Chaque année, en France la foudre frappe près de 1 million de coups de foudre. Les surtensions ainsi générées exposent les installations électriques à de nombreux risques.
Comment se forme la foudre
La foudre est un phénomène naturel qui se manifeste par les éclairs, et suivi par un bruit de tonnerre. C’est une décharge électrostatique qui intervient lorsque de l’électricité statique s’accumule entre plusieurs nuages d’orage ou entre un nuage d’orage et la terre.
En cas d’orage, le nuage se charge très rapidement d’électricité. Il se comporte alors comme un condensateur géant avec le sol. Lorsque l’énergie emmagasinée devient suffisante, les premiers éclairs apparaissent à l’intérieur du nuage. Puis, dans la demi-heure suivante, les éclairs se forment entre le nuage et le sol. Ce sont les coups de foudre. Ils s’accompagnent de pluies et de coups de tonnerre.
Comment la foudre impacte les installations électriques des bâtiments ?
Les éclairs produisent une énergie électrique extrêmement importante de:
- plusieurs milliers d’ampères (et de plusieurs milliers de volts),
- haute fréquence (de l’ordre du mégahertz),
- et de courte durée (de la microseconde à la milliseconde).
Les coups de foudre peuvent toucher les installations électriques de trois manières différentes :
- par coup de foudre direct sur une ligne électrique aérienne. La surintensité et la surtension peuvent alors se propager à plusieurs kilomètres du point d’impact.
- par coup de foudre à proximité d’une ligne électrique. C’est alors le rayonnement électromagnétique qui induit un fort courant et une surtension dans la ligne.
Dans ces deux cas, le danger pour l’installation électrique arrive par l’alimentation réseau. - par coup de foudre à proximité des bâtiments. Dans ce cas là, il se crée un courant qui va traverser l’installation électrique en entrant par la terre.
Les dangers de la foudre sont :
Dans tous les cas, les conséquences pour les installations électriques et les récepteurs peuvent êtres dramatiques :
- Les effets directs : dégâts souvent très importants. Chaque année, en France, 15 000 incendies et 15 à 25 morts humaines sont provoqués par la foudre ;
- La foudre peut faire un trou dans un toit de maison et dans un mur, exploser des appareils avec de grandes masses métalliques comme un réfrigérateur, un climatiseur, une plaque de cuisson électrique, exploser les compteurs électriques, des lampes et des fils électriques, en un seul unique coup de foudre de quelques microsecondes, comme vécu par celui qui écrit ce texte, par chance resté vivant ;
- Les effets indirects avec des tensions de milliers à millions de volts: dégâts même très loin sur le matériel électronique sensible, comme les téléviseurs, ordinateurs, lampes, moteurs, fours, etc.
Les effets de la foudre sur les installations électriques
La foudre est un phénomène électrique qui entraine des surtensions sur tout élément conducteur.
Les surtensions conduites
Elles sont dues à la chute de la foudre sur ou près d’une ligne aérienne (électrique ou téléphonique).
Les impulsions de courant générées vont se propager jusqu’aux habitations à plusieurs kilomètres de là.
Elles vont être amorties par la longueur des lignes, les transformateurs, etc. qu’elles vont rencontrer sur leur chemin, mais une partie de l’onde parviendra jusqu’aux récepteurs sensibles.
Les surtensions induites
Le coup de foudre qui tombe n’importe où sur le sol est l’équivalent d’une antenne de grande longueur qui rayonne un champ électromagnétique. Ce champ engendre des surtensions qui se font sentir à plusieurs centaines de mètres, voire plusieurs kilomètres.
Mais il est possible d’empêcher cela, en installant un parafoudre
Les parafoudres pour protéger les installations électriques
Le rôle du parafoudre est donc de limiter les surtensions, en évacuant cette énergie destructrice vers la terre.
Comment fonctionne le parafoudre ?
- lorsqu’il est en veille : en l’absence de surtension, le parafoudre a une impédance très élevée. Il est sans effet pour l’installation
- lorsqu’il est en fonctionnement : le parafoudre s’amorce et écoule vers la terre des courants de chocs élevés pendant toute la durée de la perturbation électrique. En cas de remontée de potentiel de terre, l’énergie est alors évacuée vers le réseau. En gros, le parafoudre se comporte comme un interrupteur capable de se fermer uniquement pendant la surtension.
COMMENT INSTALLER SON PARAFOUDRE ?
La protection des installations et des équipements électriques contre la foudre doit se traiter de manière globale. Pour obtenir une protection efficace, il est nécessaire tout d’abord de réaliser une installation de mise à la terre dans les règles de l’art, puis de choisir les protections primaire (paratonnerre) et secondaire (parafoudre) adaptées au niveau de risque préalablement calculé.
Les conseils d’installation
- Eloigner les câbles d’arrivée du parafoudre des câbles de départ de l’installation.
- Associer systématiquement un disjoncteur de déconnexion au parafoudre.
- Si le bâtiment est équipé d’un paratonnerre, il y a lieu d’installer un parafoudre de tête d’installation avec une forte capacité d’écoulement (Imax = 65 kA).
Le rôle du déconnecteur de parafoudre
- Isoler le parafoudre du reste de l’installation en cas de dépassement de la capacité d’écoulement Imax du parafoudre.
- Lorsque le déconnecteur est activé, les récepteurs ne sont plus protégés contre les surtensions atmosphériques. Le changement du parafoudre est alors recommandé.
Pour plus d’informations, consulter le guide protection des installations électriques contre la foudre.
