I - Le phénomène de la foudre

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P ro t e c t i o n
c o n t re
la foudre
Diffusé par le
journal de l’équipement électrique et électro n i q u e
n° 731 - Octobre 2003
C O L L E C T I O N
p a rGÉRARD SERRIE,
directeur technique
pôle foudre Soulé-Hélita,
vice-président de
l’Association protection
f o u d r e, membre de la SEE
club 44 “Protection Fo u d r e ’’ .
LES ESSENTIELS
n ° 2 / O c t o b r e 2 0 0 3 / P r i x : 5 € H T

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SOMMAIRE
I - Le phénomène
de la foudre 3
La formation
des nuages orageux
Les coups de foudre directs
Les effets indirects du coup
de foudre
II - Les moyens
de protection 4
Les paratonnerres IEPF
(Installation extérieure de protection
foudre)
Les parafoudres IIPF
(Installation intérieure de protection
foudre)
Principales caractéristiques des
parafoudres
Dans quels cas l’installation
d’un parafoudre est-elle nécessaire
?
Choix de la tension maximale
de service permanent Uc
Choix de la valeur de In, Imax,
Iimp pour le parafoudre
de tête
La coordination
La protection contre les surcharges
et le court-circuit
III - Etat
de la normalisation 8
Norme française
Normes internationales
IV - Annexes 9
Formes d’ondes foudre
Analyse du risque pour l’installation
extérieure de pro t e c t i o n
f o u d re (IEPF) norme NF C 17-102
Analyse du risque pour l’installation
intérieure de protection
foudre (IIPF) Norme NFC 15-443
Réglementation pour l’installation
extérieure de pro t e c t i o n
foudre (IEPF)
Règles d’installation des paratonnerres
Règles d’installaltion des parafoudres
basse tension
V - Conclusion 13
2 ● LES ESSENTIELS N° 2 ● Octobre 2003
LA PROTECTION
CONTRE LA FOUDRE
La foudre est un phénomène
électrique d’origine nature l l e
caractérisé par une amplitude
généralement très élevée se
p roduisant pendant un temps
très court. Contrairement aux
idées reçues, l’énergie dégagée
est relativement faible.
Des calculs (1) montrent que
si nous étions capables de
capter toute l’énergie que la
f o u d re déploie pendant un an
sur la totalité du sol français,
nous ne pourrions soulager
nos centrales de pro d u c t i o n
d ’ é n e rgie que de 0,3 %.
E n c o re faudrait-il pouvoir stoker
cette énergie pour l’utiliser
ensuite.
Cependant, l’effet local de la
f o u d re peut être redoutable et
p rovoquer des sinistres consé-
quents qu’il est facile d’éviter
avec les moyens de pro t e c t i o n
m o d e rnes. En eff e t ,comme on
peut le constater, il n’y a quasiment
pas d’accidents d’avion
dus à la foudre : les atterr i ssages
sont assistés par des systèmes
électroniques, la tour
de contrôle continue de surveiller
le trafic avec les radars.
Dans les salles de chiru rgie des
hôpitaux, les médecins poursuivent
leurs interv e n t i o n s .
Les centres de transmission
m i l i t a i res restent actifs... Il est
donc tout à fait possible de se
p rotéger très corre c t e m e n t
c o n t re les effets de la foudre .
(1) « Peut-on récupérer l’énergie de la foudre »
par Gérard Berger -
h t t p : / / w w w. l a f o u d re . c o m / b e rg e r / re c u p e . h t m

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Les orages se manifestent part i c u l i è rement pendant la
période d’été. Les plus destructeurs, bien que moins nombreux,
se produisent en hiver. En fait nous ne sommes jamais
à l’abri d’un mauvais coup du ciel. La foudre n’est pas un
phénomène uniquement terrestre, on la retrouve sur d’autres
planètes du système solaire, Vénus, Jupiter et ses satellites.
Ces phénomènes ont été observés par les astronomes
et les sondes envoyées dans l’espace.
La formation des nuages orageux
C’est la présence de masses d’air instable, humide et chaud
qui aboutit à la formation des nuages orageux. Ce sont des
cumulo-nimbus en forme d’enclume d’une hauteur de plus
de 15 km sur plusieurs dizaines de kilomètres carrés. Ils
contiennent plusieurs tonnes d’eau sous forme de gouttelettes
en partie inférieure et sous forme de cristaux de glace
en partie supérieure. La différence de température entre le
sol : 20 °C et le sommet du nuage : – 65 °C engendre la
création d’un courant d’air ascendant dont la vitesse peut
dépasser 20m/s.
Ce mouvement contribue à la séparation des charges électriques.
La partie basse du nuage est chargée négativement
et la partie haute positivement.
Au bout d’un certain temps, le dipôle ainsi constitué engendre
des champs électriques très intenses jusqu’à provoquer
la décharge.
Les coups de foudre directs
Le foudroiement direct a lieu lorsque le champ électrique
ambiant atteint un niveau élevé (20 000 V/m). Une succession
de courtes décharges d’une dizaine de mètres commencent
à former le traceur . Une première décharge part dans
une direction, puis une deuxième succède à la première
dans une autre direction et ainsi de suite (ce qui donne un
effet de zigzag). Le traceur décrit est un traceur descendant,
il part du nuage et se dirige vers le sol.
Lorsqu'il arrive à proximité du sol, il va chercher un point de
contact. En général cela se produit sur une pointe, un arbre ,
un coin de bâtiment. A ce moment démarre de cet objet un
traceur ascendant qui se déplace également par bonds. En fait,
il y a plusieurs traceurs ascendants provenant des diff é re n t e s
f o rmes géométriques (arbre, pointe).
Un seul entrera en contact avec le traceur
descendant. La liaison est appelée
"attachement" (sans doute une mauvaise
traduction de l'anglais). Ensuite
se produit ce que l'on appelle l'arc en
retour c'est-à-dire la vraie décharg e
de plusieurs centaines de kiloampère s
par le canal ainsi constitué pro d u i s a n t
un effet très lumineux. Cette décharge
se re p roduit plusieurs fois car le
chemin étant fait, il devient un passage
privilégié pour les autres déc
h a rges (c'est l'effet de scintillement
que l'on voit). Tout cela se produit en
quelques centaines de micro s e c o n d e s ,
v o i re quelques millisecondes.
L'éclair constitue l’effet visuel du
coup de foudre. La décharge électrique
est "chaude", c'est-à-dire
I - Le phénomène de la foudre
qu'elle est constituée d'un canal à forte ionisation et températ
u re élevée (environ 30 0 0 0 K). L'ionisation consiste en la séparation
des molécules de l'air en ions positifs et électrons. Il y a
également production de molécules excitées à un niveau d'én
e rgie comprise entre zéro et l'énergie d'ionisation : ce sont
des molécules excitées. Lors de leur désexcitation, elles émettent
des photons. Ces photons sont les particules élémentaire s
de la lumière émise. Lorsque le canal de l'éclair se détend (passage
d'une pression élevée vers la pression atmosphérique),
une onde de choc est formée (sorte d'explosion). C'est ce bru i t
que l'on appelle le tonnerre. Il dure un temps beaucoup plus
long que l'éclair, car l'oreille perçoit avec un re t a rd pro p o rtionnel
à l'éloignement les diverses ondes sonores générées
par les segments successifs de l'éclair. Il est pratiquement
impossible de percevoir le bruit du tonnerre au-delà de 15 k m .
Les effets indirects du coup de foudre
Les effets indirects sont la conséquence des coups de foudre
directs. On peut les retrouver à des distances très importantes
du point d’impact, 10 km, voire plus. Ces effets sont
d’autant plus redoutables qu’il est possible de n’avoir aucun
signe d’orage et encore moins de foudre à l’endroit où ils se
produisent. Le fait d’être au centre ville entouré de bâtiments
hauts ne permet pas d’assurer une immunité totale
au phénomène. Les modes de propagation sont de trois
types : par conduction, par rayonnement, par montée en
potentiel du réseau de terre.
■ Par conduction : lorsque la foudre tombe sur une ligne
électrique distante (réseau de distribution), le courant électrique
circule dans cette ligne pour trouver le chemin le
moins résistant lui permettant de s’écouler à la terre. Ce
courant engendre des surtensions se déplaçant sur le réseau
électrique. Les effets de ces surtensions sont atténués comparés
au coup de foudre direct mais sont souvent suffisants
pour endommager les équipements non protégés contre la
foudre.
■ Par rayonnement : lorsque la foudre frappe le sol ou un
obstacle et que la décharge électrique se produit, elle
engendre un champ électrique et un champ magnétique
intense. Tout objet conducteur se trouvant à proximité captera
ce champ et sera parcouru par une surtension.
■ Par montée du réseau de terre :
lorsque la foudre frappe le sol ou un
obstacle et que la décharge électrique
se produit, le potentiel du sol
au point d’impact augmente considérablement
(plusieurs centaines de
milliers de volts). En s’éloignant de
ce point d’impact, l’effet s’atténue
pour aller, par exemple, jusqu’à
quelques milliers de volts à 100 m,
puis plus aucun effet à 20 km. Toute
installation électrique se trouvant à
proximité du point d’impact sera
soumise à ce champ. Généralement,
la prise de terre de l’installation
monte en potentiel générant des
surtensions sur le réseau électrique,
ce qui provoque un risque pour les
équipements électriques raccordés à
ce réseau.
Octobre 2003 ● LES ESSENTIELS N° 2 ● 3

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II - Les moyens de protection
A deux maux, deux remèdes : pour la protection contre les
coups de foudre directs on utilise les “paratonnerres’’ (protection
des bâtiments) et pour la protection contre les effets
indirects (surtensions) on utilise les “parafoudres’’. Surtout,
il ne faut chercher aucune logique dans le vocabulaire. Le
paratonnerre, comme son nom semble l’indiquer, ne sert
pas à protéger contre le tonnerre (bruit généré par le coup
de foudre) mais contre la foudre. Quant au “parafoudre’’ il
n’est pas destiné à la protection contre la foudre directe,
mais contre les surtensions générées par la foudre. Cela
étant, ces termes sont utilisés couramment, notamment en
normalisation, et sont admis. De plus, la confusion reste
franco-française, puisque les termes anglais sont sans ambiguïté
: “Lightning Protection’’ pour paratonnerre et “Surge
Protective Device’’ pour parafoudre.
Les paratonnerres IEPF
(Installation extérieure de protection foudre)
Il est parfois obligatoire de procéder à l’installation de paratonnerre
(voir annexe sur la réglementation). Dans de nombreuses
situations la nécessité de protection est évidente
(lieu regroupant des personnes, structure de grande hauteur…).
En cas de doute, il faut procéder à l’analyse du
risque de foudroiement pour déterminer si la protection par
paratonnerre (2) est nécessaire (voir annexes).
Elle comprend trois parties indissociables : le système de
capture, la descente et la prise de terre. Chaque partie a sa
propre fonction.
Le système de capture doit permettre “l’attachement’’,
c’est-à-dire de générer le traceur ascendant qui sera l’heureux
élu pour rejoindre le traceur descendant. Il y trois types
de dispositifs de capture :
■ La pointe simple (PTS) ou la pointe active (PDA)
(Paratonnerre à dispositif d’amorçage). La pointe elle-même
est souvent appelée “paratonnerre’’ elle constitue le dispositif
de capture le plus classique et le plus ancien. Les premières
expériences remontent à 1752 (expérience de la tige
de Marly effectuée par François Dalibard). La dernière génération
(PDA) utilise un dispositif intégré à la pointe permettant
d’améliore r
les perf o rm a n c e s
c o m p a r a t i v e m e n t
à la pointe simple.
La conséquence est
l’augmentation de
la surface (ou le
volume) de protection.
■ La cage maillée.
Assimilée à la
cage de Faraday, la
cage maillée constitue
un moyen
efficace de protection.
La taille des
mailles varie de 5
à 20 m et la capture
se fait grâce à
des petites pointes
(0,50 m) reliées à la
cage et situées en
4 ● LES ESSENTIELS N° 2 ● Octobre 2003
position haute (sur le toit du bâtiment). La cage recouvre
complètement l’édifice, plusieurs descentes lui sont associées
pour se raccorder à la prise de terre. Elle est plus difficile
à mettre en œuvre que la pointe et n’est pas toujours
choisie pour des raisons esthétiques (monuments anciens
par exemple). Elle revient plus chère que les autres solutions.
■ Le fil tendu consiste tout simplement à tendre un ou pluseurs
fils entre deux poteaux au-dessus de la zone à protéger.
Ce dispositif est très efficace mais particulièrement
inesthétique. Il est utilisé principalement dans deux cas :
– la protection des zones explosives et citernes d’hydro c a r b u res ;
– la protection des lignes électriques du réseau d’alimentation
(fil de garde placé au-dessus des lignes moyenne et
haute tension).
La descente doit permettre la circulation du courant de
foudre vers la prise de terre dans de bonnes conditions. Elle
est généralement réalisée en ruban de cuivre rouge de
30 mm de largeur et de 2 mm d’épaisseur (3). Il est possible
d’utiliser également un conducteur rond de diamètre 8 mm
ou de la tresse en cuivre étamé lorsqu’il est impossible de
fixer le ruban.
Elle est raccordée à la prise de terre par l’intermédiaire du
« joint de contrôle ». Ce dernier permet d’isoler la prise de
terre du reste de l’installation pour mesurer la prise de terre.
Les différents composants utilisés doivent supporter les
contraintes du passage des courants de foudre, dans les
conditions d’utilisation normales extérieures (thermiques,
tenue au brouillard salin, etc.).
La prise de terre est chargée de “disperser’’ le courant de
f o u d re dans la terre pour en diminuer les effets néfastes. Une
attention part i c u l i è re doit être apportée à la prise de terre ,
car les prises de terre traditionnelles utilisées dans le cadre de
la protection des personnes pour les réseaux électriques basse
tension ne sont pas suffisantes pour cette application. En
e ffet, les courants de foudre sont assimilables à des courants
à haute fréquence (temps très court) alors que les prises de
t e rre traditionnelles sont conçues et mesurées pour des courants
50 Hz. De plus, l’amplitude des courants de foudre
impose une valeur de prise de terre plus basse (10 ohms) que
pour le réseau 50 Hz. Il faut donc avoir recours aux spécialistes
qui proposent des solutions adaptées : par exemple des
prises de terre à trois branches dites en “patte d’oie’’ .
Sur un même site on peut tro u v e r, après installation du parat
o n n e rre, une prise de terre basse tension et une prise de
t e rre paratonnerre. Les deux doivent être interconnectées.
L’interconnexion des terres et, plus généralement, l’équipotentialité
des masses, est une règle essentielle à adopter
pour la protection contre les surtensions
Le compteur de foudre : pour faciliter la maintenance de
l’installation, il est recommandé d’installer un compteur sur
la descente. Il sera placé au-dessus du joint de contrôle.
Les parafoudres IIPF
(Installation intérieure de protection foudre)
Les parafoudres (4) sont utilisés pour réduire les surtensions
générées par la foudre à un niveau acceptable pour les
appareils électriques. Ils écoulent généralement les courants
dus aux surtensions vers la terre.
Les appareils électriques sont classés en quatre catégories en
fonction de leur tenue aux chocs (surtensions).

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Catégorie I : matériels destinés à être connectés à l’installation
électrique fixe des bâtiments. Leur tenue aux chocs ne
dépasse généralement pas 1,5 kV.
Exemples : matériels comportant des circuits électroniques part
i c u l i è rement sensibles, stations de travail informatiques, micro -
o rdinateurs, TV, HiFi, vidéo, alarmes, appareils électro m é n a g e r s .
Catégorie II : des matériels destinés à être connectés à
l'installation électrique fixe du bâtiment. Leur tenue aux
chocs est au moins égale à 2,5 kV.
Exemples : appareils électrodomestiques à programmation
mécanique, outils portatifs, etc.
Catégorie III : matériels appartenant à l’installation fixe et
d'autres matériels pour lesquels un plus haut niveau de fiabilité
est demandé. Leur tenue aux chocs est au moins égale
à 4 kV.
Exemples : armoires de distribution, appareillage (disjoncteurs,
interrupteurs, socles de prises de courant, etc.).
Catégorie IV : matériels utilisés à l'origine ou au voisinage
de l'origine de l'installation en amont du tableau de distribution.
Leur tenue aux chocs est au moins égale à 6 kV.
Exemples : compteurs électriques, matériels principaux de protection
contre les surintensités, dispositifs de télémesure, etc.
Principales caractéristiques des parafoudres
Les parafoudres basse tension sont de trois types : I, II ou III (5) :
Type I : p a r a f o u d re utilisé en tête d’installation lorsque
celle-ci est située dans un bâtiment équipé de paratonnerre .
Il est dimensionné pour pouvoir écouler des courants de foud
re importants. La valeur du courant de choc Iimp définissant
ce type de parafoudre doit être au moins égale à 12,5 kA (6).
Type II : parafoudre utilisé pour une installation située
dans un bâtiment qui n’est pas équipé de paratonnerre ou
en complément d’un parafoudre type I utilisé dans un bâtiment
équipé d’un paratonnerre. La valeur du courant nominal
de décharge In définissant ce type de parafoudre doit
être supérieure ou égale à 5 kA lorsque celui-ci est placé en
tête d’installation.
Type III : parafoudre utilisé en complément des parafoudres
type I et II. Ils ne sont pas pris en compte en France.
Niveau de protection U p
C’est l’inventaire des matériels à protéger dans une installation
qui permet de déterminer le niveau de protection Up
du parafoudre, celui-ci devra être inférieur à la tenue aux
chocs des matériels concernés.
Le parafoudre raccordé à l’origine d’une installation alimentée
en 230/400 V, doit avoir un niveau maximal de protection
(7) Up de 2,5 kV.
Tension maximale de service permanent U c
C’est la tension maximale que le parafoudre peut supporter
en permanence (en valeur efficace). Cette tension (8) doit
donc être supérieure à la tension maximale du réseau.
Courant nominal de décharge I n
C'est la valeur de crête du courant de forme d'onde 8/20 (9)
pour lequel sont testés et caractérisés les parafoudres.
In caractérise le courant que peut écouler plusieurs fois le
parafoudre sans dommage. Pour les parafoudres installés à
l’origine d’une installation alimentée par le réseau public, le
courant nominal de décharge recommandé est 5 kA.
Courant maximal de décharge I max
C'est la valeur maximale du courant de forme d'onde 8/20
que peut écouler le parafoudre de Type 2 sans modification
de ses caractéristiques.
Dans quels cas l’installation d’un parafoudre
est-elle nécessaire ?
Obligation (C 15-100)
Densité de foudroiement Ng : c’est le nombre de coups
de foudre mesuré par an et par km 2 . Par souci de simplification,
une carte indiquant la valeur de Ng par département
est utilisée (voir carte en annexe).
La présence de paratonnerre impose l’installation d'un
parafoudre de type I à l'origine de l'installation avec comme
caractéristiques :
Courant de décharge minimum I i m p = 12,5 kA (onde 10/350 (10)
Niveau maximal de protection U p = 2,5 kV
Pour les autres cas (bâtiment sans paratonnerre), un parafoudre
doit être installé si la densité de foudroiement (Ng)
est supérieure à 2,5 (11) sauf si l’alimentation basse tension
est entièrement souterraine. L’absence d’un parafoudre est
admise si elle est justifiée par l’analyse du risque du guide
C 15-443 (voir annexes).
(2) Norme NF C 17-100 et NF C 1 7 - 1 0 2 .
(3) Sauf pour les bardages en aluminium où la descente de cuivre pourrait
engendrer un phénomène de couple électrolytique, dans ce cas on
utilise un ruban d’aluminium de 30 x 3 mm.
(4) Dispositif destiné à limiter les surtensions transitoires et à écouler les
courants de foudre . Il inclut au moins un composant non linéaire .
(5) Norme NF-EN 61 643-11.
(6) Norme NF C 15-100.
(7) Norme NF C 15-100.
(8) Pour déterminer la valeur de Uc, se re p o rter au tableau 1.
(9) (10) (11) Voir annexes.
Octobre 2003 ● LES ESSENTIELS N° 2 ● 5

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Préconisation
Indépendamment des obligations imposées par la NF C 15-100,
les préconisations suivantes sont proposées :
■ Si le bâtiment est un point culminant, il est recommandé
d’installer un parafoudre de type I.
■ Si un bâtiment équipé d’un paratonnerre se trouve à une
distance inférieure à 50 m, il est recommandé d’installer un
parafoudre de type I.
■ Si un objet de plus de 20 m de hauteur se trouve à une distance
inférieure à 50 m, il est recommandé d’installer un
parafoudre de type I.
■ Si un bâtiment équipé d’un paratonnerre se trouve re l i é
électriquement par un câble de longueur inférieure à 500 m ,
il est recommandé d’installer un parafoudre de type I.
6 ● LES ESSENTIELS N° 2 ● Octobre 2003
On commencera toujours par déterminer les caractéristiques
du parafoudre placé en tête d’installation afin d’éviter la propagation
de surtensions de niveau élevé dans l’installation.
Choix de la tension maximale
de service permanent U c :
C’est le fabricant de parafoudres qui choisit la valeur de ce
paramètre pour que le produit proposé soit conforme aux
normes (12) à partir des indications suivantes. L’utilisateur
doit simplement vérifier que le parafoudre est bien adapté
au réseau 230V/400V par exemple (voir tableau 1 ci-contre).
Choix de la valeur de I n, I max, I imp
pour le parafoudre de tête
On peut choisir les valeurs de I n et I max à partir du tableau
suivant en fonction de la densité de foudroiement Ng.
Optimisation de la valeur In et de Imax Ng < 2 2 ≤ Ng < 3 3 ≤ Ng < 4 4 < Ng
I n en kA 5 10 20 30
I max en kA 15 40 65 100
R e m a rque : Ces valeurs sont définies pour une protection standard .
Optimisation de la valeur de Iimp (re c o m m a n d a t i o n )
Type de protection Minimale Renforcée Maximale
Réseau 2 fils I imp = 25 I imp = 50 I imp = 50
électrique 4 fils I imp = 15 I imp = 25 I imp = 50
(12) NF EN 61643-1, IEC 61643-12, guide C 15-443.

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La coordination
Il est souvent nécessaire d’avoir recours à la coordination de
parafoudre pour les raisons suivantes :
1) Si la tension de protection Up n’est pas atteinte avec le
parafoudre de tête.
2) Si la distance entre le parafoudre de tête et les équipements
à protéger est supérieure à 10 m (CEI). Comment :
Parafoudres de type II : pour les parafoudres de type II à
technologie “varistance’’, la distance de coordination est
fixée par le constructeur, elle varie entre 1 et 10 m.
P a r a f o u d res de type I et type II : pour les parafoudres de
type I à technologie “varistance’’, la distance de coordination est
fixée par le constru c t e u r, elle varie entre 1 et 10 m. Pour les paraf
o u d res de type I à technologie éclateur, la plupart des constru cteurs
recommandent l’emploi de selfs de découplage ou imposent
une distance de coordination supérieure ou égale à 15 m.
Il est important de bien respecter les règles de coordination
données par les fabricants, il est très conseillé de choisir les
parafoudres à coordonner chez un même fabricant.
La protection contre les surcharges
et le court-circuit
En cas de défaillance du parafoudre, il faut pouvoir isoler ce
d e rnier du réseau. L’emploi d’un déconnecteur (13) (disjoncteur
ou de fusible) approprié en amont du parafoudre est
Schéma de mise à la terre du réseau
Parafoudre IT avec IT sans
connecté entre TT TN-C TN-S neutre neutre
distribué distribué
Uc UT Uc UT Uc UT Uc UT Uc UT
Conducteur de phase Non Non
Non Non
1,1 Uc 1,45 Uc 1,1 Uc 1,45 Uc 1,1 Uc 1,45 Uc
et conducteur neutre applicable applicable applicable applicable
Chaque conducteur 1,1 Uc V3 Uc Non Non 1,1 Uc 1,45 Uc V 3 Uc Non Tension Tension
de phase et PE applicable applicable (voir applicable entre entre
note 2) phases phases
(voir (voir
note 2) note 2)
Conducteur neutre Uc Non Non Non Uc Non UC Non Non Non
et PE (voir applicable applicable applicable (voir applicable (voir applicable applicable applicable
note 2) note 2) note 2)
Chaque conducteur Non Non
Non Non Non Non Non Non
1,1 Uc 1,45 Uc
de phase et PEN applicable applicable applicable applicable applicable applicable applicable applicable
1 - Uc est la tension simple du réseau à basse tension.
2 - Ces valeurs sont relatives aux conditions les plus défavorables de défaut, ainsi la tolérance de 10 % n’est pas prise en compte.
Tableau 1. Extrait de la norme NF C 15-443.
1. Schéma
avec priorité
à la
continuité
de service
D
P
Equipement
à
protéger
Position du déconnecteur par rapport au parafoudre
D
2. Schéma
avec priorité
à la
protection
P : Parafoudre
D : Déconnecteur
P
Equipement
à
protéger
(13) Les parafoudres à vristance sont munis d’un déconnecteur intégré correspondant
au mode de défaillance par emballement therm i q u e; il vient
en complément du déconnecteur présenté ici mais ne se substitue pas.
n é c e s s a i re. Pour le choix de cet organe de coupure, Il faut
appliquer les recommandations du constru c t e u r. Il est possible
dans certains cas d’utiliser l’appareillage déjà présent
dans l’installation (s’il convient), ce qui permet d’éviter
l’ajout d’un organe de coupure complémentaire .
Octobre 2003 ● LES ESSENTIELS N° 2 ● 7

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III - Etat de la normalisation
Les normes traitant de la protection contre la foudre sont
les suivantes :
Normes françaises
NF C 17-100 : Protection des structures contre la foudre -
décembre 1997.
NF C 17-102 : Protection des structures et des zones ouvertes
contre la foudre par paratonnerre à dispositif d’amorçage
– juillet 1995 (en cours de révision).
NF C 61-740/95 : P a r a f o u d re pour installation basse tension :
ancienne norme dont la pre m i è re édition date de 1987 et la
réédition de 1995. Elle est valide jusqu’en octobre 2004.
NF-EN 61643-11 : Dispositif de protection contre les surtensions
connectées aux réseaux de distribution basse tension
(partie 1) – principe de fonctionnement et méthode
d’essai : nouvelle norme déjà active et qui remplacera la
NF 61740/95 à partir d’octobre 2004.
Guide UTE C 15-443 : Guide pratique – Protection des
installations électriques basse tension contre les surtensions
d’origine atmosphérique (en cours de révision).
Normes internationales
IEC 61643-1 : Dispositif de protection contre les surtensions
connectées aux réseaux de distribution basse tension
( p a rtie 1) – principe de fonctionnement et méthodes d’essai –
janvier 2002.
8 ● LES ESSENTIELS N° 2 ● Octobre 2003
IEC 61643-12 : Parafoudres basse tension – Partie 12 :
Parafoudres connectés aux réseaux de distribution basse
tension – Principes de choix et d'application – Février 2002.
IEC 61643-21 : Parafoudres basse tension, Partie 21 :
Parafoudres connectés aux réseaux de signaux et de télécommunications.
Prescriptions de fonctionnement et
méthodes d’essais – septembre 2000.
IEC 61643-22 : P a r a f o u d res basse tension, Partie 22 :
P a r a f o u d res connectés aux réseaux de signaux et de télécommunications
– Principes de choix et d’application – (en préparation).
IEC 61024-1 et 2 : Protection des structures contre la foudre
– mars 1990.
IEC 61662 : Evaluation des risques de dommages liés à la
foudre – avril 1995.
IEC 61663-1 : P rotection contre la foudre – Lignes de télécomm
u n i c a t i o n: partie 1 installation à fibre optique – juillet 1999.
IEC 61663-2 : Protection contre la foudre – Lignes de télécommunication
: partie 2 lignes utilisant des conducteurs
métalliques – mars 2001.
IEC 60364-5-53 : Installations électriques des bâtiments –
Partie 5-53: Choix et mise en œuvre des matériels électriques
– Sectionnement, coupure et commande – juin 2002.
IEC 60364-5-54 : Installations électriques des bâtiments –
Partie 5-54: Choix et mise en oeuvre des matériels électriques
– Mises à la terre, conducteurs de protection et
conducteurs d'équipotentialité de protection – juin 2002.

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Formes d’ondes foudre
Le courant de foudre a une forme de courte durée et de
f o rte amplitude pour caractériser les parafoudres on utilise
une forme d’onde normalisée. Le temps de montée est
donné par le premier chiff re et le temps de descente à miamplitude
est donné par le deuxième chiff re en micros
e c o n d e s .
Les formes d’ondes couramment employées sont 8/20
pour les parafoudres de type II et 10/350 pour les parafoud
res de type I.
Analyse du risque
pour l’installation extérieure
de protection foudre (IEPF) norme NF C 17-102
■ Fréquence attendue de coups de foudre directs sur
une structure N d
On calcule Nd à partir de la formule suivante :
N d = N gmax .A e .C 1 10 -6 /an
Avec :
N gmax = 2 Ng
N g est la densité de foudroiement (voir carte page 14).
A e est la surface de capture équivalente de la structure seule
(m 2 ), elle est définie comme la surface au sol qui a la même
probabilité annuelle de coups de foudre directs que la structure.
C 1 est le coefficient environnemental.
IV - Annexes
Situation relative de la structure C1
Structure située dans un espace où il y a des
structures ou des arbres 0,25
Structure entourée de plus petites structures 0,5
Structure isolée : pas d’autres structures à moins
d’une distance de 3 fois la hauteur 1
Structure isolée au sommet d’une colline
ou sur un promontoire 2
■ Fréquence acceptée N c de coups de foudre sur une
structure
La fréquence acceptée N c est évaluée à partir de l’expre s s i o n :
N c = 5,5.10 3 /C 2 x C 3 x C 4 x C 5
Les coefficients C 2 , C 3 , C 4 , C 5 sont déterminé à la page 38
de la norme NF C 17-102, ils représentent :
C 2 : le type de construction
C 3 : le contenu de la structure
C 4 : l’occupation de la structure
C 5 : les conséquences d’un foudroiement
■ Détermination du besoin de protection et du niveau
de protection.
La valeur de la fréquence acceptée de coups de foudre N c
sera comparée avec la valeur de la fréquence attendue de
coups de foudre sur la structure N d .
Octobre 2003 ● LES ESSENTIELS N° 2 ● 9

Techno2Bon 3/12/03 16:12 Page 10
Si N d ≤ N c la protection contre la foudre n’est pas systématiquement
nécessaire.
Si N d > N c la protection contre la foudre d’efficacité E ≥ 1 –
N c /N d doit être installée et le niveau de protection doit correspondre
aux valeurs du tableau ci-dessous.
Analyse du risque pour l’installation intérieure
de protection foudre (IIPF) Norme NF C 15-443
L’analyse du risque se fait à partir de la formule suivante :
F = Ng (1 + 2 L BT + T HTA + δ) e G = S + M + I
Ng : Densité de foudroiement
L BT : Longueur de la ligne aérienne BT (< ou = à 0,5 km).
T HTA : = 1 si ligne HTA aérienne, = 0 si ligne souterraine.
δ : Situation de la ligne et de l’installation
Ligne Complè- Quelques Terrain Crête,
tement structures plat plan d’eau
Bâtiment entouré de à proximité ou décou- ou site monstructures
vert tagneux
δ 0 0,5 0,75 1
S : Sensibilité du matériel
M : Prix du matériel
I : coût de l’indisponibilité
S, M et I allant de 1 à 3
10 ● LES ESSENTIELS N° 2 ● Octobre 2003
G
F
F < ou = 1 1 < F < ou = 2 2 < F < ou = 4 F > 4
G = 8 – > 9 Conseillé Conseillé
Très Très
conseillé conseillé
G =
Très
6 – > 7 Optionnel Conseillé Conseillé conseillé
G < ou = 5 Optionnel Optionnel Optionnel Conseillé
Réglementation pour l’installation extérieure de protection foudre (IEPF)
Activité ou lieu concerné Intitulé du texte réglementaire Date
Etablissement de divers cultes Etablissement recevant du public. Règlement de sécurité Arrêté du 16/09/59
(ERP : type V) contre les risques incendie et de panique JO 04/10/59, p. 9 587
Immeubles de grande hauteur Décret 67-1063
à usage de bureaux (IGH) JO 06/12/67, p. 11 886
Immeubles de grande hauteur Arrêté du 18/10/77
à usage de bureaux (IGH) JO 02/10/77, p. 7 047
Etablissements pyrotechniques Règlement d’administration publique sur la protection Décret n° 79-846
des travailleurs contre les risques particuliers auxquels du 28/09/79
ils sont soumis dans les établissements pyrotechniques JO 02/10/79, p. 2 455
Installation d’élevage de volailles Règles techniques concernant les installations Arrêté du 20/12/82
d’élevage de volailles relevant du régime JO 02/02/83, p. 1 345
de l’autorisation
Hôtels-restaurants d’altitude Dispositions complétant et modifiant le règlement Arrêté du 23/10/87
(ERP : type OA) de sécurité contre les risques d’incendie et de panique JO 03/01/87, p. 117
dans les établissements recevant du public
Installations classées pour P rotection contre la foudre de certaines installations Arrêté du 28/01/93
la protection de l’environnement c l a s s é e s JO 26/02/93, p. 3035
(ICPE)
Silos Arrêté du 29/07/98 relatif aux silos et aux installations Arrêté du 29/07/98
de stockage de céréales, de graines, de produits JO 30/08/98
alimentaires ou de tous autres produits organiques
dégageant des poussières inflammables
Silos Modification de l’arrêté du 29/07/98 relatif aux silos Arrêté du 15/06/00
et aux installations de stockage de céréales, de graines, JO 19/07/00, p. 11 092
de produits alimentaires ou de tous autres produits
organiques dégageant des poussières inflammables
Installations nucléaires de base Réglementation technique générale destinée à prévenir Arrêté du 31/12/99
(INB) et limiter les nuisances et les risques externes résultant JO 15/02/00, p. 2 363
de l’exploitation des installations nucléaires de base

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Règles d'installation des paratonnerres
■ PDA et PTS
Le paratonnerre doit, d'une façon générale, dépasser les
points hauts du ou des bâtiments à protéger de 2 m minimum.
Son implantation devra donc être déterminée en fonction
des superstru c t u res des bâtiments : cheminées, locaux
techniques, mâts porte-drapeau, pylônes ou antennes.
On choisira de préférence ces points vulnérables comme
points d'implantation.
Le paratonnerre peut être éventuellement surélevé par un
mât rallonge.
Si l'installation extérieure comprend plusieurs paratonnerres
(PDA ou PTS) pour une même structure, ceux-ci sont
reliés par un conducteur, sauf éventuellement si celui-ci doit
franchir un obstacle de hauteur supérieure à 1,5 m.
Si D ≤ 1,50 m : relier les paratonnerres.
Si D ≥ 1,50 m : ne pas relier les paratonnerres.
Conditions particulières (PDA) : chaque paratonnerre à
dispositif d'amorçage est relié à la terre par au moins une
descente. Une autre descente située sur une façade différente
est nécessaire dans les cas suivants :
■ projection du parcours horizontal de conducteur supérieure
à la projection du parcours vertical ;
■ dans le cas de réalisation d'installation sur des stru c t u res de
hauteur supérieure à 28 mètres (cette hauteur est portée à
4 0 m dans le cas de cheminées industrielles et d'églises).
■ Cage maillée
On réalise en toiture des mailles dont la largeur dépend du
niveau de protection et ne doit pas être supérieure à 15 m
de la façon suivante :
– on constitue d'abord un polygone fermé dont le périmètre
est voisin du pourtour de la toiture ;
Octobre 2003 ● LES ESSENTIELS N° 2 ● 11

Techno2Bon 3/12/03 16:12 Page 12
– ce polygone est ensuite complété par des transversales de
façon à satisfaire la condition sur la largeur maximale des
mailles.
Niveau de protection Taille des mailles (en m)
NF C 17-100
I 5 x 5
II 10 x 10
III 15 x 15
IV 20 x 20
S'il y a un faîtage, celui-ci est suivi par un conducteur.
Des pointes sont placées verticalement aux points les plus
élevés et les plus vulnérables des bâtiments.
Elles sont notamment disposées régulièrement sur la périphérie
de la toiture :
– deux pointes de 30 cm ne doivent pas être distantes de
plus de 10 m ;
– deux pointes de 50 cm de doivent pas être distantes de
plus de 15 m.
Règles d'installation des parafoudres
basse tension
Afin d'assurer une mise en oeuvre correcte des parafoudres
basse tension, il convient de respecter les règles suivantes :
■ Règle des 0,50 m
Les conducteurs assurant le raccordement des parafoudres
au réseau présentent une impédance qui n'est pas négligeable
en présence d'un courant de foudre.
12 ● LES ESSENTIELS N° 2 ● Octobre 2003
Les longueurs correspondant à U L1 et U L2 doivent être les
plus réduites possibles et toujours inférieures à 0,50 m.
■ Règle des 30 m
Lorsque les équipements à protéger sont à une distance
supérieure à 30 mètres du parafoudre, il faut installer un
deuxième parafoudre à proximité des équipements.
Ce dernier doit être coordonné avec le parafoudre de tête
(suivre les instructions du fabricant).
■ Equipotentialité
Il faut s'assurer que les terres sont bien reliées entre elles et
qu'il y a équipotentialité.

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■ Cas du paratonnerre
Lorsqu'il y a un paratonnerre sur le toit d'un bâtiment, il
faut impérativement relier la terre du paratonnerre à la
terre du réseau électrique.
V - Conclusion
La protection contre les effets de la foudre a
considérablement évoluée ces dern i è res années,
appuyée sur une normalisation de plus en plus
précise pour la sécurité et l’efficacité des systèmes.
L’ a p p roche doit être faite globalement
en prenant en compte les effets directs et les
e ffets indirects. On doit également tenir compte
de l’évolution des sites, par exemple un site
industriel peut être bien protégé à un instant
donné, puis quelques années plus tard une
extension est construite pour répondre à un
a c c roissement d’activité. A-t-on pensé à vérifier
si le système de p ro t e c t i o nest suffisant ou s’il
doit être complété ? Une maintenance des sites
est donc aussi nécessaire. La foudre est un phénomène
naturel aléatoire. Il n’est pas possible
de garantir une protection contre les effets de
la foudre à 100 %. Les dispositifs de pro t e c t i o n
utilisés contribuent de façon très efficace à
r é d u i re le risque mais pas à le supprimer.
G . S .
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Carte
de la densité
de
foudroiement
en France
(NF C 15-100)
14 ● LES ESSENTIELS N° 2 ● Octobre 2003
LES
Depuis septembre 2003, l’abonnement
annuel couplé "J3E magazine –
w w w. j 3 e . c o m " est complété par la
livraison, non contractuelle, des
" E s s e n t i e l s " de la collection
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experts pour chaque sujet traité.
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Directeur de la publication : Jacques Darmon
Ont participé à cette édition :
Rédacteur-expert : Gérard Serrie (Soulé-Hélita)
Rédacteur : Richard Roger
Maquette et PAO : Alain Mabille
Rédacteur-réviseur : Catherine Legrand
Publicité : Jeannine Hémon
assistée de Pascal Desort
Impression : imprimerie CHIRAT
42540 Saint-Just-la-Pendue
Dépôt légal : octobre 2003
Déjà paru : Les onduleurs
par Jean-Paul Beaudet
(Septembre 2003)