En raison de l'utilisation généralisée de la technologie des semi-conducteurs et des microprocesseurs dans la production et dans la vie quotidienne, la question de la protection des réseaux électriques jusqu'à 1 000 V contre les surtensions de commutation et de foudre devient aujourd'hui particulièrement pertinente.

Les équipements coûteux fabriqués à partir d'éléments semi-conducteurs ont une faible isolation et même de légères augmentations de tension peuvent l'endommager.

Conformément à la nomenclature acceptée, un limiteur de surtension dans les installations électriques avec des tensions jusqu'à 1 kV est appelé dispositif de protection contre les surtensions. (SPD).

Principe de fonctionnement est similaire au principe de fonctionnement des limiteurs de surtension (OSS) et repose sur la non-linéarité de la caractéristique courant-tension de l'élément de protection. Lors de la conception d'une protection contre les surtensions dans des réseaux jusqu'à 1 kV, en règle générale, 3 niveaux de protection sont fournis, chacun étant conçu pour un certain niveau de courants d'impulsion et d'inclinaison du front d'onde.

SPD I - un appareil de 1ère classe est installé à l'entrée du bâtiment et remplit la fonction de premier étage de protection contre les surtensions. Ses conditions de travail sont les plus difficiles. Un tel dispositif est conçu pour limiter les courants impulsionnels avec une raideur du front d'onde de 10/350 μs. L'amplitude des courants d'impulsion 10/350 μs est comprise entre 25 et 100 kA, la durée du front d'onde atteint 350 μs.

SPD II - est utilisé comme protection contre les surtensions causées par des processus transitoires dans les réseaux de distribution, ainsi que comme deuxième étage après le SPD I. Son élément de protection est conçu pour les courants impulsionnels avec une forme d'onde de 8/20 μs. L'amplitude du courant est comprise entre 15 et 20 kA.

SPD III - utilisé pour protéger les réseaux des phénomènes de surtension résiduelle après les appareils de première et deuxième classe. Ils sont installés directement sur l'équipement protégé et sont normalisés par des courants impulsionnels avec une forme d'onde de 1,2/50 μs et 8/20 μs.

Appareil. Les appareils de toutes les classes ont une structure similaire, la différence réside dans les caractéristiques de l'élément de protection. Structurellement, l'appareil se compose d'une base fixe et d'un module amovible. Le socle se fixe directement sur les structures des armoires de distribution sur un rail DIN.

Le module amovible est inséré dans la base à l'aide de contacts plats. Cette conception permet de remplacer facilement vous-même un élément non linéaire endommagé. Des varistances et des parafoudres de différentes conceptions sont utilisés comme élément non linéaire. Leur conception peut être unipolaire, bipolaire ou tripolaire ; le choix dépend du nombre de fils du réseau protégé.

Les fabricants étrangers équipent leurs produits d'indicateurs de fonctionnement de l'appareil, ce qui vous permet de déterminer visuellement son état de fonctionnement. Dans les modèles plus chers, des déclencheurs thermiques peuvent être installés pour empêcher la surchauffe d'un élément non linéaire qui n'est pas conçu pour une circulation de courants à long terme.

Diagramme de connexion. Pour assurer la protection contre les surtensions dans les installations électriques, les pièces conductrices de courant sont intentionnellement connectées à la boucle de terre via des éléments ayant une caractéristique courant-tension non linéaire.

Dans les installations électriques jusqu'à 1000 V, pour utiliser un SPD, il est nécessaire de disposer d'un conducteur de terre PE avec une résistance normalisée. Bien que les appareils eux-mêmes soient conçus pour des courants et des tensions impulsionnels élevés, ils ne sont pas adaptés aux augmentations de tension prolongées et au flux de courants de fuite.

De nombreux fabricants recommandent de protéger les parasurtenseurs avec des fusibles. Ces recommandations s'expliquent par un déclenchement plus rapide des fusibles dans les zones de courants impulsionnels, ainsi que par des dommages fréquents au système de contacts des disjoncteurs lorsque des courants d'une telle ampleur se coupent.

Lors de la protection contre les surtensions à trois niveaux, les appareils doivent être situés à une certaine distance les uns des autres sur toute la longueur du fil. Par exemple, du SPD I au SPD II, la distance doit être d'au moins 15 m le long du fil qui les relie. Le respect de cette condition vous permet de travailler de manière sélective sur différentes étapes et de supprimer de manière fiable toutes les perturbations du réseau.

La distance entre les étages II et III est de 5 mètres. S'il est impossible de séparer les appareils sur les distances prescrites, une self adaptée est utilisée, qui est une résistance active-inductive équivalente à la résistance des fils.

Caractéristiques de choix. La zone la plus critique de la protection contre les surtensions est l’entrée du bâtiment. Le SPD dans la première section limite le courant d'impulsion le plus important. Les contacts à lame pour SPD de première classe représentent la plus grande vulnérabilité de l'appareil.

Les courants impulsionnels d'une amplitude de 25 à 50 kA sont accompagnés de forces électrodynamiques importantes, qui peuvent conduire au module amovible à sortir des contacts de type couteau et à priver le réseau électrique de protection contre les surtensions. Il est donc préférable d'utiliser un SPD. sans module amovible comme premier étage.

Lors du choix d'une protection de première classe, il est préférable de privilégier les dispositifs basés sur des parafoudres. La fabrication d'un SPD à varistance pour un courant impulsionnel de plus de 20 kA demande beaucoup de main-d'œuvre et est coûteuse, par conséquent, leur production en série n'est pas justifiée.

Ainsi, si le fabricant indique un Iimp nominal supérieur à 20 kA sur le dispositif à varistance, vous devez être prudent lors d'un tel achat ; Peut-être que le fabricant vous induit en erreur.

Un parafoudre utilisant un éclateur à chambre ouverte est dangereux lorsqu'il est déclenché, son utilisation est donc justifiée dans les armoires de distribution où la présence humaine est exclue lorsque la zone protégée est en fonctionnement. Le flux de courant pulsé à travers les contacts de l'éclateur conduit inévitablement à l'allumage de l'arc.

Lorsque l'arc brûle, les gaz chauds et les éclaboussures de métal en fusion peuvent nuire à la santé et à la vie humaines. L'armoire dans laquelle un parafoudre de ce type est installé doit être en matériau ignifuge, avec tous les trous scellés.

Les éclateurs avec un circuit d'électrodes d'allumage peuvent également être utilisés comme élément non linéaire. À l'aide d'une électrode supplémentaire, vous pouvez réguler le moment de claquage de l'éclateur et l'ouverture de l'éclateur. L'utilisation d'une électrode d'allumage permet de réduire le niveau de tension d'impulsion et de coordonner le fonctionnement de SPD de différentes classes.

Cependant, si le circuit de commande de l'électrode d'allumage tombe en panne, la sortie sera une protection avec une caractéristique inconnue, ce qui peut ne pas garantir non seulement un fonctionnement correct, mais un fonctionnement tout court.

Les appareils électroménagers modernes disposent souvent d'une protection contre les surtensions intégrée dans leurs alimentations. Cependant, la ressource des solutions de varistance typiques est limitée à un maximum de 30 cas d'activation, et même dans ce cas si le courant en cas d'urgence ne dépasse pas 10 kA. Tôt ou tard, la protection intégrée à l'appareil peut échouer, et les appareils qui ne sont pas protégés contre les surtensions tomberont tout simplement en panne et causeront beaucoup de problèmes à leurs propriétaires. Pendant ce temps, les causes de surtensions d'impulsions dangereuses peuvent être : des orages, des travaux de réparation, des surtensions lors de la commutation de charges réactives puissantes, et qui sait quoi d'autre.

Pour éviter de telles situations désagréables, des dispositifs de protection contre les surtensions (en abrégé SPD) sont conçus, qui absorbent une impulsion de surtension d'urgence, l'empêchant d'endommager les appareils électriques connectés au réseau.

Le principe de fonctionnement d'un SPD est assez simple : en mode normal, le courant à l'intérieur de l'appareil circule à travers un shunt conducteur, puis à travers la charge connectée à ce moment-là au réseau ; mais entre le shunt et la mise à la terre, il y a un élément de protection installé - une varistance ou un éclateur, dont la résistance en mode normal est de mégaohms, et si une surtension se produit soudainement, l'élément de protection passera instantanément dans un état conducteur, et le le courant le traversera jusqu'à la mise à la terre.

Au moment où le SPD est déclenché, la résistance dans la boucle phase zéro tombera à un niveau critique et les appareils électroménagers seront sauvés, car la ligne sera pratiquement court-circuitée à travers l'élément de protection du SPD. Lorsque la tension de ligne se stabilise, l'élément de protection du SPD passe à nouveau dans un état non conducteur et le courant circule à nouveau vers la charge à travers le shunt.

Il existe trois classes de dispositifs de protection contre les surtensions largement utilisées :

Les dispositifs de protection de classe I sont conçus pour protéger contre les impulsions de surtension avec une caractéristique d'onde de 10/350 μs, ce qui signifie que le temps maximum autorisé pour la montée d'une impulsion de surtension au maximum et la décroissance jusqu'à la valeur nominale ne doit pas dépasser 10 et 350 microsecondes, respectivement ; dans ce cas, un courant de courte durée de 25 à 100 kA est acceptable ; de tels courants pulsés se produisent lors d'une décharge de foudre lorsqu'elle frappe une ligne électrique à une distance inférieure à 1,5 km du consommateur.

Les appareils de cette classe sont fabriqués à l'aide de parafoudres et leur installation est effectuée dans le tableau de distribution principal ou le dispositif de distribution d'entrée à l'entrée du bâtiment.

Les SPD de classe II sont conçus pour la protection contre les bruits impulsifs à court terme et sont installés dans les tableaux de distribution. Ils sont capables d'assurer une protection contre les impulsions de surtension avec des paramètres de 8/20 μs, avec une intensité de courant de 10 à 40 kA. Les SPD de cette classe utilisent des varistances.

Étant donné que la ressource des varistances est limitée, un fusible mécanique a été ajouté à la conception des SPD basés sur celles-ci, qui dessoude simplement le shunt de la varistor lorsque sa résistance cesse d'être adéquate au mode de protection sûr. Il s’agit essentiellement d’une protection thermique qui protège l’appareil de la surchauffe et du feu. Sur la face avant du module se trouve un indicateur couleur de son état associé au fusible, et si la varistance doit être remplacée, cela peut être facilement compris.

Les SPD de classe III sont conçus de la même manière, la seule différence étant que le courant maximum de la varistance interne ne doit pas dépasser 10 kA.

Les circuits de protection contre les impulsions traditionnels intégrés aux appareils électroménagers ont les mêmes paramètres, cependant, lors de leur duplication avec un SPD externe de classe III, le risque de panne prématurée de l'équipement est minimisé.

Pour être honnête, il convient de noter que pour une protection fiable des équipements, il est important d'installer des parafoudres des classes de protection I, II et III. Ceci doit être observé, car un SPD puissant de classe I ne fonctionnera pas pendant de courtes impulsions de faible surtension simplement en raison de sa faible sensibilité, et un SPD moins puissant ne supportera pas le courant élevé qu'un SPD de classe I peut gérer.

Le dispositif de protection contre les surtensions (SPD) est un dispositif conçu pour protéger le réseau électrique et les équipements électriques contre les surtensions pouvant être causées par les effets directs ou indirects de la foudre, ainsi que par les processus transitoires dans le réseau électrique lui-même.

Autrement dit Les SPD remplissent les fonctions suivantes:

— Protection contre la foudre réseau et équipements électriques, c'est-à-dire protection contre les surtensions provoquées par les effets directs ou indirects de la foudre

— Protection contre les surtensions provoqué par des processus transitoires de commutation dans le réseau associés à l'allumage ou à l'arrêt d'équipements électriques avec une charge inductive importante, tels que des transformateurs de puissance ou de soudage, des moteurs électriques puissants, etc.

— Protection contre les courts-circuits à distance(c'est-à-dire d'une surtension résultant d'un court-circuit)

Les SPD ont des noms différents : suppresseur de surtension réseau - OPS (OSN), limiteur de surtension - OIN, mais ils ont tous les mêmes fonctions et principes de fonctionnement.

1. Principe de fonctionnement et dispositif de protection du SPD

Le principe de fonctionnement du SPD repose sur l'utilisation d'éléments non linéaires, qui sont généralement des varistances.

Une varistance est une résistance semi-conductrice dont la résistance dépend non linéairement de la tension appliquée.

Vous trouverez ci-dessous un graphique de la dépendance de la résistance de la varistance à la tension qui lui est appliquée :

Le graphique montre que lorsque la tension augmente au-dessus d'une certaine valeur, la résistance de la varistance diminue fortement.

Voyons comment cela fonctionne dans la pratique en utilisant le schéma suivant comme exemple :

Le schéma montre une représentation simplifiée d'un circuit électrique monophasé, dans lequel une charge en forme d'ampoule est connectée via un disjoncteur, un SPD est également inclus dans le circuit, d'un côté il est connecté à la phase fil après , de l'autre - à la terre.

En mode de fonctionnement normal, la tension du circuit est de 220 Volts, à cette tension la varistance SPD a une résistance élevée mesurée en milliers de mégaOhms, une résistance aussi élevée de la varistance empêche la circulation du courant à travers le SPD.

Que se passe-t-il lorsqu'une impulsion haute tension se produit dans un circuit, par exemple à la suite d'un éclair (orage).

Le diagramme montre que lorsqu'une impulsion se produit dans le circuit, la tension augmente fortement, ce qui provoque à son tour une diminution instantanée et multiple de la résistance du SPD (la résistance de la varistance du SPD tend vers zéro), la diminution de la résistance conduit au fait que le SPD commence à conduire le courant électrique, court-circuitant le circuit électrique par voie terrestre, c'est-à-dire créant un court-circuit qui provoque le déclenchement du disjoncteur et l'arrêt du circuit. Ainsi, le limiteur de surtension protège l'équipement électrique du flux d'une impulsion haute tension qui le traverse.

1. Classement SPD

Selon GOST R 51992-2011, développé sur la base de la norme internationale IEC 61643-1-2005, il existe les classes de SPD suivantes :

Classe SPD 1 -(également noté comme ClasseB) sont utilisés pour la protection contre les effets directs de la foudre (coups de foudre dans le système), les surtensions atmosphériques et de commutation. Ils sont installés à l'entrée du bâtiment dans le dispositif de distribution d'entrée (IDU) ou le tableau de distribution principal (MSB). Doit être installé pour les bâtiments autonomes situés dans des zones ouvertes, les bâtiments reliés à une ligne aérienne, ainsi que les bâtiments équipés d'un paratonnerre ou situés à côté de grands arbres, c'est-à-dire bâtiments présentant un risque élevé d’exposition à la foudre directe ou indirecte. Impulsion normalisée avec une forme d'onde de 10/350 μs. Le courant de décharge nominal est de 30 à 60 kA.

SPD 2ème classe -(également noté comme classe C) permettent de protéger le réseau des surtensions atmosphériques résiduelles et de commutation traversant un SPD de classe 1. Ils sont installés dans des tableaux de distribution locaux, par exemple dans le tableau d'entrée d'un appartement ou d'un bureau. Ils sont normalisés par un courant impulsionnel avec une forme d'onde de 8/20 μs. Le courant de décharge nominal est de 20 à 40 kA.

Classe SPD 3 -(également noté comme ClasseD) sont utilisés pour protéger les équipements électroniques des surtensions atmosphériques et de commutation résiduelles, ainsi que des interférences haute fréquence traversant un SPD de classe 2. Ils sont installés dans des boîtiers de dérivation, des prises ou intégrés directement dans l'équipement lui-même. Un exemple d'utilisation de SPD de 3ème classe sont les filtres réseau utilisés pour connecter des ordinateurs personnels. Ils sont normalisés par un courant impulsionnel avec une forme d'onde de 8/20 µs. Le courant de décharge nominal est de 5 à 10 kA.

1. Marquage SPD - caractéristiques

Caractéristiques du SPD :

• Tension nominale et maximale— la tension maximale de fonctionnement du réseau pour le fonctionnement sous laquelle le SPD est conçu.
• Fréquence actuelle— fréquence de fonctionnement du courant de réseau pour le fonctionnement auquel le SPD est conçu.
• Courant de décharge nominal(la forme d'onde actuelle est indiquée entre parenthèses) - une impulsion de courant avec une forme d'onde de 8/20 microsecondes en kiloampères (kA), que le SPD est capable de transmettre plusieurs fois.
• Courant de décharge maximum(la forme d'onde actuelle est indiquée entre parenthèses) - l'impulsion de courant maximale avec une forme d'onde de 8/20 microsecondes en kiloampères (kA) que le SPD est capable de transmettre une fois sans tomber en panne.
• Niveau de tension de protection— la valeur maximale de la chute de tension en kiloVolts (kV) aux bornes du SPD lorsqu'une impulsion de courant le traverse. Ce paramètre caractérise la capacité du SPD à limiter les surtensions.

1. Schéma de connexion SPD

Une condition générale lors du raccordement d'un SPD est la présence d'un fusible côté alimentation ou correspondant à la charge du réseau, donc tous les schémas présentés ci-dessous incluront des disjoncteurs (schéma de raccordement du SPD dans le tableau électrique) :

Schémas de connexion des SPD (OPS, OIN) à un réseau monophasé 220V(deux fils et trois fils) :

Schémas de connexion des SPD (OPS, OIN) à un réseau triphasé 3800V

Les diagrammes schématiques pour connecter un SPD sont les suivants.

Si votre maison dispose de nombreux appareils électroménagers coûteux, il est préférable de veiller à organiser une protection électrique complète. Dans cet article, nous parlerons des dispositifs de protection contre les surtensions, pourquoi ils sont nécessaires, ce qu'ils sont et comment ils sont installés.

La nature des surtensions impulsionnelles et leur impact sur la technologie

De nombreuses personnes connaissent depuis l’enfance l’agitation consistant à débrancher les appareils électroménagers aux premiers signes de l’approche d’un orage. Aujourd'hui, l'équipement électrique des réseaux urbains est devenu plus avancé, c'est pourquoi de nombreuses personnes négligent les dispositifs de protection de base. Dans le même temps, le problème n’a pas complètement disparu : les appareils électroménagers, notamment dans les foyers privés, restent menacés.

La nature de l'apparition des surtensions d'impulsions (OS) peut être naturelle ou provoquée par l'homme. Dans le premier cas, l'IP se produit en raison de la foudre frappant des lignes électriques aériennes, et la distance entre le point d'impact et les consommateurs à risque peut atteindre plusieurs kilomètres. Il est également possible de heurter des pylônes radio et des paratonnerres connectés au circuit principal de mise à la terre, auquel cas une surtension induite apparaît dans le réseau domestique.

1 - coup de foudre à distance sur les lignes électriques ; 2 - les consommateurs ; 3 - boucle de masse ; 4 - fermer la foudre aux lignes électriques ; 5 - coup de foudre direct sur le paratonnerre

Les sources d'énergie artificielles sont imprévisibles ; elles résultent de surcharges de commutation dans les sous-stations de transformation et de distribution. Avec une augmentation asymétrique de la puissance (uniquement sur une phase), une forte surtension est possible ; il est presque impossible de la prévoir ;

Les tensions d'impulsions sont très courtes dans le temps (inférieures à 0,006 s), elles apparaissent systématiquement dans le réseau et passent le plus souvent inaperçues pour l'observateur. Les appareils électroménagers sont conçus pour résister à des surtensions jusqu'à 1000 V, celles-ci surviennent le plus souvent. À des tensions plus élevées, une panne d'alimentation électrique est également possible ; une rupture d'isolation dans le câblage de la maison est également possible, ce qui entraîne de multiples courts-circuits et incendies.

Comment fonctionne le SPD et comment ça marche

Le SPD, selon la classe de protection, peut avoir un dispositif semi-conducteur basé sur des varistances, ou avoir un parafoudre. En mode normal, le SPD fonctionne en mode bypass, le courant à l'intérieur circule à travers un shunt conducteur. Le shunt est connecté à une mise à la terre de protection via une varistance ou deux électrodes avec un espace strictement régulé.

Lors d'une surtension, même très courte, le courant traverse ces éléments et se propage le long de la mise à la terre ou est compensé par une forte chute de résistance dans la boucle phase zéro (court-circuit). Une fois la tension stabilisée, le parafoudre perd sa capacité et l'appareil fonctionne à nouveau en mode normal.

Ainsi, le SPD ferme le circuit pendant un certain temps afin que l'excès de tension puisse être converti en énergie thermique. Dans ce cas, des courants importants traversent l'appareil - de plusieurs dizaines à des centaines de kiloampères.

Quelle est la différence entre les classes de protection

Selon les causes de l'IP, on distingue deux caractéristiques de l'onde de tension augmentée : 8/20 et 10/350 microsecondes. Le premier chiffre est le temps pendant lequel le PI atteint sa valeur maximale, le second est le temps qu'il faut pour redescendre aux valeurs nominales. Comme vous pouvez le constater, le deuxième type de surtension est plus dangereux.

Les appareils de classe I sont conçus pour la protection contre les surtensions d'une caractéristique de 10/350 μs, qui se produisent le plus souvent lors d'une décharge de foudre sur des lignes électriques à moins de 1 500 m du consommateur. Les appareils sont capables de faire passer brièvement un courant de 25 à 100 kA à travers eux-mêmes ; presque tous les appareils de classe I sont basés sur des parafoudres ;

Les SPD de classe II se concentrent sur la compensation IP avec une caractéristique de 8/20 μs, leurs valeurs de courant de crête varient de 10 à 40 kA.

La classe de protection III est conçue pour compenser les surtensions avec des valeurs de courant inférieures à 10 kA avec une caractéristique IP de 8/20 μs. Les appareils des classes de protection II et III sont basés sur des éléments semi-conducteurs.

Il peut sembler qu'il suffit d'installer uniquement des appareils de classe I, les plus puissants, mais ce n'est pas le cas. Le problème est que plus le seuil inférieur du courant de débit est élevé, moins le SPD est sensible. En d'autres termes : à des valeurs IP courtes et relativement faibles, un SPD puissant peut ne pas fonctionner, et un SPD plus sensible ne fera pas face à des courants d'une telle ampleur.

Les appareils de classe de protection III sont conçus pour éliminer les tensions les plus basses - seulement quelques milliers de volts. Leurs caractéristiques sont totalement similaires aux dispositifs de protection installés par les fabricants dans les alimentations électriques des appareils électroménagers. En cas d'installation de secours, ils sont les premiers à prendre la charge et à empêcher le fonctionnement du SPD dans les appareils dont la durée de vie est limitée à 20-30 cycles.

Y a-t-il besoin d'un SPD, d'une évaluation des risques

Une liste complète des exigences pour organiser la protection contre l'alimentation électrique est définie dans la norme CEI 61643-21. L'installation obligatoire peut être déterminée à l'aide de la norme CEI 62305-2, selon laquelle une évaluation spécifique du degré de risque de coup de foudre et du les conséquences qui en résultent sont établies.

De manière générale, lors de l'alimentation à partir de lignes électriques aériennes, l'installation d'un parafoudre de classe I est presque toujours préférable, à moins qu'un ensemble de mesures n'aient été prises pour réduire l'impact des orages sur le mode d'alimentation : remise à la terre des supports, conducteur PEN et éléments porteurs métalliques, installation d'un paratonnerre avec boucle de mise à la terre séparée, installation de systèmes d'égalisation de potentiel.

Un moyen plus simple d’évaluer les risques consiste à comparer le coût des appareils électroménagers et des dispositifs de sécurité non protégés. Même dans les bâtiments à plusieurs étages, où les surtensions ont des valeurs très faibles avec une caractéristique de 8/20, le risque de rupture d'isolation ou de panne d'appareils est assez élevé.

Installation d'appareils dans le tableau principal

La plupart des parasurtenseurs sont modulaires et peuvent être installés sur un rail DIN de 35 mm. La seule exigence est que le blindage pour l'installation du SPD doit avoir un boîtier métallique avec une connexion obligatoire au conducteur de protection.

Lors du choix d'un SPD, en plus des principales caractéristiques de performance, vous devez également prendre en compte le courant nominal de fonctionnement en mode bypass, il doit correspondre à la charge de votre réseau électrique ; Un autre paramètre est la tension limite maximale ; elle ne doit pas être inférieure à la valeur la plus élevée des fluctuations quotidiennes.

Les SPD sont connectés en série à un réseau d'alimentation monophasé ou triphasé, respectivement, via un disjoncteur bipolaire et tétrapolaire. Son installation est nécessaire en cas de soudure des électrodes de l'éclateur ou de claquage de la varistance, provoquant un court-circuit permanent. Les phases et le conducteur de protection sont connectés aux bornes supérieures du SPD et le conducteur neutre est connecté aux bornes inférieures.

Exemple de connexion SPD : 1 – entrée ; 2 - interrupteur automatique ; 3 - SPD ; 4 - bus de mise à la terre ; 5 - boucle de masse ; 6 - compteur électrique ; 7 - différentiel automatique ; 8 - aux machines grand public

Lors de l'installation de plusieurs dispositifs de protection avec des classes de protection différentes, leur coordination est requise à l'aide de selfs spéciales connectées en série avec le SPD. Les dispositifs de protection sont intégrés au circuit par ordre croissant de classe. Sans approbation, les SPD plus sensibles prendront la charge principale et échoueront plus tôt.

L'installation de selfs peut être évitée si la longueur de la ligne de câble entre les appareils dépasse 10 mètres. Pour cette raison, les parafoudres de classe I sont montés sur la façade avant même le compteur, protégeant l'unité de comptage des surtensions, et les deuxième et troisième classes sont installées respectivement sur les tableaux ASU et d'étage/groupe.

La norme GOST 13109-97 ne donne aucune valeur d'impulsion limite ou admissible, mais nous donne seulement la forme de cette impulsion et sa définition. Nous supposons lors des mesures qu'aucune impulsion ne doit se produire dans le réseau. Et si tel est le cas, il faudra alors faire le tri et rechercher les coupables. Lors de nos mesures sur les réseaux 0,4 kV, nous n'avons rencontré aucun problème d'impulsion. Ce n'est pas surprenant : en mesurant du côté 0,4 kV, toute impulsion sera absorbée ou coupée par des suppresseurs de surtension, mais c'est un sujet pour un autre article. Mais comme on dit, qui est prévenu est prévenu. Par conséquent, dans l'article, nous donnerons ce que nous savons.

Voici les définitions de GOST 13109-97 :

impulsion de tension - un changement brusque de tension en un point du réseau électrique, suivi d'un rétablissement de la tension au niveau d'origine ou proche de celui-ci sur une période de temps pouvant aller jusqu'à plusieurs millisecondes ;

— amplitude de l'impulsion - la valeur instantanée maximale de l'impulsion de tension ;

— durée de l'impulsion - l'intervalle de temps entre le moment initial de l'impulsion de tension et le moment de restauration de la valeur instantanée de la tension au niveau d'origine ou proche de celui-ci ;

D'où viennent les impulsions ?

Les tensions d'impulsion sont provoquées par des phénomènes de foudre, ainsi que par des processus transitoires lors de la commutation du système d'alimentation. Les impulsions de foudre et de tension de commutation diffèrent considérablement par leurs caractéristiques et leur forme.

La tension d'impulsion est un changement soudain de tension en un point du réseau électrique, suivi d'un rétablissement de la tension à son niveau d'origine ou proche de celui-ci en 10 à 15 μs (impulsion de foudre) et 10 à 15 ms (impulsion de commutation). Et si la durée du front d'une impulsion de courant de foudre est d'un ordre de grandeur plus courte que l'impulsion de courant de commutation, alors l'amplitude de l'impulsion de foudre peut être supérieure de plusieurs ordres de grandeur. La valeur maximale mesurée du courant de décharge de foudre, selon sa polarité, peut varier de 200 à 300 kA, ce qui arrive rarement. Ce courant atteint généralement 30 à 35 kA.

La figure 1 montre un oscillogramme d'une impulsion de tension et la figure 2 montre sa vue générale.

Les coups de foudre dans ou à proximité des lignes électriques dans le sol entraînent l'apparition de tensions impulsionnelles dangereuses pour l'isolation des lignes et des équipements électriques des sous-stations. La principale raison de la défaillance de l'isolation des installations électriques, des interruptions de l'alimentation électrique et du coût de sa restauration sont les dommages causés par la foudre à ces installations.

Figure 1 — Oscillogramme d'impulsions de tension

Figure 2 — Vue générale d'une impulsion de tension

Les coups de foudre sont un phénomène courant. Lors des décharges, la foudre pénètre dans le dispositif de protection contre la foudre des bâtiments et des sous-stations reliés par des câbles haute et basse tension, des lignes de communication et de contrôle. Avec un éclair, jusqu'à 10 impulsions peuvent être observées, se succédant avec un intervalle de 10 à 100 ms. Lorsque la foudre frappe un dispositif de mise à la terre, son potentiel augmente par rapport aux points éloignés et atteint un million de volts. Cela contribue au fait que dans les boucles équipées de connexions câblées et aériennes, des tensions allant de plusieurs dizaines de volts à plusieurs centaines de kilovolts sont induites. Lorsque la foudre frappe les lignes aériennes, une onde de surtension se propage le long de celles-ci et atteint les jeux de barres du poste. L'onde de surtension est limitée soit par la tenue de l'isolant lors de son claquage, soit par la tension résiduelle des parafoudres de protection, tout en conservant une valeur résiduelle atteignant des dizaines de kilovolts.

Des impulsions de tension de commutation se produisent lors de la commutation de charges inductives (transformateurs, moteurs) et capacitives (banques de condensateurs, câbles). Ils se produisent lors d'un court-circuit et de son arrêt. Les valeurs des impulsions de tension de commutation dépendent du type de réseau (aérien ou câblé), du type de commutation (marche ou arrêt), de la nature de la charge et du type d'appareil de coupure (fusible, sectionneur, disjoncteur). Les impulsions de courant et de tension de commutation ont une nature oscillatoire, amortie et répétitive en raison de la combustion de l'arc.

Les valeurs des impulsions de tension de commutation d'une durée au niveau de 0,5 amplitude d'impulsion (voir Fig. 3.22), égale à 1-5 ms, sont données dans le tableau.

L'impulsion de tension est caractérisée par l'amplitude U imp.a, valeur de tension maximale U imp, la durée du front d'attaque, c'est-à-dire intervalle de temps depuis le début de l'impulsion t commençant jusqu'à ce qu'il atteigne sa valeur maximale (amplitude) t durée de l'impulsion d'ampère et de tension à un niveau de 0,5 de son amplitude t ampère 0,5. Les deux dernières caractéristiques temporelles sont représentées sous forme de fraction ∆ t ampli/ t diablotin 0,5 .

Valeur des tensions de choc de commutation

Liste des sources utilisées

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