Les surtensions qui se manifestent dans un circuit électrique endommagent la plupart du temps les installations et les appareils.

Pour les appareils qui fonctionnent en permanence, le risque est particulièrement élevé. Ces dommages peuvent générer des coûts très importants : le rachat ou la réparation des appareils endommagés est certes coûteuse, mais une panne prolongée des installations ou même la perte de logiciels ou de données peuvent s’avérer encore plus onéreuses.

Chaque circuit fonctionne avec une tension spécifique (dite nominale). Toute augmentation de la tension au-delà d’un seuil de tolérance supérieur représente une surtension.

L’ampleur des dommages dépend en grande partie de la rigidité diélectrique des composants employés et de la quantité d’énergie que le circuit concerné est en mesure de dissiper.

Un matériau est diélectrique s’il ne contient pas de charges électriques susceptibles de se déplacer. Autrement dit, c’est un milieu qui ne peut pas conduire le courant électrique. On l’appelle souvent isolant électrique (exemple :le vide, le verre, le bois et de nombreux plastiques).

A partir d’une certaine valeur de tension un isolant peut être détruit par claquage de ce dernier.

Les surtensions sont générées par les événements suivants :

– Décharges de foudre
– Manœuvres (ouvertures et fermetures d’appareillages électriques de protection ou de sectionnement… etc. qui peuvent être produites par le distributeur d’énergie)
– Décharges électrostatiques
– Dans les installations basse tension rupture du conducteur de neutre.

Les surtensions n’apparaissent que durant une fraction de seconde. C’est la raison pour laquelle on les appelle aussi tensions transitoires, ou plus simplement : transitoires.

Elles se caractérisent par des temps de montée très courts, de quelques microsecondes, avant de retomber plus lentement (durée pouvant atteindre 100 microsecondes).

Décharges de foudre
Les coups de foudre lors d’un orage produisent des surtensions transitoires extrêmement élevées.
Elles atteignent des valeurs beaucoup plus importantes que celles causées par des manœuvres ou des décharges électrostatiques.

 

 

Manœuvres
Dans ce contexte, les manœuvres englobent la connexion de machines puissantes ou les courts-circuits dans le réseau électrique.
Les câbles concernés par de telles circonstances connaissent des modifications très importantes du courant en quelques fractions de seconde.

 

 

Décharges électrostatiques
En cas de contact ou de rapprochement entre des corps présentant un potentiel électrostatique différent, il se produit une transmission de la charge électrique.
Exemple typique : une personne se charge en électricité en marchant sur un tapis, puis se décharge sur un objet métallique mis à la terre (comme quand on sort de sa voiture).

 

 

Rupture du conducteur de neutre
La rupture peut avoir pour origine le réseau public ou une installation intérieure triphasée.
Les caractéristiques du réseau de distribution sont :
– Une tension composée entre phases de 400 volts.
– Une tension simple entre phase/neutre de 230 volts avec le neutre relié à la terre (cas général).

La mise à la terre du neutre (depuis 1954 en France) permet justement de limiter les risques de surtensions qui pourraient traverser le transformateur HTA/BT (20KV -> 400V~) ou pour palier au risque de claquage d’un des enroulements primaire du transformateur sur un enroulement secondaire.

La rupture de la liaison du conducteur neutre provoque une montée de potentiel (plus de retour du courant par le neutre, les appareils se retrouvent quasiment alimentés entre deux phases).
Un appareil alimenté à l’origine sous 230V~ qui se retrouve en 400V~ est détruit.

PHOENIX CONTACT montre des essais de chocs de foudre sur différents matériels électriques et électroniques.

 


 

Il est possible de se protéger contre les surtensions en installant des parafoudres (limitation des effets des surtensions). Cela est fait sur le réseau électrique (RTE, ERDF) mais il arrive que les surtensions passent outre ces dispositifs.

Par contre il est essentiel pour installer dans une installation électriques des parafoudres de vérifier la mesure de la prise de terre de l’installation concernée et de respecter les règles de mise en œuvre (50 cm, choix du disjoncteur associé au parafoudre, section des conducteurs électriques…etc.).

En cas d’orage la meilleure protection est de débrancher les appareils électriques des socles de prises de courant ainsi que les réseaux courants faibles qui peuvent être connectés à ces appareils (informatique, TV…).