1 »
, poursuit Florant Ivankoviks. Ces parafoudres sont un organe de protection robuste qui sera en mesure d’écouler une forte capacité d’énergie directement vers la terre. « Lorsqu’un dispositif de capture externe n’est pas obligatoire, nous préconisons tout de même l’intégration d’un parafoudre de Type 2, qui sera en mesure de protéger les installations contre les phénomènes indirects ou non atmosphériques (les moteurs, les manœuvres du réseau, les batteries de condensateurs, etc.). En fonction de sa capacité de décharge, le placement du parafoudre peut évoluer entre le tableau de distribution générale (TGBT) et le tableau divisionnaire », poursuit l’expert.

Parafoudre TERRA avec information de l’état de la terre via un voyant tricolore. © Mersen

Sans oublier la terre…
Enfin, Mersen préconise une troisième étape de protection afin d’augmenter le niveau de sécurité, comme l’explique Florent Ivankovics : « La terre est un paramètre particulièrement important car c’est le chemin le plus rapide pour écouler l’énergie générée par la foudre. Sans la garantie d’une bonne terre, nous diminuons fortement le niveau de protection d’une installation. Nous proposons des contrôleurs de mise à la terre afin d’avoir un regard direct sur son état. » Néanmoins, selon Christian Macanda, « l’efficacité des systèmes parafoudres dépend essentiellement de la qualité de leur raccordement au réseau de masse de l’installation ».

Choisir les technologies les plus adaptées

Parafoudre Raycap Protec T1S de Type 1+2 25kA compact et débrochable. © Raycap

Pour des installations sensibles où les caractéristiques des parafoudres sont plus exigeantes, il faut bien choisir la technologie la plus pertinente, conseille Emmanuel Braunschvig : « Pour des parafoudres de Type 1 avec des besoins de capacité d’écoulement foudre élevés, des technologies peuvent être plus adaptées. D’autres technologies permettent de rendre les produits plus compacts quand l’espace dans les armoires et coffrets est limité. Enfin, dans certains cas, des technologies bien précises sont favorisées, notamment des parafoudres à varistances pour l’intégration dans les réseaux en courant continu. » Grâce à son intégration verticale, Raycap maîtrise les différentes technologies, confie Emmanuel Braunschvig : « Nos éclateurs et nos varistances sont développés et produits en interne. Cela permet une fiabilité et des performances accrues. »

Les nouveautés produits

Parafoudre pour caméra extérieure de vidéosurveillance IP. © Citel

Côté Citel, le remplacement de la gamme de parafoudres AC s’achève, explique Christian Macanda : « Nous atteignons le remplacement total des plus de 1 000 références que compte la gamme AC cette année. Les principales différences sont l’esthétisme, la capacité de décharge et la tenue au courant de court-circuit accrues, et l’amélioration de la qualité globale. Par ailleurs, 100 % de nos produits sont certifiés. Nous proposons d’autres nouveautés, comme les parafoudres autoprotégés intégrant une protection fusible complémentaire, ou le monitoring des parafoudres (Smart SPD), qui permet d’anticiper leur maintenance. Enfin, nous avons dévoilé des nouveautés produits correspondant aux nouveaux marchés du parafoudre : photovoltaïque, stockage d’énergie, éclairage led extérieur, vidéosurveillance IP et IRVE. »

Parafoudre pour réseau BT triphasé avec fusible intégré (SPDI). © Citel

De son côté, Raycap a lancé de nombreuses nouveautés produits en 2021 et poursuit le mouvement en 2022, confie Emmanuel Braunschvig : « Nous avons lancé des parafoudres de Type 1+2 très compacts, avec des capacités d’écoulement très élevées, prévus notamment pour être intégrés dans de petits coffrets extérieurs, où la place est limitée. Par ailleurs, nos nouveaux produits de Type 1+2 ou de Type 2 incluent un déconnecteur pour faciliter leur mise en place par les intégrateurs et installateurs. Ils offrent également une meilleure protection globale des installations au niveau des TGBT ou des tableaux divisionnaires. »

Parafoudre Raycap Protec T2F de Type 2 avec déconnecteur intégré. © Raycap

Mersen met en avant deux principaux produits, particulièrement adaptés à la protection foudre des installations à risque, explique Florent Ivankovics : « Deux de nos produits permettent de garantir les trois étapes de protection. Nous allons lancer prochainement une gamme de paratonnerres 100 % connectée, le Nimbus Pro. Ce paratonnerre est capable de communiquer à distance via le Cloud, permettant des remontées d’informations telles que le nombre de coups de foudre, leur intensité ou l’état général du paratonnerre. Pour les parafoudres, nous proposons déjà notre Surge Trap® TERRA : un parafoudre équipé d’un voyant qui renseigne sur l’état de la terre. Ainsi, nous proposons la deuxième et la troisième étape de protection dans un même produit. » 

Nimbus PRO, paratonnerre à dispositif d’amorçage (PDA) connecté au Cloud. © Mersen

 

Les tendances à moyen terme
Comme l’explique Emmanuel Braunschvig, les tendances sont d’abord normatives : « Nous allons progressivement vivre une homogénéisation de la protection foudre avec les normes européennes et internationales. »

Enfin, comme c’est le cas pour l’ensemble des équipements du bâtiment, les solutions connectées vont fleurir, conclut Florent Ivankovics : « Nous aurons de plus en plus d’équipements connectés au réseau et aux installations sensibles. Les fabricants continueront à faire évoluer les produits afin de favoriser les remontées d’informations, toujours pour garantir la continuité de service et la protection des biens et des personnes. »

Sans oublier les nouvelles applications concernées par la protection foudre, notamment les dispositifs électroniques extérieurs, très sensibles aux surtensions, à l’image des IRVE, du photovoltaïque, de l’éclairage led extérieur ou des dispositifs de stockage d’énergie par batterie.

 

Alexandre Arène

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