Foudre, parafoudre et éclairage LED : tout ce qu’il faut savoir

La foudre est un phénomène naturel qui se reconnaît lorsque surgit un éclair accompagné d’un bruit de tonnerre. Il s’agit d’une décharge électrostatique qui intervient lorsque de l'électricité statique s'accumule entre plusieurs nuages d'orage (type cumulonimbus) et la terre.

Elle présente de nombreux dangers: électrocution, incendie ou encore interférence électromagnétique, surtensions… Plusieurs techniques ont été développées pour prévenir et canaliser les éclairs de la foudre afin de protéger les êtres vivants, les biens, et les équipements.

Les effets de la foudre sont thermiques, se traduisant par une élévation de température aux niveaux des impacts. Il y a ensuite les effets de déflagration : A proximité du canal de la foudre, la dilatation de l’air presque instantanée provoque une onde de choc, qui elle-même entraîne une surpression extrêmement intense.

Enfin, les effets électriques : Quand la foudre touche une ligne électrique, une énergie considérable est absorbée par la ligne électrique. Ce qui entraîne dans la plupart des cas une surtension importante qui entrainera une destruction des équipements raccordés à la ligne.

Les conséquences de la foudre concernent aussi bien les hommes que les biens. Pour les personnes, la conséquence principale est le foudroiement. Il en existe différentes sortes : le foudroiement direct, ou encore le foudroiement par tension de pas, le foudroiement par éclair latéral etc.

Les conséquences sur les biens : Les impacts de foudre peuvent provoquer d’importants dégâts pouvant aller jusqu’à la destruction de bâtiments ou de matériels par le fait d’un incendie ou d’une explosion. Ce sont les surtensions véhiculées par les lignes électriques qui causent le plus de dommages, et le plus fréquemment. Les surtensions causent des dommages sur de très nombreux équipements.

Il faut différencier 2 phénomènes  : L'effet direct (impact foudre sur l'installation) et les effets indirects (surtensions transitoires).

Contre l'impact direct de foudre, la technique de protection consiste à capturer la décharge pour la détourner de sa cible initiale et l'écouler à la terre. La foudre sera captée, par exemple, selon la technique du "paratonnerre" ou de la "cage maillée" et épargnera le site.  

Les effets indirects de la foudre vont générer des surtensions transitoires sur les réseaux, que la foudre chute sur l'installation ou sur les réseaux, ou même à proximité (couplage par rayonnement électromagnétique).

Les surtensions transitoires (de l'ordre de plusieurs milliers de volts) atteignant les réseaux filaires vont endommager partiellement ou totalement les composants électroniques ou électriques de différents outils ou matériaux.

C’est là le principal souci des professionnels, car les utilisateurs des équipements électroniques, des systèmes téléphoniques et informatiques sont confrontés au problème de la fiabilité de ces matériels face aux surtensions transitoires générées par la foudre. Les surtensions occasionnent une détérioration des composants électroniques, des dysfonctionnements des équipements automatiques ou informatiques. Voire l’interruption pure et simple de chaînes de production en contexte industriel.  

Le développement et la fragilisation croissante des équipements électroniques ou informatiques entraînent une sensibilité plus grande encore aux surtensions. La foudre constitue une réelle menace pour le matériel des entreprises mais aussi pour celles des professions libérales. 

Afin de limiter les surtensions transitoires générées par la foudre à un niveau acceptable par les équipements de l'installation, la solution efficace est la mise en place de dispositifs de protection contre les surtensions, appelés "parafoudres".

Le parafoudre est un appareil protégeant les installations électriques et de télécommunications contre les surtensions. Le parafoudre est une solution reconnue et performante, qui doit cependant être choisie en fonction du risque et installée selon les règles de l'art afin de procurer une efficacité maximale. Il en existe de différentes gammes : Parafoudre basse tension, parafoudre photovoltaïque, parafoudre télécom, parafoudre informatique etc.

CITEL propose une gamme assez large de parafoudres et notamment des parafoudres adaptés à l’éclairage LED.

Pourquoi des parafoudres pour éclairage LED ?

L’éclairage LED est désormais largement utilisé. Cette technologie a inondé le marché industriel comme le marché des particuliers, car son efficacité, ses performances en termes d’économie d’énergie et d’espérance de vie sont avérées.

Néanmoins, cette technologie souffre d’un inconvénient majeur : sa sensibilité extrême aux surtensions transitoires créées par la foudre. A cause de leurs localisations très exposées, les éclairages LED extérieurs vont subir des surtensions élevées qui créeront des défaillances dans les circuits d’alimentation, sur les composants LED, ou des pertes d’efficacité d’éclairage.

Pour ces raisons, l’utilisation de parafoudres situés en amont des systèmes d’éclairage LED est fortement recommandée. CITEL propose des solutions adaptées aux différents types d’éclairages LED : urbains, architecturaux et tunnels...

Comment fonctionnent ces parafoudres ? 

Les parafoudres "détectent" les élévations brutales de tensions (surtensions transitoires dus aux effets indirects de la foudre) qui peuvent apparaitre entre les conducteurs d'alimentation et se mettent instantanément en faible impédance, limitant ainsi la tension vu par l'équipement à protéger (drivers, leds) à un seuil acceptable (1500 V crête généralement). Lorsque le phénomène transitoire a disparu (quelques dizaines ou centaines de microsecondes), le parafoudre retourne son état d'isolement initial et est prêt à fonctionner de nouveau.

Fin de vie de parafoudre : les cas de fin de vie de parafoudres sont rarissimes mais si l'amplitude de la perturbation est très élevée (supérieure au courant maximal de décharge du parafoudre) ou le nombre de sollicitations du parafoudre est très important, celui-ci va se mettre en mode de défaillance en sécurité, c'est à dire se déconnecter du réseau électrique, ou déconnecter le réseau de l'équipement : cette dernière option est privilégiée dans l'application Led car elle permet aisément d'identifier un parafoudre hors-service (extinction du luminaire).

Comment choisir le bon parafoudre ?

Le parafoudre doit être conforme à sa norme de référence (NF EN 61643-11) et à un usage sur le type de ligne à protéger (exemple : réseau monophasé 230 Vac). 2 paramètres essentiels doivent être sélectionnés pour assurer une bonne efficacité de protection : son courant nominal de décharge (In) doit être égal ou supérieur à 5 kA en onde 8/20µs et son niveau de protection doit être inférieur ou égal à 1,5 kV. CITEL propose une large gamme répondant à ces exigences et parfaitement adaptée à l'intégration dans les systèmes d'éclairage LED.

Conclusion, la protection contre les surtensions transitoires dues à la foudre des éclairages extérieurs LED est une nécessité pour assurer fiabilité et durée de vie. Les parafoudres sont des solutions éprouvés et efficaces s'ils sont correctement sélectionnés et installés selon les règles de l'art.