La protection contre la foudre des postes électriques repose sur des parafoudres HTA, des protections basse tension coordonnées et une mise à la terre cohérente. Dans un bâtiment équipé d’un paratonnerre, la structure est protégée, mais le transformateur et ses équipements auxiliaires restent exposés.
Pour votre site industriel, pensez la protection des équipements électriques comme une chaîne qui couvre toute l’installation électrique, de l’arrivée réseau jusqu’aux automatismes. Une surtension peut endommager l’isolement du transformateur ou interrompre la production sans impact direct sur le bâtiment.
Le premier point consiste donc à comprendre les chemins possibles de la surtension.
Pourquoi protéger le poste et ses équipements auxiliaires ?
Les surtensions empruntent plusieurs chemins
La foudre peut atteindre une ligne aérienne, frapper une structure voisine ou provoquer une élévation du potentiel de terre. Les couplages électromagnétiques induisent aussi des pics de tension dans les câbles.
Ainsi, une alimentation enterrée ne supprime pas tous les risques. Les liaisons de télécommunication, les circuits de mesure et les conducteurs reliant plusieurs bâtiments constituent aussi des voies d’entrée.
Le guide technique disponible sur Éduscol décrit ces différents modes d’agression des installations électriques.
Les conséquences dépassent le transformateur
Ces phénomènes sollicitent les traversées et les enroulements du transformateur. Ils peuvent aussi détruire des relais de protection, des alimentations auxiliaires, des ordinateurs de conduite et d’autres équipements électroniques, ou des systèmes de sécurité.
Un parafoudre devient conducteur pendant la surtension : il limite la tension et dévie le courant vers le réseau de terre. Il dissipe une partie de l’énergie reçue, dans ses limites assignées.
Cette limitation réduit les dommages aux isolants et le risque d’incendie d’origine électrique. Elle ne remplace cependant ni les protections contre les surintensités ni les mesures de sécurité du poste.
Quelles normes et obligations concernent les postes HTA ?
Distinguer les règles HTA, BT et foudre
La NF C 15-100 encadre la partie basse tension de l’installation électrique. Elle ne constitue pas, à elle seule, le référentiel de conception d’un poste HTA. Selon la configuration, les normes NF C 13-100 et NF C 13-200 concernent aussi le poste et l’installation haute tension. La conformité aux normes s’évalue au regard des référentiels applicables.
La série IEC 62305 traite la protection contre la foudre, avec l’évaluation du risque, la protection des structures et celle des systèmes électriques.
Côté BT, la présence d’un paratonnerre impose une protection adaptée aux courants de foudre susceptibles d’entrer dans l’installation. L’exposition orageuse, l’alimentation et les conséquences d’une défaillance interviennent aussi dans les exigences applicables.
Appliquer le cadre ICPE sans le généraliser
Conformément à la réglementation en vigueur, l’arrêté du 4 octobre 2010 définit des obligations pour les installations classées entrant dans son champ. Il n’impose pas indistinctement un même équipement à tous les transformateurs industriels.
Pour les installations concernées, l’analyse du risque foudre identifie les équipements à protéger. L’étude technique détermine ensuite les dispositifs, leur implantation et leurs modalités de contrôle.
On déconseille donc de résumer l’obligation à la seule présence d’équipements sensibles ou à une zone géographique. Une zone à fort risque de foudroiement ou une zone à forte activité orageuse fait partie des éléments d’exposition à examiner. Aucune ne constitue, à elle seule, un critère réglementaire automatique. Notre méthode de choix du système relie l’analyse du risque aux solutions retenues.
Comment choisir un parafoudre HTA pour le transformateur ?
Partir du réseau et de la tenue d’isolement
Les parafoudres HTA à oxyde métallique sans éclateur relèvent de la famille IEC 60099-4. Leur sélection dépend de la tension maximale du réseau, de son régime de neutre et des élévations temporaires de tension possibles.
On retient notamment la tension maximale de service permanent, généralement notée Uc, ainsi que la tension assignée Ur. Il faut également considérer la durée des défauts à la terre et la capacité énergétique du dispositif.
La mention « réseau 20 kV » ne suffit donc pas à déterminer une référence. Un choix fondé uniquement sur cette tension peut conduire à un parafoudre inadapté aux contraintes temporaires du réseau.
Coordonner la protection avec le transformateur
La tension résiduelle du parafoudre, au courant considéré, doit rester compatible avec la tenue aux chocs du matériel. Les liaisons ajoutent aussi une tension pendant le passage du courant.
L’étude tient donc compte des caractéristiques du transformateur, des traversées, des câbles et de la distance entre protection et équipement. Les transitions entre ligne aérienne et câble souterrain méritent également une attention particulière.
L’installation d’un parafoudre doit respecter les distances d’isolement et les prescriptions du constructeur. Documentez le choix avec les courbes de tenue aux élévations temporaires de tension et les caractéristiques énergétiques du constructeur.
Les types 1, 2 et 3 désignent les parafoudres basse tension. Cette classification ne permet pas de sélectionner un parafoudre HTA.
Comment coordonner les parafoudres côté basse tension ?
Le parafoudre BT est généralement installé dans le tableau électrique, notamment au TGBT. Des protections complémentaires peuvent être nécessaires dans les tableaux secondaires et près des équipements sensibles.
Les trois types correspondent à des essais et à des fonctions complémentaires.
| Type BT | Sollicitation caractéristique | Fonction principale |
|---|---|---|
| Type 1 | Courant impulsionnel 10/350 µs | Écouler des courants partiels de foudre en tête d’installation |
| Type 2 | Courant de décharge 8/20 µs | Limiter les élévations de tension induites ou résiduelles |
| Type 3 | Essai à onde combinée | Compléter la protection près des équipements sensibles |
Le type 1 convient aux installations exposées à des courants de foudre, notamment lorsqu’un paratonnerre protège le bâtiment. Sa capacité d’écoulement ne garantit toutefois pas, à elle seule, la protection des automatismes.
Le type 2 constitue couramment la protection principale lorsque l’arrivée de courants directs n’est pas attendue. Il complète aussi un type 1. Le type 3 intervient en complément, selon la coordination prévue.
On dimensionne l’ensemble avec Uc, le niveau de protection Up et les courants caractéristiques Iimp, In ou Imax. Le schéma de liaison à la terre et les dispositifs de déconnexion associés comptent également.
Notre guide sur la coordination des parafoudres industriels approfondit cette répartition. La coordination doit aussi intégrer les réseaux de communication, les capteurs, les systèmes de sécurité et les alimentations auxiliaires.
Sur les sites qui comportent des locaux de service, l’analyse peut aussi inclure les appareils électroménagers qui y sont raccordés.
Où installer les protections et comment les raccorder ?
Réduire les longueurs et les boucles
Côté HTA, on recherche une implantation proche du matériel à protéger, compatible avec les distances d’isolement et les prescriptions du constructeur. Le trajet électrique complet importe autant que la position du boîtier.
Côté BT, les conducteurs de raccordement doivent rester courts, directs et organisés pour limiter les boucles. Une liaison trop longue augmente la tension effectivement appliquée aux équipements pendant la décharge.
La section des conducteurs, le dispositif de protection associé et la tenue au court-circuit dépendent de l’appareil et de l’installation. Il n’existe pas de section unique valable pour tous les postes.
Organiser la terre et l’équipotentialité
Une faible résistance de mise à la terre ne suffit pas à caractériser une protection foudre efficace. La géométrie des conducteurs, leur continuité et leur comportement impulsionnel interviennent également.
On évite les prises de terre isolées ajoutées sans étude. Pour la sécurité des personnes, la coordination des terres HTA, BT et foudre doit évaluer les tensions de contact et les transferts de potentiel, dans le respect des règles du poste.
L’objectif est de rechercher une protection maximale compatible avec la conception et les contraintes du poste, sans prétendre garantir un risque nul.
Le contrôle des liaisons équipotentielles aide à suivre l’intégrité des connexions prévues par la conception. Il concerne notamment les masses, charpentes et chemins de câbles concernés.
Ces travaux relèvent d’un professionnel qualifié et habilité. Toute intervention dans le poste exige une préparation et une consignation adaptées au périmètre électrique.
Comment maintenir la protection et tracer les contrôles ?
Distinguer surveillance, vérification et remplacement
On recommande un programme documenté couvrant l’état des parafoudres, leurs connexions, les terres et les liaisons équipotentielles. La périodicité dépend du référentiel applicable, du niveau de protection et de l’environnement.
Pour les ICPE relevant des dispositions foudre correspondantes, le cadre prévoit une vérification visuelle annuelle et une vérification complète tous les deux ans. D’autres contraintes peuvent imposer des contrôles plus rapprochés.
Les inspections recherchent corrosion, desserrage, dégradation des enveloppes et signalisation de fin de vie. Un parafoudre ayant écoulé une surtension n’est pas automatiquement à remplacer : son état et les prescriptions du fabricant déterminent l’action.
Relier chaque événement à une décision
Après un impact identifié, une anomalie ou des travaux modifiant l’installation, une vérification adaptée permet de rechercher les défauts nouveaux. Notre méthode d’audit foudre accompagne cette organisation des constats et des corrections.
Dans LPS Manager, on privilégie un dossier partagé réunissant plans, références, mesures, photos et rapports. Chaque écart doit conserver son responsable, son échéance et la preuve de sa résolution.
Les alertes météorologiques annonçant des orages aident à organiser les activités extérieures exposées. Elles ne remplacent pas les protections électriques et ne justifient aucune intervention pendant l’orage.
Enfin, nos ressources sur la chaîne LPS CEMASO complètent les supports documentaires destinés aux intervenants.
Questions fréquentes sur la protection des transformateurs
Un paratonnerre protège-t-il les enroulements ?
Il contribue à protéger la structure contre les effets directs de la foudre. Cependant, les surtensions conduites et induites nécessitent des protections internes coordonnées. On associe donc captage, descentes, terre, équipotentialité et parafoudres selon l’étude.
Les parafoudres HTA suffisent-ils côté BT ?
Le transformateur ne constitue pas une barrière absolue aux perturbations transitoires. Les câbles BT et les circuits auxiliaires peuvent aussi recevoir leurs propres surtensions. La protection du secondaire dépend donc des risques présents et de la tenue des équipements alimentés.
Quels documents conserver pour un poste existant ?
Le dossier rassemble l’analyse du risque lorsqu’elle est requise, l’étude technique, les plans réellement exécutés et les références des protections. On y ajoute les mesures initiales, les rapports périodiques et les actions correctives. Cet ensemble permet de comprendre les choix et de suivre leurs évolutions.
À retenir pour fiabiliser la protection du poste
La protection foudre d’un poste électrique dépend de la coordination de l’ensemble. Un parafoudre correctement choisi perd une partie de son efficacité si ses raccordements ou l’équipotentialité présentent des défauts.
On recommande de relier chaque dispositif à sa fonction, à ses caractéristiques et à son historique de contrôle. Cette continuité entre conception, installation et maintenance permet de préserver la protection du transformateur tout au long de son exploitation.
