Résumé des dispositifs de protection contre la foudre et les surtensions

Sécurité planifiée

Concept de zone de protection contre la foudre

Le bâtiment est divisé en différentes zones menacées. Ces zones permettent de définir les mesures de protection nécessaires, en particulier les dispositifs et composants de protection contre la foudre et les surtensions. Une partie d'un concept de zone de protection contre la foudre compatible CEM (CEM: compatibilité électromagnétique) est le système de protection externe contre la foudre (y compris le système de terminaison d'air, le système de descente, le système de mise à la terre), la liaison équipotentielle, le blindage spatial et la protection contre les surtensions pour le systèmes d'alimentation électrique et de technologie de l'information. Les définitions s'appliquent telles que classées dans le tableau 1. Selon les exigences et les charges placées sur les dispositifs de protection contre les surtensions, ils sont classés comme parafoudres, parafoudres et parafoudres combinés. Les exigences les plus élevées concernent la capacité de décharge des parafoudres et des parafoudres combinés utilisés à la transition de la zone de protection contre la foudre 0_A à 1 ou 0_A à 2. Ces parafoudres doivent être capables de conduire plusieurs fois des courants de foudre partiels de forme d'onde 10/350 µs sans être détruits afin d'éviter la pénétration de courants de foudre partiels destructeurs dans l'installation électrique d'un bâtiment. Au point de transition de LPZ 0_B à 1 ou en aval du parafoudre au point de transition de LPZ 1 à 2 et plus, des parafoudres sont utilisés pour se protéger contre les surtensions. Leur tâche est à la fois de réduire encore davantage l'énergie résiduelle des étages de protection amont et de limiter les surtensions induites ou générées dans l'installation elle-même.

Les mesures de protection contre la foudre et les surtensions aux limites des zones de protection contre la foudre décrites ci-dessus s'appliquent également aux systèmes d'alimentation électrique et de technologie de l'information. Toutes les mesures décrites dans le concept de zone de protection contre la foudre compatible CEM contribuent à assurer une disponibilité continue des appareils et installations électriques et électroniques. Pour des informations techniques plus détaillées, veuillez visiter www.lsp-international.com.

IEC 62305-4: 2010

Zones extérieures:

LPZ 0: Zone où la menace est due au champ électromagnétique de foudre non atténué et où les systèmes internes peuvent être soumis à un courant de choc de foudre complet ou partiel.

LPZ 0 est subdivisé en:

LPZ0_A: Zone où la menace est due à l'éclair direct et au plein champ électromagnétique de la foudre. Les systèmes internes peuvent être soumis à un courant de choc de foudre complet.

LPZ0_B: Zone protégée contre les éclairs directs mais où la menace est le plein champ électromagnétique de la foudre. Les systèmes internes peuvent être soumis à des courants de foudre partiels.

Zones intérieures (protégées contre les éclairs directs de foudre):

LPZ 1: Zone où le courant de surtension est limité par des interfaces de partage de courant et d'isolement et / ou par des parafoudres à la frontière. Le blindage spatial peut atténuer le champ électromagnétique de la foudre.

LPZ 2… n: zone dans laquelle le courant de surtension peut être davantage limité par des interfaces de partage de courant et d'isolement et / ou par des parafoudres supplémentaires à la frontière. Un blindage spatial supplémentaire peut être utilisé pour atténuer davantage le champ électromagnétique de la foudre.

Termes et définitions

Pouvoir de coupure, suivre la capacité d'extinction actuelle I_fi

Le pouvoir de coupure est la valeur efficace (présumée) non influencée du courant de suivi du réseau qui peut être automatiquement éteint par le parafoudre lors de la connexion de U_C. Il peut être prouvé lors d'un test de fonctionnement selon EN 61643-11: 2012.

Catégories selon CEI 61643-21: 2009

Un certain nombre de tensions d'impulsion et de courants d'impulsion sont décrits dans la CEI 61643-21: 2009 pour tester la capacité de transport de courant et la limitation de tension des interférences impulsionnelles. Le tableau 3 de cette norme les répertorie en catégories et fournit les valeurs préférées. Dans le tableau 2 de la norme CEI 61643-22, les sources des transitoires sont affectées aux différentes catégories d'impulsions en fonction du mécanisme de découplage. La catégorie C2 comprend le couplage inductif (surtensions), le couplage galvanique de catégorie D1 (courants de foudre). La catégorie concernée est spécifiée dans les données techniques. Les parafoudres LSP dépassent les valeurs des catégories spécifiées. Par conséquent, la valeur exacte de la capacité de transport de courant d'impulsion est indiquée par le courant de décharge nominal (8/20 μs) et le courant d'impulsion de foudre (10/350 μs).

Vague combinée

Une onde combinée est générée par un générateur hybride (1.2 / 50 μs, 8/20 μs) avec une impédance fictive de 2 Ω. La tension en circuit ouvert de ce générateur est appelée U_OC. U_OC est un indicateur préféré pour les parafoudres de type 3 car seuls ces parafoudres peuvent être testés avec une onde combinée (selon EN 61643-11).

Fréquence de coupure f_G

La fréquence de coupure définit le comportement dépendant de la fréquence d'un parafoudre. La fréquence de coupure est équivalente à la fréquence qui induit une perte d'insertion (a_E) de 3 dB dans certaines conditions d'essai (voir EN 61643-21: 2010). Sauf indication contraire, cette valeur se réfère à un système de 50 Ω.

Degré de protection

Le degré de protection IP correspond aux catégories de protection

décrit dans la CEI 60529.

Temps de déconnexion t_a

Le temps de déconnexion est le temps qui s'écoule jusqu'à la déconnexion automatique de l'alimentation en cas de défaillance du circuit ou de l'équipement à protéger. Le temps de coupure est une valeur spécifique à l'application résultant de l'intensité du courant de défaut et des caractéristiques du dispositif de protection.

Coordination énergétique des SPD

La coordination énergétique est l'interaction sélective et coordonnée des éléments de protection en cascade (= SPD) d'un concept global de protection contre la foudre et les surtensions. Cela signifie que la charge totale du courant d'impulsion de foudre est répartie entre les SPD en fonction de leur capacité de transport d'énergie. Si la coordination énergétique n'est pas possible, les SPD en aval sont insuffisamment

soulagés par les parafoudres amont car les parafoudres amont fonctionnent trop tard, insuffisamment ou pas du tout. Par conséquent, les SPD aval ainsi que les équipements terminaux à protéger peuvent être détruits. La norme DIN CLC / TS 61643-12: 2010 décrit comment vérifier la coordination énergétique. Les SPD de type 1 à éclateur offrent des avantages considérables en raison de leur commutation de tension

caractéristique (voir WAVE BREAKER FONCTION).

Gamme de fréquences

La plage de fréquences représente la plage de transmission ou la fréquence de coupure d'un parafoudre en fonction des caractéristiques d'atténuation décrites.

La perte d'insertion

A une fréquence donnée, la perte d'insertion d'un parafoudre est définie par la relation de la valeur de la tension sur le lieu d'installation avant et après l'installation du parafoudre. Sauf indication contraire, la valeur se réfère à un système de 50 Ω.

Fusible de secours intégré

Selon la norme produit pour les SPD, des dispositifs de protection contre les surintensités / fusibles de secours doivent être utilisés. Cela nécessite cependant un espace supplémentaire dans le tableau de distribution, des longueurs de câble supplémentaires, qui doivent être aussi courtes que possible selon la norme CEI 60364-5-53, du temps d'installation (et des coûts) supplémentaires et le dimensionnement du fusible. Un fusible intégré dans le parafoudre parfaitement adapté aux courants d'impulsion impliqués élimine tous ces inconvénients. Le gain d'espace, le moindre effort de câblage, la surveillance intégrée des fusibles et l'effet de protection accru grâce à des câbles de raccordement plus courts sont des avantages évidents de ce concept.

Courant de foudre I_lutin

Le courant d'impulsion de foudre est une courbe de courant d'impulsion normalisée avec une forme d'onde 10/350 μs. Ses paramètres (valeur de crête, charge, énergie spécifique) simulent la charge provoquée par les courants de foudre naturels. Le courant de foudre et les parafoudres combinés doivent être capables de décharger de tels courants de foudre plusieurs fois sans être détruits.

Protection contre les surintensités côté réseau / fusible de secours par parafoudre

Dispositif de protection contre les surintensités (par ex. Fusible ou disjoncteur) situé à l'extérieur du parafoudre côté alimentation pour interrompre le courant de suivi à fréquence industrielle dès que le pouvoir de coupure du parafoudre est dépassé. Aucun fusible de secours supplémentaire n'est requis car le fusible de secours est déjà intégré dans le SPD.

Tension de service continue maximale U_C

La tension de service continue maximale (tension de service maximale admissible) est la valeur efficace de la tension maximale qui peut être connectée aux bornes correspondantes du parafoudre pendant le fonctionnement. C'est la tension maximale sur le parafoudre en

l'état non conducteur défini, qui ramène le parafoudre à cet état après qu'il s'est déclenché et déchargé. La valeur de U_C dépend de la tension nominale du système à protéger et des spécifications de l'installateur (CEI 60364-5-534).

Tension de service continue maximale U_CPV pour un système photovoltaïque (PV)

Valeur de la tension continue maximale pouvant être appliquée en permanence aux bornes du SPD. Pour s'assurer que U_CPV est supérieure à la tension maximale en circuit ouvert de l'installation photovoltaïque en cas d'influences extérieures (par ex. température ambiante, intensité du rayonnement solaire), U_CPV doit être supérieure à cette tension maximale en circuit ouvert d'un facteur 1.2 (selon CLC / TS 50539-12). Ce facteur de 1.2 garantit que les SPD ne sont pas mal dimensionnés.

Courant de décharge maximal I_max

Le courant de décharge maximal est la valeur de crête maximale du courant d'impulsion de 8/20 μs que l'appareil peut décharger en toute sécurité.

Capacité de transmission maximale

La capacité de transmission maximale définit la puissance haute fréquence maximale qui peut être transmise via un parafoudre coaxial sans interférer avec le composant de protection.

Courant nominal de décharge I_n

Le courant de décharge nominal est la valeur de crête d'un courant d'impulsion de 8/20 μs pour lequel le parafoudre est évalué dans un certain programme de test et que le parafoudre peut décharger plusieurs fois.

Courant de charge nominal (courant nominal) I_L

Le courant de charge nominal est le courant de service maximal admissible qui peut circuler en permanence à travers les bornes correspondantes.

Tension nominale U_N

La tension nominale correspond à la tension nominale du système à protéger. La valeur de la tension nominale sert souvent de désignation de type pour les parafoudres pour systèmes informatiques. Elle est indiquée comme valeur efficace pour les systèmes à courant alternatif.

Parafoudre N-PE

Dispositifs de protection contre les surtensions exclusivement conçus pour être installés entre le conducteur N et PE.

Plage de température de fonctionnement T_U

La plage de température de fonctionnement indique la plage dans laquelle les appareils peuvent être utilisés. Pour les appareils non auto-chauffants, elle est égale à la plage de température ambiante. L'échauffement des appareils auto-chauffants ne doit pas dépasser la valeur maximale indiquée.

Circuit de protection

Les circuits de protection sont des dispositifs de protection en cascade à plusieurs étages. Les différents étages de protection peuvent être constitués d'éclateurs, de varistances, d'éléments semi-conducteurs et de tubes à décharge (voir Coordination énergétique).

Courant du conducteur de protection I_PE

Le courant du conducteur de protection est le courant qui traverse la connexion PE lorsque le parafoudre est connecté à la tension de service continue maximale U_C, selon les instructions d'installation et sans consommateurs côté charge.

Contact de signalisation à distance

Un contact de signalisation à distance permet une surveillance et une indication à distance faciles de l'état de fonctionnement de l'appareil. Il comporte une borne tripolaire sous la forme d'un contact inverseur flottant. Ce contact peut être utilisé comme contact de coupure et / ou de fermeture et peut ainsi être facilement intégré dans le système de contrôle du bâtiment, le contrôleur de l'armoire électrique, etc.

Temps de réponse t_A

Les temps de réponse caractérisent principalement les performances de réponse des éléments de protection individuels utilisés dans les parafoudres. En fonction de la vitesse de montée du / dt de la tension d'impulsion ou di / dt du courant d'impulsion, les temps de réponse peuvent varier dans certaines limites.

Retour perte

Dans les applications haute fréquence, la perte de retour se réfère au nombre de parties de l'onde «principale» qui sont réfléchies au niveau du dispositif de protection (point de surtension). Il s'agit d'une mesure directe de l'adaptation d'un dispositif de protection à l'impédance caractéristique du système.

Résistance en série

Résistance dans le sens du flux de signal entre l'entrée et la sortie d'un parafoudre.

Atténuation du bouclier

Relation entre la puissance injectée dans un câble coaxial et la puissance rayonnée par le câble à travers le conducteur de phase.

Dispositifs de protection contre les surtensions (SPD)

Les parafoudres sont principalement constitués de résistances dépendant de la tension (varistances, diodes de suppression) et / ou d'éclateurs (chemins de décharge). Les dispositifs de protection contre les surtensions sont utilisés pour protéger d'autres équipements et installations électriques contre des surtensions trop élevées inadmissibles et / ou pour établir une liaison équipotentielle. Les dispositifs de protection contre les surtensions sont classés:

1. a) selon leur utilisation dans:

• Dispositifs de protection contre les surtensions pour les installations et appareils d'alimentation électrique

pour plages de tension nominale jusqu'à 1000 V

- selon EN 61643-11: 2012 dans les SPD de type 1/2/3

- selon CEI 61643-11: 2011 dans les SPD de classe I / II / III

Le passage de la Red / Line. La famille de produits conforme à la nouvelle norme EN 61643-11: 2012 et CEI 61643-11: 2011 sera complétée au cours de l'année 2014.

• Dispositifs de protection contre les surtensions pour les installations et appareils informatiques

pour la protection des équipements électroniques modernes dans les réseaux de télécommunications et de signalisation avec des tensions nominales jusqu'à 1000 V AC (valeur efficace) et 1500 V DC contre les effets indirects et directs des coups de foudre et autres transitoires.

- selon CEI 61643-21: 2009 et EN 61643-21: 2010.

• Isolement des éclateurs pour les systèmes de mise à la terre ou la liaison équipotentielle
• Dispositifs de protection contre les surtensions à utiliser dans les systèmes photovoltaïques

pour plages de tension nominale jusqu'à 1500 V

- selon EN 50539-11: 2013 dans les SPD de type 1/2

1. b) en fonction de leur capacité de décharge de courant impulsionnel et de leur effet protecteur dans:

• Parafoudres / parafoudres coordonnés

pour la protection des installations et des équipements contre les interférences résultant de coups de foudre directs ou proches (installés aux limites entre LPZ 0_A et 1).

• Parafoudres

pour la protection des installations, équipements et terminaux contre les coups de foudre à distance, les surtensions de commutation ainsi que les décharges électrostatiques (installé aux limites en aval de LPZ 0_B).

• Parafoudres combinés

pour la protection des installations, équipements et terminaux contre les interférences résultant de coups de foudre directs ou proches (installés aux limites entre LPZ 0_A et 1 ainsi que 0_A et 2).

Caractéristiques techniques des parafoudres

Les données techniques des parafoudres comprennent des informations sur leurs conditions d'utilisation en fonction de:

• Application (par ex. Installation, conditions du réseau, température)
• Performances en cas d'interférence (par exemple, capacité de décharge de courant d'impulsion, suivre la capacité d'extinction du courant, niveau de protection de tension, temps de réponse)
• Performances pendant le fonctionnement (par exemple courant nominal, atténuation, résistance d'isolement)
• Performances en cas de panne (par ex. Fusible de secours, sectionneur, sécurité intégrée, option de signalisation à distance)

Capacité de tenue aux courts-circuits

La capacité de tenue aux courts-circuits est la valeur du courant présumé de court-circuit à fréquence industrielle géré par le parafoudre lorsque le fusible de secours maximal correspondant est connecté en amont.

Indice de court-circuit I_SCPV d'un SPD dans un système photovoltaïque (PV)

Courant de court-circuit maximal non influencé que le SPD, seul ou conjointement avec ses dispositifs de déconnexion, est capable de supporter.

Surtension temporaire (TOV)

Une surtension temporaire peut être présente au niveau du dispositif de protection contre les surtensions pendant une courte période en raison d'un défaut du système haute tension. Ceci doit être clairement distingué d'un transitoire provoqué par un coup de foudre ou une opération de commutation, qui ne durent pas plus d'environ 1 ms. L'amplitude U_T et la durée de cette surtension temporaire sont spécifiées dans la norme EN 61643-11 (200 ms, 5 s ou 120 min.) et sont testées individuellement pour les SPD correspondants en fonction de la configuration du système (TN, TT, etc.). Le SPD peut soit a) échouer de manière fiable (sécurité TOV) ou b) être résistant aux TOV (tenue TOV), ce qui signifie qu'il est complètement opérationnel pendant et après

surtensions temporaires.

Sectionneur thermique

Les parafoudres destinés à être utilisés dans les systèmes d'alimentation équipés de résistances commandées en tension (varistances) comportent principalement un sectionneur thermique intégré qui déconnecte le parafoudre du secteur en cas de surcharge et indique cet état de fonctionnement. Le sectionneur réagit à la «chaleur actuelle» générée par une varistance surchargée et déconnecte le parafoudre du secteur si une certaine température est dépassée. Le sectionneur est conçu pour déconnecter le parafoudre surchargé à temps pour éviter un incendie. Il n'est pas destiné à assurer une protection contre les contacts indirects. La fonction de

ces sectionneurs thermiques peuvent être testés au moyen d'une simulation de surcharge / vieillissement des parafoudres.

Courant de décharge total I_{la totalité de votre cycle de coaching doit être payée avant votre dernière session.}

Courant qui traverse le PE, le PEN ou la mise à la terre d'un SPD multipolaire pendant le test de courant de décharge total. Ce test est utilisé pour déterminer la charge totale si le courant circule simultanément à travers plusieurs chemins de protection d'un SPD multipolaire. Ce paramètre est déterminant pour la capacité de décharge totale qui est gérée de manière fiable par la somme des

chemins d'un SPD.

Niveau de protection de tension U_p

Le niveau de protection en tension d'un parafoudre est la valeur instantanée maximale de la tension aux bornes d'un parafoudre, déterminée à partir des tests individuels normalisés:

- Tension d'amorçage par impulsion de foudre 1.2 / 50 μs (100%)

- Tension d'amorçage avec une vitesse de montée de 1kV / μs

- Tension limite mesurée à un courant de décharge nominal I_n

Le niveau de protection en tension caractérise la capacité d'un parafoudre à limiter les surtensions à un niveau résiduel. Le niveau de protection de tension définit le lieu d'installation en ce qui concerne la catégorie de surtension selon CEI 60664-1 dans les systèmes d'alimentation. Pour les parafoudres à utiliser dans les systèmes informatiques, le niveau de protection en tension doit être adapté au niveau d'immunité de l'équipement à protéger (CEI 61000-4-5: 2001).

Planification de la protection interne contre la foudre et de la protection contre les surtensions

Exigences relatives aux composants externes de protection contre la foudre

Les composants utilisés pour installer le système de protection contre la foudre externe doivent répondre à certaines exigences mécaniques et électriques, qui sont spécifiées dans la série de normes EN 62561-x. Les composants de protection contre la foudre sont classés en fonction de leur fonction, par exemple les composants de connexion (EN 62561-1), les conducteurs et les électrodes de terre (EN 62561-2).

Test des composants de protection contre la foudre conventionnels

Les composants métalliques de protection contre la foudre (pinces, conducteurs, tiges de terminaison d'air, électrodes de terre) exposés aux intempéries doivent être soumis à un vieillissement / conditionnement artificiel avant les essais pour vérifier leur adéquation à l'application prévue. Conformément aux normes EN 60068-2-52 et EN ISO 6988, les composants métalliques sont soumis à un vieillissement artificiel et testés en deux étapes.

Altération naturelle et exposition à la corrosion des composants de protection contre la foudre

Étape 1: Traitement au brouillard salin

Ce test est destiné aux composants ou dispositifs conçus pour résister à une exposition à une atmosphère saline. L'équipement d'essai consiste en une chambre à brouillard salin dans laquelle les échantillons sont testés avec le niveau d'essai 2 pendant plus de trois jours. Le niveau de test 2 comprend trois phases de pulvérisation de 2 h chacune, utilisant une solution de chlorure de sodium (NaCl) à 5% à une température comprise entre 15 ° C et 35 ° C suivi d'un stockage à l'humidité à une humidité relative de 93% et une température de 40 ± 2 ° C pendant 20 à 22 heures selon EN 60068-2-52.

Étape 2: Traitement en atmosphère sulfureuse humide

Cet essai vise à évaluer la résistance des matériaux ou objets à l'humidité condensée contenant du dioxyde de soufre conformément à la norme EN ISO 6988.

L'équipement d'essai (figure 2) se compose d'une chambre d'essai où les échantillons

sont traités avec une concentration de dioxyde de soufre dans une fraction volumique de 667 x 10-6 (± 24 x 10-6) en sept cycles d'essai. Chaque cycle d'une durée de 24 h est composé d'une période de chauffage de 8 h à une température de 40 ± 3 ° C en atmosphère humide et saturée suivie d'une période de repos de 16 h. Après cela, l'atmosphère sulfureuse humide est remplacée.

Les composants destinés à une utilisation en extérieur et les composants enfouis dans le sol sont soumis au vieillissement / conditionnement. Pour les composants enterrés dans le sol, des exigences et des mesures supplémentaires doivent être prises en compte. Aucune pince ou conducteur en aluminium ne doit être enterré dans le sol. Si l'acier inoxydable doit être enterré dans le sol, seul l'acier inoxydable fortement allié peut être utilisé, par exemple StSt (V4A). Conformément à la norme allemande DIN VDE 0151, StSt (V2A) n'est pas autorisé. Les composants destinés à une utilisation en intérieur tels que les barres de liaison équipotentielle ne doivent pas être soumis au vieillissement / conditionnement. Il en va de même pour les composants intégrés

Concrètement. Ces composants sont donc souvent en acier non galvanisé (noir).

Systèmes de terminaison d'air / tiges de terminaison d'air

Les tiges de terminaison d'air sont généralement utilisées comme systèmes de terminaison d'air. Ils sont disponibles dans de nombreux modèles différents, par exemple avec une longueur de 1 m pour une installation avec socle en béton sur des toits plats, jusqu'aux mâts télescopiques de protection contre la foudre d'une longueur de 25 m pour les installations de biogaz. L'EN 62561-2 spécifie les sections minimales et les matériaux admissibles avec les propriétés électriques et mécaniques correspondantes pour les tiges de terminaison d'air. Dans le cas de tiges de terminaison d'air de plus grandes hauteurs, la résistance à la flexion de la tige de terminaison d'air et la stabilité des systèmes complets (tige de terminaison d'air dans un trépied) doivent être vérifiées au moyen d'un calcul statique. Les sections transversales et les matériaux requis doivent être sélectionnés en fonction

sur ce calcul. Les vitesses du vent de la zone de charge du vent concernée doivent également être prises en compte pour ce calcul.

Test des composants de connexion

Les composants de connexion, ou souvent simplement appelés pinces, sont utilisés comme composants de protection contre la foudre pour connecter des conducteurs (conducteur de descente, conducteur de terminaison d'air, entrée de terre) les uns aux autres ou à une installation.

En fonction du type de pince et de matériau de pince, de nombreuses combinaisons de pince sont possibles. Le cheminement des conducteurs et les combinaisons de matériaux possibles sont déterminants à cet égard. Le type d'acheminement des conducteurs décrit la manière dont une pince relie les conducteurs en disposition croisée ou parallèle.

Dans le cas d'une charge de courant de foudre, les pinces sont soumises à des forces électrodynamiques et thermiques qui dépendent fortement du type d'acheminement du conducteur et de la connexion de la pince. Le tableau 1 montre les matériaux qui peuvent être combinés sans provoquer de corrosion de contact. La combinaison de différents matériaux entre eux et leurs différentes résistances mécaniques et propriétés thermiques ont des effets différents sur les composants de connexion lorsque le courant de foudre les traverse. Ceci est particulièrement évident pour les composants de connexion en acier inoxydable (StSt) où des températures élevées se produisent en raison de la faible conductivité dès que les courants de foudre les traversent. Par conséquent, un test de courant de foudre conforme à la norme EN 62561-1 doit être effectué pour toutes les pinces. Afin de tester le pire des cas, non seulement les différentes combinaisons de conducteurs, mais également les combinaisons de matériaux spécifiées par le fabricant doivent être testées.

Tests basés sur l'exemple d'une pince MT

Dans un premier temps, le nombre de combinaisons de tests doit être déterminé. La pince MV utilisée est en acier inoxydable (StSt) et peut donc être combinée avec des conducteurs en acier, en aluminium, en StSt et en cuivre comme indiqué dans le tableau 1. De plus, elle peut être connectée en disposition croisée et parallèle qui doit également être testée. Cela signifie qu'il existe huit combinaisons de tests possibles pour la pince MT utilisée (figures 3 et 4).

Conformément à la norme EN 62561, chacune de ces combinaisons d'essai doit être testée sur trois éprouvettes / montages d'essai appropriés. Cela signifie que 24 échantillons de cette seule pince MT doivent être testés pour couvrir la gamme complète. Chaque échantillon est monté avec le

couple de serrage conforme aux exigences normatives et est soumis à un vieillissement artificiel au moyen d'un traitement au brouillard salin et en atmosphère sulfureuse humide comme décrit ci-dessus. Pour le test électrique ultérieur, les éprouvettes doivent être fi xées sur une plaque isolante (Figure 5).

Trois impulsions de courant de foudre de forme d'onde 10/350 μs avec 50 kA (surcharge faible) et 100 kA (surcharge importante) sont appliquées à chaque échantillon. Après avoir été chargés de courant de foudre, les échantillons ne doivent pas présenter de signes de détérioration.

En plus des essais électriques où l'éprouvette est soumise à des forces électrodynamiques en cas de charge de courant de foudre, une charge statique-mécanique a été intégrée dans la norme EN 62561-1. Ce test statique-mécanique est particulièrement nécessaire pour les connecteurs parallèles, les connecteurs longitudinaux, etc. et est réalisé avec différents matériaux conducteurs et plages de serrage. Les composants de connexion en acier inoxydable sont testés dans les pires conditions des cas avec un seul conducteur en acier inoxydable (surface extrêmement lisse). Les composants de connexion, par exemple la pince MV représentée sur la figure 6, sont préparés avec un couple de serrage défini puis chargés avec une force de traction mécanique de 900 N (± 20 N) pendant une minute. Pendant cette période d'essai, les conducteurs ne doivent pas bouger de plus d'un millimètre et les composants de connexion ne doivent pas présenter de signes de détérioration. Cet essai statique-mécanique supplémentaire est un autre critère d'essai pour les composants de connexion et doit également être documenté dans le rapport d'essai du fabricant en plus des valeurs électriques.

La résistance de contact (mesurée au-dessus de la pince) pour une pince en acier inoxydable ne doit pas dépasser 2.5 mΩ ou 1 mΩ dans le cas d'autres matériaux. Le couple de desserrage requis doit être garanti.

Par conséquent, les installateurs de systèmes de protection contre la foudre doivent sélectionner les composants de connexion pour le service (H ou N) attendu sur site. Une pince pour service H (100 kA), par exemple, doit être utilisée pour une tige de terminaison d'air (courant de foudre total) et une pince pour service N (50 kA) doit être utilisée dans un treillis ou à une entrée de terre. (courant de foudre déjà distribué).

Chefs

La norme EN 62561-2 impose également des exigences particulières aux conducteurs tels que les conducteurs de terminaison d'air et de descente ou les électrodes de terre, par exemple les électrodes de terre annulaires, par exemple:

• Propriétés mécaniques (résistance à la traction minimale, allongement minimal)
• Propriétés électriques (résistivité max.)
• Propriétés de résistance à la corrosion (vieillissement artificiel tel que décrit ci-dessus).

Les propriétés mécaniques doivent être testées et observées. La figure 8 montre la configuration de test pour tester la résistance à la traction de conducteurs circulaires (par exemple en aluminium). La qualité du revêtement (lisse, continu) ainsi que l'épaisseur minimale et l'adhérence au matériau de base sont importantes et doivent être testées en particulier si des matériaux revêtus tels que l'acier galvanisé (St / tZn) sont utilisés.

Ceci est décrit dans la norme sous la forme d'un essai de flexion. Pour cela, une éprouvette est pliée d'un rayon égal à 5 ​​fois son diamètre à un angle de 90 °. Ce faisant, l'échantillon peut ne pas présenter d'arêtes vives, de cassure ou d'exfoliation. De plus, les matériaux conducteurs doivent être faciles à traiter lors de l'installation de systèmes de protection contre la foudre. Les fils ou bandes (bobines) sont censés être facilement redressés au moyen d'un redresseur de fil (poulies de guidage) ou au moyen d'une torsion. De plus, il doit être facile d'installer / plier les matériaux au niveau des structures ou dans le sol. Ces exigences standard sont des caractéristiques produit pertinentes qui doivent être documentées dans les fiches techniques produit correspondantes des fabricants.

Électrodes de terre / piquets de terre

Les piquets de terre séparables LSP sont en acier spécial et sont entièrement galvanisés à chaud ou en acier inoxydable fortement allié. Un joint d'accouplement qui permet la connexion des tiges sans agrandir le diamètre est une particularité de ces piquets de terre. Chaque tige fournit un alésage et une extrémité de goupille.

L'EN 62561-2 spécifie les exigences relatives aux électrodes de terre telles que le matériau, la géométrie, les dimensions minimales ainsi que les propriétés mécaniques et électriques. Les joints d'accouplement reliant les tiges individuelles sont des points faibles. Pour cette raison, la norme EN 62561-2 exige que des tests mécaniques et électriques supplémentaires soient effectués pour tester la qualité de ces joints d'accouplement.

Pour cet essai, la tige est placée dans un guide avec une plaque d'acier comme zone d'impact. Le spécimen se compose de deux tiges jointes d'une longueur de 500 mm chacune. Trois échantillons de chaque type d'électrode de terre doivent être testés. L'extrémité supérieure de l'éprouvette est percutée au moyen d'un marteau vibrant avec un insert de marteau adéquat pendant une durée de deux minutes. La vitesse de frappe du marteau doit être de 2000 ± 1000 min-1 et l'énergie de frappe sur une seule course doit être de 50 ± 10 [Nm].

Si les accouplements ont réussi ce test sans défauts visibles, ils sont soumis à un vieillissement artificiel au moyen d'un traitement au brouillard salin et en atmosphère sulfureuse humide. Ensuite, les couplages sont chargés de trois impulsions de courant de foudre de forme d'onde 10/350 µs de 50 kA et 100 kA chacune. La résistance de contact (mesurée au-dessus du couplage) des piquets de terre en acier inoxydable ne doit pas dépasser 2.5 mΩ. Pour tester si le joint de couplage est toujours fermement connecté après avoir été soumis à cette charge de courant de foudre, la force de couplage est testée au moyen d'une machine d'essai de traction.

L'installation d'un système de protection contre la foudre fonctionnel nécessite l'utilisation de composants et d'appareils testés selon la dernière norme. Les installateurs de systèmes de protection contre la foudre doivent sélectionner et installer correctement les composants en fonction des exigences du site d'installation. En plus des exigences mécaniques, les critères électriques du dernier état de la protection contre la foudre doivent être pris en compte et respectés.

Calcul du courant de court-circuit ligne-terre

Dimensionnement des systèmes de mise à la terre par rapport à l'intensité

À cette fin, différents pires scénarios doivent être examinés. Dans les systèmes moyenne tension, un double défaut à la terre serait le cas le plus critique. Un premier défaut à la terre (par exemple au niveau d'un transformateur) peut provoquer un second défaut à la terre dans une autre phase (par exemple une extrémité d'étanchéité de câble défectueuse dans un système moyenne tension). Selon le tableau 1 de la norme EN 50522 (Mise à la terre des installations de puissance supérieure à 1 kV ac), un double courant de défaut à la terre I''kEE, qui est défini comme suit, circulera via les conducteurs de terre dans ce cas:

I «kEE = 0,85 • I« k

(I «k = courant de court-circuit symétrique initial tripolaire)

Dans une installation de 20 kV avec un courant de court-circuit symétrique initial I''k de 16 kA et un temps de déconnexion de 1 seconde, le double courant de défaut à la terre serait de 13.6 kA. L'intensité des conducteurs de mise à la terre et des jeux de barres de mise à la terre dans le bâtiment de la station ou la salle des transformateurs doit être évaluée en fonction de cette valeur. Dans ce contexte, la division du courant peut être envisagée dans le cas d'une disposition en anneau (un facteur de 0.65 est utilisé en pratique). La planification doit toujours être basée sur les données réelles du système (configuration du système, courant de court-circuit ligne-terre, temps de déconnexion).

La norme EN 50522 spécifie la densité maximale de courant de court-circuit G (A / mm2) pour différents matériaux. La section transversale d'un conducteur est déterminée à partir du matériau et du temps de déconnexion.

Le courant calculé est maintenant divisé par la densité de courant G du matériau concerné et le temps de déconnexion correspondant et la section minimale A_m. du conducteur est déterminé.

A_m.= I »_{kEE (succursale)} / G [mm²]

La section transversale calculée permet de sélectionner un conducteur. Cette section transversale est toujours arrondie à la section transversale nominale supérieure suivante. Dans le cas d'un système compensé, par exemple, le système de mise à la terre lui-même (la partie en contact direct avec la terre) est chargé avec un courant considérablement plus faible, à savoir uniquement avec le courant de défaut à la terre résiduel I_E = rx I_RES réduit du facteur r. Ce courant ne dépasse pas environ 10 A et peut circuler en permanence sans problème si des sections de matériau de mise à la terre communes sont utilisées.

Sections minimales des électrodes de terre

Les sections minimales en ce qui concerne la résistance mécanique et la corrosion sont définies dans la norme allemande DIN VDE 0151 (Matériau et dimensions minimales des électrodes de terre par rapport à la corrosion).

Charge de vent en cas de systèmes de terminaison d'air isolés selon l'Eurocode 1

Les conditions météorologiques extrêmes sont à la hausse partout dans le monde en raison du réchauffement climatique. Les conséquences telles que la vitesse du vent élevée, un nombre accru de tempêtes et de fortes pluies ne peuvent être ignorées. Par conséquent, les concepteurs et les installateurs seront confrontés à de nouveaux défis, notamment en ce qui concerne les charges de vent. Cela n'affecte pas seulement les structures du bâtiment (statique de la structure), mais également les systèmes de terminaison d'air.

Dans le domaine de la protection contre la foudre, les normes DIN 1055-4: 2005-03 et DIN 4131 ont jusqu'à présent été utilisées comme base de dimensionnement. En juillet 2012, ces normes ont été remplacées par les Eurocodes qui fournissent des règles de conception structurelles normalisées à l'échelle européenne (planification des structures).

La norme DIN 1055-4: 2005-03 a été intégrée dans l'Eurocode 1 (EN 1991-1-4: Actions sur les structures - Partie 1-4: Actions générales - Actions du vent) et DIN V 4131: 2008-09 dans l'Eurocode 3 ( EN 1993-3-1: Partie 3-1: Tours, mâts et cheminées - Tours et mâts). Ainsi, ces deux normes constituent la base du dimensionnement des systèmes de terminaison d'air pour les systèmes de protection contre la foudre, mais l'Eurocode 1 est principalement pertinent.

Les paramètres suivants sont utilisés pour calculer la charge de vent réelle attendue:

• Zone de vent (l'Allemagne est divisée en quatre zones de vent avec des vitesses de vent de base différentes)
• Catégorie de terrain (les catégories de terrain définissent l'environnement d'une structure)
• Hauteur de l'objet au-dessus du niveau du sol
• Hauteur de l'emplacement (au-dessus du niveau de la mer, généralement jusqu'à 800 m au-dessus du niveau de la mer)

D'autres facteurs d'influence tels que:

• glaçage
• Position sur une crête ou au sommet d'une colline
• Hauteur de l'objet au-dessus de 300 m
• Hauteur du terrain au-dessus de 800 m (niveau de la mer)

doivent être pris en compte pour l'environnement d'installation spécifique et doivent être calculés séparément.

La combinaison des différents paramètres entraîne la vitesse du vent en rafale qui doit être utilisée comme base pour le dimensionnement des systèmes de terminaison d'air et d'autres installations telles que des conducteurs annulaires surélevés. Dans notre catalogue, la vitesse maximale des rafales de vent est spécifiée pour nos produits afin de pouvoir déterminer le nombre requis de bases en béton en fonction de la vitesse des rafales, par exemple dans le cas de systèmes de terminaison d'air isolés. Cela permet non seulement de déterminer la stabilité statique, mais également de réduire le poids nécessaire et donc la charge sur le toit.

Remarque importante :

Les «vitesses maximales des rafales de vent» spécifiées dans ce catalogue pour les composants individuels ont été déterminées selon les exigences de calcul spécifiques à l'Allemagne de l'Eurocode 1 (DIN EN 1991-1-4 / NA: 2010-12) qui sont basées sur la zone de vent carte pour l'Allemagne et les particularités topographiques associées au pays.

Lors de l'utilisation des produits de ce catalogue dans d'autres pays, les particularités spécifiques au pays et les autres méthodes de calcul applicables localement, le cas échéant, décrites dans l'Eurocode 1 (EN 1991-1-4) ou dans d'autres réglementations de calcul applicables localement (hors Europe) doivent être observé. Par conséquent, les vitesses de rafales maximales mentionnées dans ce catalogue ne s'appliquent qu'à l'Allemagne et ne sont qu'une orientation approximative pour les autres pays. Les vitesses des rafales de vent doivent être nouvellement calculées selon les méthodes de calcul spécifiques au pays!

Lors de l'installation de tiges de terminaison d'air dans des bases en béton, les informations / vitesses de vent en rafale dans le tableau doivent être prises en compte. Ces informations s'appliquent aux matériaux de tige de terminaison d'air conventionnels (Al, St / tZn, Cu et StSt).

Si les tiges de terminaison d'air sont fixées au moyen d'entretoises, les calculs sont basés sur les possibilités d'installation ci-dessous.

Les vitesses de rafales maximales admissibles sont spécifiées pour les produits concernés et doivent être prises en compte pour la sélection / l'installation. Une résistance mécanique plus élevée peut être obtenue au moyen par exemple d'un support coudé (deux entretoises disposées en triangle) (sur demande).