Recommandations EN IEC 60099 pour les parafoudres

La norme « EN IEC 60099 Recommandations pour les parafoudres », élaborée par la Commission électrotechnique internationale (CEI) et publiée ultérieurement en tant que norme européenne dans le cadre des efforts d’harmonisation, comprend les sous-sections suivantes publiées sous le même titre :

• La norme « EN IEC 60099-1 Partie 1 : Parafoudres à intervalle résistifs non linéaires pour systèmes à courant alternatif » décrit les exigences et les méthodes d’essai d’un type spécifique de parafoudre (parafoudre) utilisé dans les systèmes à courant alternatif (CA). Cette norme s’applique essentiellement aux parafoudres constitués d’une ou plusieurs résistances non linéaires (généralement à base de carbure de silicium dans les conceptions plus anciennes) en série avec un ou plusieurs éclateurs (conception à intervalle). Ces dispositifs protègent les équipements électriques contre les surtensions causées par la foudre ou les surtensions de commutation.

Cette norme n'est plus en vigueur. Elle a été largement remplacée par les normes modernes relatives aux parafoudres à oxyde métallique sans éclateur (principalement traitées dans la norme EN IEC 60099-4, qui utilise des varistances à oxyde de zinc sans éclateur et qui est désormais la norme active et dominante pour la plupart des parafoudres haute tension).

Les parafoudres modernes (notamment moyenne et haute tension) sont presque exclusivement de type à oxyde métallique sans éclateur et ont été testés conformément à la norme EN IEC 60099-4. La norme EN IEC 60099-1 reste valable uniquement pour les parafoudres plus anciens ou à titre de référence.

• La norme « EN IEC 60099-2 Partie 2 : Parafoudres à pulvérisation » s’applique aux parafoudres à pulvérisation. Ces dispositifs de protection contre les surtensions sont constitués d’un ou plusieurs éclateurs en série avec une chambre d’arc (contenant généralement des fibres ou des matériaux producteurs de gaz). Lors d’une surtension, les éclateurs s’amorcent et l’arc électrique ainsi créé expulse des gaz chauds, ce qui coupe le courant et interrompt le courant de fuite dans les réseaux de distribution. Ils étaient principalement utilisés pour protéger les lignes et équipements aériens moyenne tension contre la foudre.

Type de résistance : Résistance ventilée (à gaz). Elle diffère des résistances non linéaires intermittentes (norme EN IEC 60099-1) et des résistances à oxyde métallique continues modernes (norme EN IEC 60099-4).

Cette norme a été retirée et n'est plus utilisée pour les nouvelles conceptions. Les parafoudres à drainage sont largement obsolètes et ont été remplacés par des parafoudres à oxyde métallique continus, plus fiables et sans entretien.

• La norme « EN IEC 60099-4 Partie 4 : Parafoudres à oxyde métallique sans éclateur pour systèmes à courant alternatif » s’applique aux parafoudres résistifs non linéaires à oxyde métallique sans éclateur, conçus pour limiter les fluctuations de tension dans les circuits de puissance à courant alternatif (CA) avec une tension maximale du système d’au moins 1 kV. Cette norme couvre les exigences, la classification, les valeurs, les essais (type/conception, routine, réception) et les critères de performance de ces parafoudres modernes utilisés pour protéger les équipements contre la foudre et les surtensions de manœuvre dans les applications de distribution, de transport et de postes électriques.

Dans la dernière mise à jour de cette norme, l'ancien système de classification des décharges en ligne a été remplacé par une nouvelle classification du traitement de l'énergie/de la charge basée sur :

• Taux de transfert de frais répétés
• niveau d'énergie thermique
• degré de transfert de charge thermique

Cela reflète mieux les contraintes réelles auxquelles sont soumises les varistances à oxyde métallique.

Cette norme a été harmonisée dans le cadre des directives européennes pertinentes (par exemple, la directive basse tension pour ses aspects applicables) et constitue la principale référence en Europe pour les parafoudres à oxyde métallique sans espace.

Presque tous les nouveaux parafoudres fabriqués et installés dans le monde (en particulier ceux avec une tension d'au moins 1 kV) sont conformes à la norme EN IEC 60099-4.

• La norme « EN IEC 60099-5 Partie 5 : Recommandations de sélection et d’application » fournit des conseils, des recommandations et des informations générales (non obligatoires) concernant la sélection, l’application, l’installation et la coordination des parafoudres dans les systèmes triphasés à courant alternatif de tension nominale supérieure à 1 kV. Cette norme couvre :
• Parafoudres à oxyde métallique sans espace, conformes à la norme EN IEC 60099-4.
• Parafoudres avec configurations de dégagement en série et en parallèle, avec une tension nominale maximale de 52 kV, conformément à la norme EN IEC 60099-6.
• Parafoudres à oxyde métallique à éclateur externe en série pour lignes aériennes conformes à la norme EN IEC 60099-8.

Les principaux domaines de contenu sont les suivants :

• Contraintes de surtension du système (foudre, commutation, surtension transitoire)
• Sélection de la tension nominale de protection : tension de fonctionnement continue, tension nominale, MCOV, niveaux de protection
• Gestion de l'énergie et considérations thermiques (y compris les formules relatives aux exigences de transfert d'énergie/de charge conformes à la classification normalisée EN IEC 60099-4)
• Capacité de surtension transitoire
• Coordination avec l'isolation des équipements
• Aspects liés à l'installation (assemblage, contamination, hauteur, charges mécaniques)
• Exemples d'application pour la distribution, le transport et les sous-stations, ainsi que pour les parafoudres de ligne.
• Évaluation des risques pour la conservation des modes de défaillance et des zones de protection.

Cette norme est purement consultative, mais elle est largement citée dans les cahiers des charges, les appels d'offres et les pratiques d'ingénierie en Europe et dans le monde entier.

• La norme « EN IEC 60099-6 Partie 6 : Parafoudres à configurations d'espacement en série et en parallèle - Tension du système jusqu'à 52 kV » décrit les exigences et les procédures de test des parafoudres non linéaires à résistance à oxyde métallique avec espacement d'étincelles (configurations d'espacement en série et en parallèle) conçus pour limiter les fluctuations de tension dans les circuits d'alimentation en courant alternatif (CA) avec une tension maximale du système d'au moins 1 kV et jusqu'à 52 kV.

Cette norme concerne principalement les parafoudres à oxyde métallique de type cavité, logés dans des boîtiers en porcelaine ou en polymère. Ces dispositifs protègent les équipements contre la foudre et les surtensions de commutation dans les réseaux de distribution moyenne tension et offrent des avantages dans certaines applications, comme une meilleure tenue aux surtensions transitoires ou une capacité de traitement de l'énergie accrue, par rapport aux parafoudres sans cavité.

La classification repose sur les éléments suivants :

• Taux de transfert de frais répétés
• niveau d'énergie thermique
• degré de transfert de charge thermique
• La norme « EN IEC 60099-8 Partie 8 : Parafoudres à oxyde métallique à intervalle externe (EGLA) pour lignes aériennes » décrit les exigences et les procédures d’essai des parafoudres à intervalle externe (EGLA). Ces parafoudres à oxyde métallique sont composés des éléments suivants :
• Un varistance en série composé de résistances à oxyde métallique non linéaires logées dans un boîtier en polymère ou en porcelaine.
• Dans des conditions normales, un éclateur d'air externe en série isole le varistance en série de la ligne.

Les parafoudres à espacement externe sont montés en parallèle des isolateurs sur les lignes aériennes de transport et de distribution (réseaux CA de plus de 1 kV) afin de protéger les isolateurs contre les surtensions induites par la foudre uniquement. L'espacement externe est conçu pour résister aux surtensions de manœuvre et aux surtensions transitoires, et garantit que le parafoudre se déclenche principalement en cas de surtensions dues à la foudre (forte pente, courte durée). Il n'est pas conçu pour la protection contre les surtensions de manœuvre ni pour les applications de type poste électrique.

Les principales caractéristiques et différences par rapport aux autres produits de protection sont les suivantes :

• Contrairement aux protecteurs de station/distribution sans éclateur (EN IEC 60099-4), l'éclateur externe prolonge la durée de vie et réduit le courant de fuite en empêchant une contrainte de tension continue sur les résistances MO.
• La conception est axée sur la capacité de décharge de foudre grâce à des tests répétitifs de taux de transfert de charge, de traitement de l'énergie et de coordination des étincelles de cavité.
• La norme « EN IEC 60099-9 Partie 9 : Parafoudres pour stations de conversion CC haute tension » s’applique aux parafoudres non linéaires à résistance à oxyde métallique sans éclateur, conçus spécifiquement pour limiter les surtensions dans les stations de conversion CC haute tension. Cette norme couvre :
• Systèmes CC haute tension à deux bornes, à bornes multiples et connectés en série, avec des tensions de fonctionnement jusqu'à plus/moins 1100 kV.
• Supports métalliques à corps en porcelaine, à corps en polymère et à isolation gazeuse, utilisés dans les barres omnibus CC, les supports de lignes/câbles CC ou les circuits de filtrage CA.
• Supports exposés à des tensions de courant continu (CC), y compris les inversions de pôles (même peu fréquentes).

Les supports pour convertisseurs de tension sont exclus du champ d'application de cette étude. Les supports côté CA du poste de conversion sont testés conformément à la norme EN IEC 60099-4. Les supports intégrés aux filtres CA sont conformes à cette norme en raison des tensions harmoniques.

Depuis de nombreuses années, notre organisation, forte de son personnel compétent et expérimenté, comprend les besoins de ses clients, leur fournit les services d'essais avancés requis et les accompagne dans la mise en place, l'application et l'amélioration de leurs systèmes de management. Dans ce cadre, nous proposons également des services d'essais aux entreprises, conformément à la norme « EN IEC 60099 Recommandations pour les parafoudres ».