Qu'est-ce qu'un parafoudre ? Pourquoi il est utile pour une borne de recharge et à la maison

Réponse courte : Un parafoudre (SPD) protège les équipements en dérivant vers la terre les surtensions brèves, de plusieurs milliers de volts, provoquées par la foudre ou les manœuvres sur le réseau. Les disjoncteurs et les différentiels n'arrêtent pas ces surtensions ; ils protègent contre les surintensités et les courants de fuite. La borne de recharge, la voiture et l'électronique de la maison y sont sensibles. Dans les installations ENGN à Bursa, un parafoudre est standard, avec un différentiel 40 A type A et un disjoncteur 40 A. En France, la NF C 15-100 s'applique.

D'où viennent les surtensions ?

• La foudre : un impact sur le bâtiment, un poteau, un arbre ou une ligne aérienne crée une tension très brève mais très élevée dans les câbles et la terre. Même un impact proche induit une surtension.
• Les manœuvres de réseau : les commutations du gestionnaire de réseau et le démarrage ou l'arrêt de gros moteurs, compresseurs ou postes de soudure produisent des surtensions plus faibles mais fréquentes.
• Les défauts : courts-circuits sur le réseau ou rupture du neutre. Une rupture du neutre provoque une surtension durable, que le parafoudre ne traite pas ; c'est le rôle d'un relais de surtension/sous-tension (voir plus bas).

Ces surtensions durent quelques microsecondes. Elles ressemblent à un clignement des lampes, mais suffisent à endommager la carte de commande de la borne, l'électronique de charge embarquée, la box internet, la chaudière ou la carte d'un électroménager.

Comment fonctionne un parafoudre ?

À tension normale, le parafoudre présente une résistance très élevée et ne participe pas au circuit. Quand la tension dépasse un seuil, il devient conducteur en quelques nanosecondes et dérive le courant de choc vers la terre, puis redevient isolant. Il est donc raccordé entre la phase (et le neutre) et la terre. Sans prise de terre, ou avec une résistance de terre trop élevée, le courant n'a nulle part où aller et le parafoudre ne protège pas. On mesure d'abord la terre et on la corrige si nécessaire.

Type 1, type 2 et type 3

Les parafoudres sont classés selon leur essai, d'après la NF EN 61643-11 (IEC 61643-11) :

• Type 1 (T1) : essayé avec un courant de foudre direct (onde 10/350 µs, valeur Iimp). Au tableau principal si le bâtiment possède un paratonnerre ou est alimenté par une ligne aérienne.
• Type 2 (T2) : essayé contre la foudre indirecte et les manœuvres (onde 8/20 µs, valeur In). Le plus courant dans les logements et locaux professionnels, et la protection de base du circuit de la borne.
• Type 3 (T3) : protection fine juste à côté de l'appareil sensible (onde combinée, valeur Uoc). Faible capacité d'écoulement, jamais seul ; un type 2 doit être placé en amont.

Les parafoudres combinés type 1+2 écoulent le courant de foudre au tableau principal tout en offrant un niveau de protection de type 2.

Les valeurs de l'étiquette : Uc, Up, In, Imax, Iimp

• Uc (tension maximale de régime permanent) : tension supportée en permanence. Elle est choisie au-dessus de la tension du réseau ; en 230/400 V, au moins 1,1 × 230 V entre phase et neutre, souvent environ 275 V dans les catalogues.
• Up (niveau de protection) : tension résiduelle aux bornes du parafoudre pendant le choc, c'est-à-dire ce qui arrive à l'appareil. Plus elle est basse, mieux c'est ; elle doit rester sous la tenue aux chocs de l'appareil protégé. En 230/400 V, le matériel fixe relève de la catégorie 4 kV, les appareils courants de 2,5 kV et l'électronique sensible de 1,5 kV.
• In (courant nominal de décharge) : courant qu'un type 2 écoule à répétition avec une onde 8/20 µs (ex. 5, 10, 20 kA).
• Imax (courant maximal de décharge) : courant maximal écoulé une seule fois. Mis en avant dans les catalogues, mais le choix se fait sur In et Up.
• Iimp (courant de choc) : valeur 10/350 µs d'un type 1.

Où l'installer ?

1. Tableau principal (arrivée du bâtiment) : protège toute l'installation. Type 1 ou 1+2 avec paratonnerre ou alimentation aérienne, sinon type 2.
2. Tableau divisionnaire de la borne ou circuit de la borne : si la borne est loin du tableau principal (environ plus de 10 mètres), la surtension peut se reformer le long du câble ; on ajoute alors un second type 2 près de la borne. C'est souvent le cas en parking, jardin ou garage collectif.
3. À côté de l'appareil sensible : type 3 si nécessaire (prise ou modulaire).

Les conducteurs de raccordement sont aussi courts que possible : la longueur totale recommandée de la liaison phase–parafoudre–terre est de 0,5 mètre. Des câbles longs et bouclés ajoutent leur propre tension inductive et réduisent l'effet du parafoudre.

Schéma de liaison à la terre

Le schéma de raccordement dépend du régime de neutre. En TN-S, un module est placé entre chaque phase, le neutre et le conducteur de protection ; en TT, le montage 3+1 est courant (trois modules phase–neutre, un module éclateur neutre–terre). Un parafoudre mal raccordé ne protège pas ou fait déclencher le différentiel. Le bon schéma est défini lors de l'étude.

Protection en amont

En fin de vie ou après un choc très important, un parafoudre peut se mettre en court-circuit. Pour éviter un incendie ou une coupure totale, on place en amont un fusible ou un disjoncteur de la valeur indiquée par le fabricant. Certains produits l'intègrent ; le catalogue le précise.

Durée de vie et voyant

Chaque choc use un peu le parafoudre. La plupart des modèles modulaires ont un voyant : vert, il fonctionne ; rouge, la cartouche doit être remplacée. Avec des cartouches débrochables, on ne change que la cartouche. Un coup d'œil après un orage et une fois par an suffit. Les modèles avec contact de signalisation à distance sont utiles en copropriété et en entreprise.

Ce que le parafoudre ne fait pas

• Il ne remplace pas le différentiel : la protection des personnes, c'est le différentiel. Pourquoi le circuit de la borne utilise un type A est expliqué dans un guide séparé.
• Il ne remplace pas le disjoncteur : la protection contre les surcharges et courts-circuits est son rôle.
• Il n'arrête pas une surtension durable : rupture du neutre ou réseau restant longtemps à 250–260 V exigent un relais de surtension/sous-tension, qui coupe hors des limites et réenclenche ensuite. Chez ENGN, il est en option et chiffré à part.
• Il ne protège pas le bâtiment d'un impact direct : c'est le rôle du paratonnerre ; le parafoudre protège l'installation intérieure.

Pourquoi une borne de recharge en a besoin

Une borne domestique contient de l'électronique de communication, de comptage et de commande, et se trouve souvent au garage, au parking ou dans le jardin, au bout d'un long câble. Les longues liaisons sont plus exposées. Pendant la charge, la voiture est raccordée au même circuit et son chargeur embarqué subit directement la surtension. La norme d'installation IEC 60364-7-722 impose une protection contre les surtensions pour les points de recharge accessibles au public ; à domicile, elle n'est pas toujours obligatoire mais coûte très peu par rapport à la borne et à la voiture. C'est pourquoi nous l'installons en standard.

La protection ENGN à Bursa

Dans nos installations, chaque point de recharge a son propre circuit ; un différentiel 40 A type A, un disjoncteur 40 A et un parafoudre sont standard. Le type et l'emplacement du parafoudre (tableau principal ou divisionnaire), la mesure de terre et la section de câble sont définis lors de la visite technique et inscrits dans l'étude. Notre service d'installation n'est proposé qu'à Bursa (Turquie) ; la visite est payante et déduite du devis écrit si vous acceptez les travaux, et chaque installation est réalisée avec une étude électrique.

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