Norme de protection contre la foudre BS EN IEC 62305

La norme BS EN / CEI 62305 pour la protection contre la foudre a été initialement publiée en septembre 2006, pour remplacer la norme précédente, BS 6651: 1999. Pour un période finie, BS EN / CEI 62305 et BS 6651 fonctionnaient en parallèle, mais à partir d'août 2008, BS 6651 a été retirée et maintenant BS EN / CEI 63205 est la norme reconnue pour la protection contre la foudre.

La norme BS EN / CEI 62305 reflète une compréhension scientifique accrue de la foudre et de ses effets au cours des vingt dernières années et fait le point sur l'impact croissant de la technologie et des systèmes électroniques sur nos activités quotidiennes. Plus complexe et exigeant que son prédécesseur, la norme BS EN / CEI 62305 comprend quatre parties distinctes - principes généraux, gestion des risques, dommages physiques aux structures et danger de vie, et protection des systèmes électroniques.

Ces parties de la norme sont présentées ici. En 2010, ces parties ont fait l'objet d'un examen technique périodique, les parties 1, 3 et 4 mises à jour étant publiées en 2011. La partie 2 mise à jour est actuellement en discussion et devrait être publiée fin 2012.

La clé de la norme BS EN / CEI 62305 est que toutes les considérations relatives à la protection contre la foudre sont guidées par une évaluation des risques complète et complexe et que cette évaluation prend non seulement en compte la structure à protéger mais également les services auxquels la structure est connectée. Par essence, la protection structurelle contre la foudre ne peut plus être considérée isolément, la protection contre les surtensions transitoires ou les surtensions électriques fait partie intégrante de la norme BS EN / CEI 62305.

Structure de BS EN / CEI 62305

La série BS EN / CEI 62305 se compose de quatre parties, qui doivent toutes être prises en considération. Ces quatre parties sont décrites ci-dessous:

Partie 1: Principes généraux

BS EN / CEI 62305-1 (partie 1) est une introduction aux autres parties de la norme et décrit essentiellement comment concevoir un système de protection contre la foudre (LPS) conformément aux parties d'accompagnement de la norme.

Partie 2: Gestion des risques

L'approche de gestion des risques BS EN / CEI 62305-2 (partie 2), ne se concentre pas tant sur les dommages purement physiques à une structure causés par une décharge de foudre, mais davantage sur le risque de perte de vies humaines, de public, perte du patrimoine culturel et perte économique.

Partie 3: Dommages physiques aux structures et danger de mort

BS EN / CEI 62305-3 (partie 3) se rapporte directement à la majeure partie de la BS 6651. Elle diffère de la BS 6651 dans la mesure où cette nouvelle partie a quatre classes ou niveaux de protection de LPS, par opposition aux deux de base (ordinaire et à haut risque) dans BS 6651.

Partie 4: Systèmes électriques et électroniques

à l'intérieur des structures, BS EN / CEI 62305-4 (partie 4) couvre la protection des systèmes électriques et électroniques logés dans les structures. Il incarne ce que l'Annexe C de la BS 6651 véhiculait, mais avec une nouvelle approche zonale appelée zones de protection contre la foudre (LPZ). Il fournit des informations pour la conception, l'installation, la maintenance et les tests d'un système de protection contre les impulsions électromagnétiques de foudre (LEMP) (maintenant appelé mesures de protection contre les surtensions - SPM) pour les systèmes électriques / électroniques dans une structure.

Le tableau suivant donne un aperçu général des principales différences entre la norme précédente, BS 6651, et la norme BS EN / CEI 62305.

Dommages et pertes

BS EN / CEI 62305 identifie quatre principales sources de dommages:

S1 clignote sur la structure

S2 clignote près de la structure

S3 clignote sur un service

S4 clignote à proximité d'un service

Chaque source de dégâts peut entraîner un ou plusieurs des trois types de dégâts:

D1 Blessure des êtres vivants due aux tensions de pas et de contact

D2 Dommages physiques (incendie, explosion, destruction mécanique, dégagement de produits chimiques) dus aux effets du courant de foudre, y compris les étincelles

D3 Panne des systèmes internes due à l'impulsion électromagnétique de la foudre (LEMP)

Les types de perte suivants peuvent résulter de dommages dus à la foudre:

L1 Perte de vies humaines

L2 Perte de service au public

L3 Perte du patrimoine culturel

L4 Perte de valeur économique

Les relations de tous les paramètres ci-dessus sont résumées dans le tableau 5.

La figure 12 à la page 271 illustre les types de dommages et de pertes résultant de la foudre.

Pour une explication plus détaillée des principes généraux de la partie 1 de la norme BS EN 62305, veuillez vous référer à notre guide de référence complet «A Guide to BS EN 62305». Bien que centré sur la norme BS EN, ce guide peut fournir des informations complémentaires intéressantes pour les consultants qui conçoivent l'équivalent CEI. Veuillez consulter la page 283 pour plus de détails sur ce guide.

Critères de conception du schéma

La protection contre la foudre idéale pour une structure et ses services connectés consisterait à enfermer la structure dans un blindage métallique mis à la terre et parfaitement conducteur (boîte), et en outre fournir une liaison adéquate de tous les services connectés au point d'entrée dans le blindage.

Ceci, en substance, empêcherait la pénétration du courant de foudre et du champ électromagnétique induit dans la structure. Cependant, dans la pratique, il n'est pas possible ni même rentable d'aller à de telles longueurs.

Cette norme définit ainsi un ensemble défini de paramètres de courant de foudre où les mesures de protection, adoptées conformément à ses recommandations, permettront de réduire les dommages et pertes consécutifs à la suite d'un coup de foudre. Cette réduction des dommages et des pertes consécutives est valable à condition que les paramètres de coup de foudre tombent dans les limites définies, établies en tant que niveaux de protection contre la foudre (LPL).

Niveaux de protection contre la foudre (LPL)

Quatre niveaux de protection ont été déterminés sur la base de paramètres obtenus à partir d'articles techniques publiés antérieurement. Chaque niveau a un ensemble fixe de paramètres de courant de foudre maximum et minimum. Ces paramètres sont indiqués dans le tableau 6. Les valeurs maximales ont été utilisées dans la conception de produits tels que les composants de protection contre la foudre et les dispositifs de protection contre les surtensions (SPD). Les valeurs minimales du courant de foudre ont été utilisées pour calculer le rayon de la sphère de roulement pour chaque niveau.

Zones de protection contre la foudre (LPZ)

Le concept de zones de protection contre la foudre (LPZ) a été introduit dans la norme BS EN / CEI 62305, en particulier pour aider à déterminer les mesures de protection requises pour établir des mesures de protection pour contrer les impulsions électromagnétiques de foudre (LEMP) dans une structure.

Le principe général est que l'équipement à protéger doit être situé dans une LPZ dont les caractéristiques électromagnétiques sont compatibles avec la capacité de tenue aux contraintes ou d'immunité de l'équipement.

Le concept s'adresse aux zones externes, avec le risque de coup de foudre direct (LPZ 0_A), ou risque d'apparition partielle d'un courant de foudre (LPZ 0_B) et les niveaux de protection dans les zones internes (LPZ 1 et LPZ 2).

En général, plus le numéro de zone est élevé (LPZ 2; LPZ 3 etc.), plus les effets électromagnétiques attendus sont faibles. En règle générale, tout équipement électronique sensible doit être situé dans des LPZ numérotés plus haut et être protégé contre le LEMP par des mesures de protection contre les surtensions pertinentes («SPM» tel que défini dans la norme BS EN 62305: 2011).

Le SPM était auparavant appelé système de mesures de protection LEMP (LPMS) dans la norme BS EN / CEI 62305: 2006.

La figure 13 met en évidence le concept LPZ appliqué à la structure et à la GPS. Le concept est développé dans BS EN / CEI 62305-3 et BS EN / CEI 62305-4.

Le choix du SPM le plus approprié est effectué à l'aide de l'évaluation des risques conformément à la norme BS EN / CEI 62305-2.

BS EN / CEI 62305-2 Gestion des risques

BS EN / CEI 62305-2 est la clé de la mise en œuvre correcte de BS EN / CEI 62305-3 et BS EN / CEI 62305-4. L'évaluation et la gestion des risques sont désormais nettement plus en profondeur et plus étendue que l'approche de BS 6651.

La norme BS EN / CEI 62305-2 traite spécifiquement de la réalisation d'une évaluation des risques, dont les résultats définissent le niveau de système de protection contre la foudre (LPS) requis. Alors que la norme BS 6651 a consacré 9 pages (chiffres compris) au sujet de l'évaluation des risques, la norme BS EN / CEI 62305-2 contient actuellement plus de 150 pages.

La première étape de l'évaluation des risques consiste à identifier lequel des quatre types de perte (tels qu'identifiés dans la norme BS EN / CEI 62305-1) la structure et son contenu peuvent subir. Le but ultime de l'évaluation des risques est de quantifier et, si nécessaire, de réduire les risques primaires pertinents, à savoir:

R₁ risque de perte de vie humaine

R₂ risque de perte de service au public

R₃ risque de perte du patrimoine culturel

R₄ risque de perte de valeur économique

Pour chacun des trois premiers risques principaux, un risque tolérable (R_T) est défini. Ces données peuvent être tirées du tableau 7 de la CEI 62305-2 ou du tableau NK.1 de l'annexe nationale de la norme BS EN 62305-2.

Chaque risque principal (R_n) est déterminé par une longue série de calculs tels que définis dans la norme. Si le risque réel (R_n) est inférieur ou égal au risque tolérable (R_T), aucune mesure de protection n'est alors nécessaire. Si le risque réel (R_n) est supérieur à son risque tolérable correspondant (R_T), alors des mesures de protection doivent être mises en place. Le processus ci-dessus est répété (en utilisant de nouvelles valeurs liées aux mesures de protection choisies) jusqu'à R_n est inférieur ou égal à son correspondant R_T. C'est ce processus itératif comme le montre la figure 14 qui décide du choix ou du niveau de protection contre la foudre (LPL) du système de protection contre la foudre (LPS) et des mesures de protection contre les surtensions (SPM) pour contrer les impulsions électromagnétiques de foudre (LEMP).

BS EN / CEI 62305-3 Dommages physiques aux structures et danger de mort

Cette partie de la série de normes traite des mesures de protection dans et autour d'une structure et, en tant que telle, se rapporte directement à la majeure partie de la norme BS 6651.

Le corps principal de cette partie de la norme donne des conseils sur la conception d'un système externe de protection contre la foudre (LPS), le LPS interne et les programmes de maintenance et d'inspection.

Système de protection contre la foudre (LPS)

BS EN / CEI 62305-1 a défini quatre niveaux de protection contre la foudre (LPL) basés sur les courants de foudre minimum et maximum probables. Ces LPL correspondent directement à des classes de système de protection contre la foudre (LPS).

La corrélation entre les quatre niveaux de LPL et de LPS est identifiée dans le tableau 7. Essentiellement, plus la LPL est élevée, plus la classe de LPS est requise.

La classe de LPS à installer est régie par le résultat du calcul de l'évaluation des risques mis en évidence dans la norme BS EN / CEI 62305-2.

Considérations relatives à la conception des LPS externes

Le concepteur de protection contre la foudre doit dans un premier temps prendre en compte les effets thermiques et explosifs provoqués au point d'un coup de foudre et les conséquences sur la structure considérée. En fonction des conséquences, le concepteur peut choisir l'un des types de LPS externes suivants:

- Isolé

- Pas isolé

Un LPS isolé est généralement choisi lorsque la structure est constituée de matériaux combustibles ou présente un risque d'explosion.

Inversement, un système non isolé peut être installé là où un tel danger n'existe pas.

Un LPS externe se compose de:

- Système de terminaison d'air

- Système de conducteur de descente

- Système de terminaison de terre

Ces éléments individuels d'un LPS doivent être connectés ensemble à l'aide de composants de protection contre la foudre (LPC) appropriés conformes (dans le cas de BS EN 62305) à la série BS EN 50164 (notez que cette série BS EN doit être remplacée par la norme BS EN / IEC Série 62561). Cela garantira qu'en cas de décharge de courant de foudre sur la structure, la conception et le choix corrects des composants minimiseront tout dommage potentiel.

Système de terminaison d'air

Le rôle d'un système de terminaison d'air est de capter le courant de décharge de foudre et de le dissiper sans danger vers la terre via le conducteur de descente et le système de terminaison de terre. Par conséquent, il est d'une importance vitale d'utiliser un système de terminaison d'air correctement conçu.

BS EN / CEI 62305-3 préconise ce qui suit, dans n'importe quelle combinaison, pour la conception de la terminaison d'air:

- Tiges pneumatiques (ou embouts), qu'il s'agisse de mâts autoportants ou liés à des conducteurs pour former un maillage sur le toit

- Conducteurs caténaires (ou suspendus), qu'ils soient supportés par des mâts autoportants ou reliés à des conducteurs pour former un treillis sur le toit

- Réseau de conducteurs maillés pouvant être en contact direct avec le toit ou être suspendu au-dessus de celui-ci (dans le cas où il est primordial que le toit ne soit pas exposé à une décharge de foudre directe)

La norme indique clairement que tous les types de systèmes de terminaison d'air utilisés doivent répondre aux exigences de positionnement énoncées dans le corps de la norme. Il souligne que les composants de terminaison d'air doivent être installés sur les coins, les points exposés et les bords de la structure. Les trois méthodes de base recommandées pour déterminer la position des systèmes de terminaison d'air sont:

- La méthode de la sphère roulante

- La méthode de l'angle de protection

- La méthode du maillage

Ces méthodes sont détaillées dans les pages suivantes.

La méthode de la sphère roulante

La méthode de la sphère roulante est un moyen simple d'identifier les zones d'une structure à protéger, en tenant compte de la possibilité de heurts latéraux sur la structure. Le concept de base de l'application de la sphère de roulement à une structure est illustré à la figure 15.

La méthode de la sphère de roulement a été utilisée dans la norme BS 6651, la seule différence étant que dans la norme BS EN / CEI 62305, il existe différents rayons de la sphère de roulement qui correspondent à la classe pertinente de LPS (voir le tableau 8).

Cette méthode convient pour définir des zones de protection pour tous les types de structures, en particulier celles de géométrie complexe.

La méthode de l'angle de protection

La méthode de l'angle de protection est une simplification mathématique de la méthode de la sphère roulante. L'angle de protection (a) est l'angle créé entre la pointe (A) de la tige verticale et une ligne projetée vers le bas sur la surface sur laquelle repose la tige (voir figure 16).

L'angle de protection offert par une tige pneumatique est clairement un concept tridimensionnel dans lequel la tige se voit attribuer un cône de protection en balayant la ligne AC à l'angle de protection sur 360 ° autour de la tige pneumatique.

L'angle de protection diffère selon la hauteur variable de la tige pneumatique et la classe de LPS. L'angle de protection offert par une tige pneumatique est déterminé à partir du tableau 2 de la norme BS EN / CEI 62305-3 (voir figure 17).

La variation de l'angle de protection est une modification de la simple zone de protection de 45 ° offerte dans la plupart des cas dans la norme BS 6651. En outre, la nouvelle norme utilise la hauteur du système de terminaison d'air au-dessus du plan de référence, que ce soit le niveau du sol ou du toit (voir Figure 18).

La méthode du maillage

Il s'agit de la méthode la plus couramment utilisée dans le cadre des recommandations de la norme BS 6651. Là encore, dans la norme BS EN / CEI 62305, quatre tailles de maille de terminaison d'air différentes sont définies et correspondent à la classe appropriée de LPS (voir tableau 9).

Cette méthode convient lorsque les surfaces lisses nécessitent une protection si les conditions suivantes sont remplies:

- Les conducteurs de terminaison d'air doivent être positionnés aux bords du toit, sur les surplombs du toit et sur les arêtes du toit avec une pente supérieure à 1 sur 10 (5.7 °)

- Aucune installation métallique ne dépasse au-dessus du système de terminaison d'air

Les recherches modernes sur les dommages causés par la foudre ont montré que les bords et les coins des toits sont les plus susceptibles d'être endommagés.

Ainsi, sur toutes les structures, en particulier avec des toits plats, des conducteurs périphériques doivent être installés aussi près que possible des bords extérieurs du toit.

Comme dans BS 6651, la norme actuelle autorise l'utilisation de conducteurs (qu'il s'agisse de ferronnerie fortuite ou de conducteurs LP dédiés) sous le toit. Les tiges à air verticales (embouts) ou les plaques de gâche doivent être montées au-dessus du toit et connectées au système de conducteurs en dessous. Les tiges pneumatiques doivent être espacées d'au plus 10 m et si des plaques de gâche sont utilisées comme alternative, celles-ci doivent être placées stratégiquement sur la zone du toit à moins de 5 m l'une de l'autre.

Systèmes de terminaison d'air non conventionnels

De nombreux débats techniques (et commerciaux) ont fait rage au fil des ans concernant la validité des affirmations faites par les partisans de tels systèmes.

Ce sujet a été largement débattu au sein des groupes de travail techniques qui ont compilé la norme BS EN / CEI 62305. Le résultat a été de conserver les informations contenues dans cette norme.

La norme BS EN / CEI 62305 stipule sans équivoque que le volume ou la zone de protection assuré par le système de terminaison d'air (par exemple la tige d'air) doit être déterminé uniquement par la dimension physique réelle du système de terminaison d'air.

Cette déclaration est renforcée dans la version 2011 de la norme BS EN 62305, en étant incorporée dans le corps de la norme, plutôt que de faire partie d'une annexe (Annexe A de la norme BS EN / CEI 62305-3: 2006).

En règle générale, si la tige pneumatique mesure 5 m de haut, la seule revendication pour la zone de protection offerte par cette tige pneumatique serait basée sur 5 m et la classe de LPS pertinente et non sur une dimension améliorée revendiquée par certaines barres pneumatiques non conventionnelles.

Aucune autre norme n'est envisagée pour fonctionner en parallèle avec cette norme BS EN / CEI 62305.

Composants naturels

Lorsque les toits métalliques sont considérés comme un agencement de terminaison d'air naturel, BS 6651 a donné des indications sur l'épaisseur minimale et le type de matériau considéré.

La norme BS EN / CEI 62305-3 donne des directives similaires ainsi que des informations supplémentaires si le toit doit être considéré comme résistant à la perforation suite à une décharge de foudre (voir le tableau 10).

Il doit toujours y avoir un minimum de deux conducteurs de descente répartis autour du périmètre de la structure. Dans la mesure du possible, des conducteurs de descente devraient être installés à chaque coin exposé de la structure, car la recherche a montré qu'ils transportent la majeure partie du courant de foudre.

Composants naturels

BS EN / IEC 62305, comme BS 6651, encourage l'utilisation de pièces métalliques fortuites sur ou à l'intérieur de la structure à incorporer dans le LPS.

Là où BS 6651 encourageait une continuité électrique lors de l'utilisation d'armatures situées dans des structures en béton, il en va de même pour BS EN / CEI 62305-3. De plus, il indique que les barres d'armature sont soudées, serrées avec des composants de connexion appropriés ou chevauchent au moins 20 fois le diamètre des barres d'armature. Il s'agit de s'assurer que les barres d'armature susceptibles de transporter des courants de foudre ont des connexions sécurisées d'une longueur à l'autre.

Lorsque les barres d'armature internes doivent être connectées à des conducteurs de descente externes ou à un réseau de mise à la terre, l'un ou l'autre des agencements représentés sur la figure 20 convient. Si la connexion entre le conducteur de liaison et la barre d'armature doit être encastrée dans du béton, la norme recommande d'utiliser deux pinces, l'une connectée à une longueur d'armature et l'autre à une longueur différente d'armature. Les joints doivent ensuite être recouverts d'un composé inhibiteur d'humidité tel que le ruban Denso.

Si les barres d'armature (ou les cadres en acier de construction) doivent être utilisés comme conducteurs de descente, la continuité électrique doit être vérifiée du système de terminaison d'air au système de mise à la terre. Pour les nouvelles structures de construction, cela peut être décidé au début de la construction en utilisant des barres d'armature dédiées ou en alternant avec un conducteur en cuivre dédié du haut de la structure à la fondation avant le coulage du béton. Ce conducteur en cuivre dédié doit être lié périodiquement aux barres d'armature adjacentes / adjacentes.

En cas de doute sur le tracé et la continuité des barres d'armature dans les structures existantes, un système de conduits de descente externe doit être installé. Celles-ci doivent idéalement être collées dans le réseau de renforcement des structures en haut et en bas de la structure.

Système de terminaison de terre

Le système de terminaison de terre est vital pour la dispersion sûre et efficace du courant de foudre dans le sol.

Conformément à la norme BS 6651, la nouvelle norme recommande un seul système de mise à la terre intégré pour une structure, combinant des systèmes de protection contre la foudre, d'alimentation et de télécommunication. L'accord de l'autorité d'exploitation ou du propriétaire des systèmes concernés doit être obtenu avant tout collage.

Une bonne connexion à la terre doit posséder les caractéristiques suivantes:

- Faible résistance électrique entre l'électrode et la terre. Plus la résistance de l'électrode de terre est faible, plus il est probable que le courant de foudre choisira de circuler sur ce chemin de préférence à tout autre, ce qui permet au courant d'être conduit en toute sécurité et de se dissiper dans la terre.

- Bonne résistance à la corrosion. Le choix du matériau pour l'électrode de terre et ses connexions est d'une importance vitale. Il sera enterré dans le sol pendant de nombreuses années et doit donc être totalement fiable

La norme préconise une exigence de résistance de mise à la terre faible et souligne qu'elle peut être obtenue avec un système de mise à la terre global de 10 ohms ou moins.

Trois agencements d'électrodes de terre de base sont utilisés.

- Arrangement de type A

- Disposition de type B

- Electrodes de terre de fondation

Arrangement de type A

Celui-ci se compose d'électrodes de terre horizontales ou verticales, connectées à chaque conducteur de descente fixé à l'extérieur de la structure. Il s'agit essentiellement du système de mise à la terre utilisé dans la norme BS 6651, où chaque conducteur de descente est relié à une électrode de terre (tige).

Disposition de type B

Cet agencement est essentiellement une électrode de terre annulaire entièrement connectée qui est située autour de la périphérie de la structure et est en contact avec le sol environnant sur un minimum de 80% de sa longueur totale (c'est-à-dire que 20% de sa longueur totale peut être logée dans, disons le sous-sol de la structure et non en contact direct avec la terre).

Électrodes de terre de fondation

Il s'agit essentiellement d'un dispositif de mise à la terre de type B. Il comprend des conducteurs qui sont installés dans la fondation en béton de la structure. Si des longueurs d'électrodes supplémentaires sont nécessaires, elles doivent répondre aux mêmes critères que ceux de l'agencement de type B. Des électrodes de terre de fondation peuvent être utilisées pour augmenter le treillis de fondation de renforcement en acier.

Distance de séparation (isolement) du LPS externe

Une distance de séparation (c'est-à-dire l'isolation électrique) entre le LPS externe et les pièces métalliques structurelles est essentiellement nécessaire. Cela minimisera tout risque d'introduction partielle d'un courant de foudre à l'intérieur de la structure.

Ceci peut être réalisé en plaçant les paratonnerres suffisamment loin de toutes les parties conductrices qui ont des chemins menant dans la structure. Ainsi, si la décharge de foudre frappe le paratonnerre, elle ne peut pas `` combler le vide '' et se diriger vers la ferronnerie adjacente.

BS EN / CEI 62305 recommande un seul système de mise à la terre intégré pour une structure, combinant les systèmes de protection contre la foudre, d'alimentation et de télécommunication.

Considérations de conception interne du LPS

Le rôle fondamental du LPS interne est de garantir la prévention des étincelles dangereuses au sein de la structure à protéger. Cela pourrait être dû, suite à une décharge de foudre, au courant de foudre circulant dans le LPS externe ou bien d'autres parties conductrices de la structure et en tentant de flasher ou d'étinceler vers des installations métalliques internes.

La mise en œuvre de mesures de liaison équipotentielle appropriées ou la garantie d'une distance d'isolation électrique suffisante entre les pièces métalliques peut éviter des étincelles dangereuses entre les différentes pièces métalliques.

Liaison équipotentielle Lightning

La liaison équipotentielle est simplement l'interconnexion électrique de toutes les installations / pièces métalliques appropriées, de sorte qu'en cas de passage de courants de foudre, aucune pièce métallique ne se trouve à un potentiel de tension différent les uns des autres. Si les pièces métalliques sont essentiellement au même potentiel, le risque d'étincelle ou de contournement est annulé.

Cette interconnexion électrique peut être réalisée par liaison naturelle / fortuite ou en utilisant des conducteurs de liaison spécifiques dimensionnés selon les tableaux 8 et 9 de la norme BS EN / CEI 62305-3.

La liaison peut également être réalisée par l'utilisation de dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) lorsque la connexion directe avec des conducteurs de liaison n'est pas appropriée.

La Figure 21 (qui est basée sur la norme BS EN / CEI 62305-3 figE.43) montre un exemple typique de disposition de liaison équipotentielle. Le gaz, l'eau et le système de chauffage central sont tous liés directement à la barre de liaison équipotentielle située à l'intérieur mais à proximité d'un mur extérieur près du niveau du sol. Le câble d'alimentation est relié via un SPD approprié, en amont du compteur électrique, à la barre de liaison équipotentielle. Cette barre de liaison doit être située à proximité du tableau de distribution principal (MDB) et également étroitement connectée au système de mise à la terre avec des conducteurs de courte longueur. Dans les structures plus grandes ou étendues, plusieurs barres de liaison peuvent être nécessaires, mais elles doivent toutes être interconnectées les unes aux autres.

L'écran de tout câble d'antenne ainsi que toute alimentation blindée des appareils électroniques acheminés dans la structure doivent également être liés à la barre équipotentielle.

Des conseils supplémentaires concernant la liaison équipotentielle, les systèmes de mise à la terre des interconnexions maillées et la sélection des SPD sont disponibles dans le guide LSP.

BS EN / CEI 62305-4 Systèmes électriques et électroniques dans les structures

Les systèmes électroniques imprègnent désormais presque tous les aspects de notre vie, de l'environnement de travail au remplissage de la voiture en essence et même aux achats au supermarché local. En tant que société, nous dépendons désormais fortement du fonctionnement continu et efficace de ces systèmes. L'utilisation d'ordinateurs, de contrôles de processus électroniques et de télécommunications a explosé au cours des deux dernières décennies. Non seulement il existe plus de systèmes, mais la taille physique de l'électronique impliquée s'est considérablement réduite (une taille plus petite signifie moins d'énergie nécessaire pour endommager les circuits).

BS EN / CEI 62305 accepte que nous vivons maintenant à l'ère électronique, faisant de la protection LEMP (Lightning Electromagnetic Impulse) pour les systèmes électroniques et électriques partie intégrante de la norme à travers la partie 4. LEMP est le terme donné aux effets électromagnétiques globaux de la foudre, y compris les surtensions conduites (surtensions et courants transitoires) et les effets des champs électromagnétiques rayonnés.

Les dommages LEMP sont si répandus qu'ils sont identifiés comme l'un des types spécifiques (D3) contre lesquels il faut se protéger et que les dommages LEMP peuvent survenir à partir de tous les points d'impact vers la structure ou les services connectés - directs ou indirects - pour une référence ultérieure aux types des dommages causés par la foudre voir le tableau 5. Cette approche étendue prend également en compte le risque d'incendie ou d'explosion associé aux services connectés à la structure, par exemple les lignes électriques, les télécommunications et autres lignes métalliques.

La foudre n'est pas la seule menace…

Les surtensions transitoires causées par des événements de commutation électrique sont très courantes et peuvent être une source d'interférences considérables. Le courant traversant un conducteur crée un champ magnétique dans lequel l'énergie est stockée. Lorsque le courant est interrompu ou coupé, l'énergie du champ magnétique est soudainement libérée. Dans une tentative de se dissiper, il devient un transitoire haute tension.

Plus l'énergie stockée est importante, plus le transitoire résultant est important. Des courants plus élevés et des longueurs de conducteur plus longues contribuent à la fois à plus d'énergie stockée et également libérée!

C'est pourquoi les charges inductives telles que les moteurs, les transformateurs et les entraînements électriques sont toutes des causes courantes de transitoires de commutation.

L'importance de BS EN / CEI 62305-4

Auparavant, la protection contre les surtensions transitoires ou les surtensions était incluse en tant qu'annexe consultative dans la norme BS 6651, avec une évaluation des risques distincte. En conséquence, une protection était souvent mise en place après que des dommages matériels aient été subis, souvent par l'obligation envers les compagnies d'assurance. Cependant, l'évaluation unique des risques dans la norme BS EN / CEI 62305 dicte si une protection structurelle et / ou LEMP est nécessaire, par conséquent, la protection structurelle contre la foudre ne peut désormais pas être considérée séparément de la protection contre les surtensions transitoires - connue sous le nom de dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) dans cette nouvelle norme. Ceci en soi est un écart significatif par rapport à celui de BS 6651.

En effet, conformément à la norme BS EN / CEI 62305-3, un système LPS ne peut plus être installé sans courant de foudre ni parafoudres de liaison équipotentielle aux services métalliques entrants qui ont des «noyaux sous tension» - tels que les câbles d'alimentation et de télécommunications - qui ne peuvent pas être directement liés à la terre. Ces parafoudres sont nécessaires pour protéger contre le risque de perte de vies humaines en empêchant les étincelles dangereuses qui pourraient présenter un risque d'incendie ou d'électrocution.

Les parafoudres à courant de foudre ou à liaison équipotentielle sont également utilisés sur les lignes aériennes de service alimentant la structure qui sont menacées par une collision directe. Cependant, l'utilisation de ces seuls parafoudres «n'offre aucune protection efficace contre les pannes de systèmes électriques ou électroniques sensibles», pour citer la BS EN / CEI 62305 partie 4, qui est spécifiquement dédiée à la protection des systèmes électriques et électroniques au sein des structures.

Les parafoudres à courant de foudre font partie d'un ensemble coordonné de parafoudres comprenant des parafoudres à surtension - qui sont nécessaires au total pour protéger efficacement les systèmes électriques et électroniques sensibles contre la foudre et les transitoires de commutation.

Zones de protection contre la foudre (LPZ)

Alors que la norme BS 6651 a reconnu un concept de zonage dans l'annexe C (catégories de localisation A, B et C), la norme BS EN / CEI 62305-4 définit le concept de zones de protection contre la foudre (LPZ). La figure 22 illustre le concept de base LPZ défini par les mesures de protection contre le LEMP comme détaillé dans la partie 4.

Au sein d'une structure, une série de LPZ sont créées pour avoir, ou identifiées comme ayant déjà, successivement moins d'exposition aux effets de la foudre.

Les zones successives utilisent une combinaison de liaison, de blindage et de parafoudres coordonnés pour obtenir une réduction significative de la gravité du LEMP, des courants de surtension conduits et des surtensions transitoires, ainsi que des effets de champ magnétique rayonné. Les concepteurs coordonnent ces niveaux pour que les équipements les plus sensibles soient situés dans les zones les plus protégées.

Les LPZ peuvent être divisés en deux catégories - 2 zones externes (LPZ 0_A, LPZ0_B) et généralement 2 zones internes (LPZ 1, 2) bien que d'autres zones puissent être introduites pour une réduction supplémentaire du champ électromagnétique et du courant de foudre si nécessaire.

Zones externes

LPZ0_A est la zone soumise à des coups de foudre directs et peut donc devoir porter jusqu'au courant de foudre maximal.

Il s'agit généralement de la surface du toit d'une structure. Le champ électromagnétique complet se produit ici.

LPZ0_B est la zone non soumise aux coups de foudre directs et correspond généralement aux parois latérales d'une structure.

Cependant, le champ électromagnétique complet se produit toujours ici et des courants de foudre partiels conduits et des surtensions de commutation peuvent se produire ici.

Zones internes

LPZ 1 est la zone interne soumise à des courants de foudre partiels. Les courants de foudre conduits et / ou les surtensions de commutation sont réduits par rapport aux zones externes LPZ 0_A, LPZ0_B.

Il s'agit généralement de la zone où les services pénètrent dans la structure ou où se trouve le tableau électrique principal.

LPZ 2 est une zone interne qui est en outre située à l'intérieur de la structure où les restes de courants d'impulsion de foudre et / ou de surtensions de commutation sont réduits par rapport à LPZ 1.

Il s'agit généralement d'une pièce blindée ou, pour l'alimentation secteur, dans la zone du tableau de distribution secondaire. Les niveaux de protection à l'intérieur d'une zone doivent être coordonnés avec les caractéristiques d'immunité de l'équipement à protéger, c'est-à-dire que plus l'équipement est sensible, plus la zone requise est protégée.

Le tissu et la disposition existants d'un bâtiment peuvent créer des zones facilement apparentes, ou des techniques LPZ peuvent devoir être appliquées pour créer les zones requises.

Mesures de protection contre les surtensions (SPM)

Certaines zones d'une structure, comme une pièce blindée, sont naturellement mieux protégées de la foudre que d'autres et il est possible d'étendre les zones les plus protégées par une conception soignée du LPS, la mise à la terre des services métalliques tels que l'eau et le gaz, et le câblage techniques. Cependant, c'est l'installation correcte de dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) coordonnés qui protègent l'équipement contre les dommages et assurent la continuité de son fonctionnement, ce qui est essentiel pour éliminer les temps d'arrêt. Au total, ces mesures sont appelées mesures de protection contre les surtensions (SPM) (anciennement système de mesures de protection LEMP (LPMS)).

Lors de l'application de la liaison, du blindage et des SPD, l'excellence technique doit être équilibrée avec la nécessité économique. Pour les nouvelles constructions, les mesures de collage et de criblage peuvent être intégralement conçues pour faire partie du SPM complet. Cependant, pour une structure existante, la modernisation d'un ensemble de SPD coordonnés est susceptible d'être la solution la plus simple et la plus rentable.

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SPD coordonnés

La norme BS EN / CEI 62305-4 met l'accent sur l'utilisation de parafoudres coordonnés pour la protection des équipements dans leur environnement. Cela signifie simplement une série de parafoudres dont les emplacements et les attributs de traitement LEMP sont coordonnés de manière à protéger l'équipement dans leur environnement en réduisant les effets LEMP à un niveau de sécurité. Il peut donc y avoir un SPD de courant de foudre à usage intensif à l'entrée de service pour gérer la majorité de l'énergie de surtension (courant de foudre partiel d'un LPS et / ou de lignes aériennes) avec la surtension transitoire respective contrôlée à des niveaux de sécurité par des SPD de surtension coordonnés et aval. pour protéger les équipements terminaux, y compris les dommages potentiels par la commutation de sources, par exemple de gros moteurs inductifs. Des parafoudres appropriés devraient être installés partout où les services passent d'une ZPL à une autre.

Les SPD coordonnés doivent fonctionner efficacement ensemble comme un système en cascade pour protéger les équipements dans leur environnement. Par exemple, le SPD de courant de foudre à l'entrée de service doit gérer la majorité de l'énergie de surtension, soulageant suffisamment les SPD de surtension en aval pour contrôler la surtension.

Des parafoudres appropriés devraient être installés partout où les services passent d'une ZPL à une autre

Une mauvaise coordination pourrait signifier que les parafoudres à surtension sont soumis à une surtension excessive, ce qui risque d'endommager à la fois l'équipement et lui-même.

En outre, les niveaux de protection en tension ou les tensions de passage des parafoudres installés doivent être coordonnés avec la tension de tenue d'isolement des parties de l'installation et la tension de tenue d'immunité des équipements électroniques.

SPD améliorés

Bien qu'un dommage pur et simple à l'équipement ne soit pas souhaitable, la nécessité de minimiser les temps d'arrêt résultant d'une perte de fonctionnement ou d'un dysfonctionnement de l'équipement peut également être critique. Ceci est particulièrement important pour les industries qui servent le public, qu'il s'agisse d'hôpitaux, d'institutions financières, d'usines de fabrication ou d'entreprises commerciales, où l'incapacité de fournir leur service en raison de la perte de fonctionnement de l'équipement entraînerait une importante santé et sécurité et / ou conséquences.

Les parafoudres standard ne peuvent protéger que contre les surtensions de mode commun (entre les conducteurs sous tension et la terre), offrant une protection efficace contre les dommages directs mais pas contre les temps d'arrêt dus à une interruption du système.

La norme BS EN 62305 considère donc l'utilisation de parafoudres améliorés (SPD *) qui réduisent davantage le risque d'endommagement et de dysfonctionnement des équipements critiques lorsqu'un fonctionnement continu est requis. Les installateurs devront donc être beaucoup plus conscients des exigences d'application et d'installation des SPD qu'ils ne l'avaient peut-être été auparavant.

Les parafoudres supérieurs ou améliorés fournissent une protection de tension de passage inférieure (meilleure) contre les surtensions en mode commun et en mode différentiel (entre conducteurs sous tension) et offrent donc également une protection supplémentaire sur les mesures de liaison et de blindage.

Ces parafoudres améliorés peuvent même offrir jusqu'à une protection secteur de type 1 + 2 + 3 ou de données / télécommunications Test Cat D + C + B dans une seule unité. Comme les équipements terminaux, par exemple les ordinateurs, ont tendance à être plus vulnérables aux surtensions de mode différentiel, cette protection supplémentaire peut être une considération vitale.

En outre, la capacité de protection contre les surtensions de mode commun et différentiel permet à l'équipement de rester en fonctionnement pendant les périodes de surtension - offrant un avantage considérable aux organisations commerciales, industrielles et de service public.

Tous les parafoudres LSP offrent des performances SPD améliorées avec des tensions de passage faibles leaders de l'industrie

(niveau de protection de tension, U_p), car il s'agit du meilleur choix pour obtenir une protection répétée économique et sans entretien, en plus d'éviter les temps d'arrêt coûteux du système. Une faible protection de tension de passage dans tous les modes courants et différentiels signifie que moins d'unités sont nécessaires pour assurer la protection, ce qui permet d'économiser sur les coûts unitaires et d'installation, ainsi que sur le temps d'installation.

Tous les SPD LSP offrent des performances SPD améliorées avec une faible tension de passage leader de l'industrie

Conclusion

La foudre constitue une menace évidente pour une structure, mais une menace croissante pour les systèmes au sein de la structure en raison de l'utilisation et de la dépendance accrues des équipements électriques et électroniques. La série de normes BS EN / CEI 62305 le reconnaît clairement. La protection structurelle contre la foudre ne peut plus être isolée des surtensions transitoires ou de la protection contre les surtensions des équipements. L'utilisation de parafoudres améliorés fournit un moyen de protection pratique et économique permettant le fonctionnement continu des systèmes critiques pendant l'activité LEMP.