Les systèmes industriels utilisent généralement une alimentation triphasée et sont largement utilisés dans divers types de machines, notamment les automates programmables, les onduleurs et d'autres systèmes de commande et d'entraînement. Ces dispositifs sont très sensibles aux surtensions transitoires (surtensions). Les surtensions de haute énergie au niveau de la microseconde peuvent endommager l'équipement en un temps extrêmement court. En configurant correctement les dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) triphasés de type 2, il est possible de préserver le fonctionnement stable des machines.
Qu'est-ce qu'un dispositif de protection contre les surtensions triphasé de type 2 ?
Le dispositif de protection contre les surtensions (SPD) triphasé de type 2 est un dispositif de protection contre les surtensions utilisé dans les systèmes de distribution de courant alternatif triphasé à basse tension, généralement installé dans les armoires de distribution principales ou les armoires de sous-distribution, et sert de deuxième niveau de protection contre les surtensions pour les systèmes industriels.
Dans un système triphasé (380V/400V/415V AC), les disjoncteurs de type 2 sont généralement connectés dans une configuration 3P ou 3P+N, correspondant à différents systèmes de mise à la terre et méthodes de distribution. Leur fonction principale n'est pas d'absorber le courant mais de conduire rapidement à travers des composants varistor internes (généralement des varistances à oxyde métallique MOV) pendant les événements de surtension, en déchargeant l'énergie de surtension dans le système de mise à la terre et en limitant ainsi la tension résiduelle dans la plage tolérable de l'équipement en aval.
Principaux lieux d'installation du dispositif de protection contre les surtensions de type 2 triphasé dans les systèmes industriels
Dans les systèmes industriels de distribution d'énergie triphasée, les parafoudres de type 2 ne sont pas installés uniformément à un seul endroit, mais sont répartis sur les nœuds clés de l'ensemble du système d'alimentation et de contrôle, selon le principe de la protection graduelle. Leur objectif principal n'est pas la protection d'un seul point, mais l'établissement d'une voie de décharge continue de l'énergie de surtension depuis la distribution principale jusqu'à l'équipement terminal.
Dans la pratique, la position d'installation du SPD est généralement étroitement liée à la structure de distribution de l'énergie, au type de charge et au niveau d'automatisation. Dans les installations industrielles modernes en particulier, les systèmes d'entraînement des moteurs, les systèmes de contrôle PLC et les réseaux de communication sont souvent répartis sur différents niveaux électriques. C'est pourquoi, SPD de type 2 doivent être déployés à plusieurs endroits pour former un système de protection complet.
Carte de sous-distribution Protection contre les surtensions
L'armoire de distribution est le nœud d'entrée du système électrique industriel et le deuxième point de distribution critique pour l'énergie de surtension entrant dans l'usine. L'installation d'un SPD de type 2 à cet endroit permet d'effectuer un processus de clampage secondaire sur les surtensions résiduelles provenant du réseau en amont ou sur les surtensions provoquées par la foudre.
Dans ce scénario d'application, les LSP SPD 3 phases (par exemple, SLP40-275/3S+1) est généralement utilisé comme solution de base, installé après le disjoncteur d'entrée et avant le jeu de barres ou connecté en parallèle au système de bus. Sa fonction est de décharger la plus grande partie de l'énergie de surtension avant qu'elle ne pénètre dans le système de distribution en aval, réduisant ainsi de manière significative les contraintes de tension sur les équipements en aval.
Protection du centre de contrôle du moteur
Le centre de contrôle des moteurs est la zone de concentration de charge la plus typique dans les systèmes de production industrielle, responsable du contrôle d'un grand nombre d'appareils tels que les moteurs, les pompes, les ventilateurs et les compresseurs. À cet endroit, les risques de surtension proviennent principalement des surtensions de commutation causées par les opérations de démarrage et d'arrêt des moteurs et la commutation des charges inductives.
Le rôle des disjoncteurs de type 2 dans les centres de commande de moteurs est de supprimer l'impact des surtensions transitoires internes sur les bobines des contacteurs, les démarreurs progressifs et les commandes de moteurs. Les centres de commande de moteurs étant généralement compacts et densément équipés, les disjoncteurs sont généralement installés aux points de dérivation de la ligne d'arrivée ou du jeu de barres de l'armoire afin d'assurer une protection unifiée de tous les équipements de l'armoire.
Dans l'application des produits LSP, SLP40-275/3S+1 est un schéma de configuration relativement typique dans les systèmes de centres de commande de moteurs, particulièrement adapté aux sites industriels avec des structures de systèmes de mise à la terre TN-S et TT.
Protection contre les surtensions pour les armoires de commande d'automatisation PLC
L'armoire de commande PLC est le cœur des systèmes d'automatisation industrielle, intégrant des contrôleurs, des modules d'E/S, des modules de communication et divers dispositifs électroniques à basse tension. Ces dispositifs sont extrêmement sensibles aux surtensions transitoires ; même une petite surtension peut provoquer des erreurs logiques ou endommager les modules.
Dans ce cas, le disjoncteur de type 2 est généralement installé à l'entrée d'alimentation de l'armoire de commande, en maintenant une distance de connexion aussi courte que possible avec le module d'alimentation de l'automate afin de réduire les effets de superposition de la tension résiduelle. Son objectif premier n'est pas de protéger l'ensemble du système de distribution, mais d'assurer le fonctionnement continu et stable du système logique de commande.
VFD Variable Frequency Drive System Surge Protection (système d'entraînement à fréquence variable)
L'entraînement à fréquence variable (EFV) est l'un des dispositifs les plus sensibles aux surtensions dans les systèmes industriels, car son bus CC interne et ses modules de puissance IGBT sont extrêmement sensibles aux surtensions. Dans des conditions de démarrage et d'arrêt fréquents ou de changements de charge soudains, des tensions transitoires à haute fréquence sont susceptibles de se produire dans le système.
Le rôle du disjoncteur de type 2 dans ce scénario est de limiter la surtension entrant dans l'entrée de l'onduleur, réduisant ainsi le risque de surtension sur le bus CC. Il est généralement installé après le disjoncteur à l'avant de l'onduleur et aussi près que possible de la borne d'entrée de l'équipement.
Protection contre les surtensions des systèmes et armoires de recharge des véhicules électriques
Avec l'intégration de l'infrastructure industrielle et des nouvelles énergies, les systèmes de recharge des véhicules électriques sont devenus un scénario d'application clé pour la protection contre les surtensions. Les stations de recharge contiennent des modules électroniques de puissance et des systèmes de contrôle des communications, qui sont très sensibles aux fluctuations de tension.
Dans ce scénario, un disjoncteur de type 2 est généralement installé à l'entrée CA de l'armoire de charge pour protéger le module redresseur et le système de contrôle, tout en réduisant l'impact de l'induction de la foudre sur l'équipement de charge extérieur.
Protection des systèmes de climatisation et des compresseurs des systèmes CVC industriels
Les systèmes CVC industriels se composent généralement de compresseurs de grande puissance, de systèmes d'entraînement de moteurs et de modules de commande. Ils se caractérisent par des courants de démarrage importants et des cycles de fonctionnement fréquents, qui peuvent facilement générer de fortes surtensions de commutation.
Les systèmes CVC industriels se composent généralement de compresseurs de grande puissance, de systèmes d'entraînement de moteurs et de modules de commande. Ils se caractérisent par des courants de démarrage importants et des cycles de fonctionnement fréquents, qui peuvent facilement générer de fortes surtensions de commutation.
Protection contre les surtensions pour les systèmes de traitement de l'eau et les stations de pompage
Les systèmes de traitement de l'eau et les stations de pompage sont généralement situés dans des environnements extérieurs ou semi-extérieurs, avec de longues lignes de câbles, ce qui les rend très sensibles aux surtensions provoquées par la foudre. En outre, les moteurs des pompes à eau sont des charges inductives typiques qui génèrent de fortes tensions transitoires lors du démarrage et de l'arrêt.
Dans ce cas, le SPD de type 2 est généralement installé sur la ligne d'arrivée de l'armoire de commande, et une installation secondaire distribuée peut également être effectuée dans les stations de pompage éloignées pour réduire le risque de couplage de surtension causé par de longues lignes.
Pour en savoir plus sur les solutions de protection contre les surtensions pour les systèmes de traitement de l'eau et les stations de pompage, veuillez consulter “Les parasurtenseurs sont essentiels pour le traitement de l'eau“.
Protection contre les surtensions pour les centres de données et les salles de serveurs
Les centres de données ont des exigences extrêmement élevées en matière de qualité de l'alimentation, car toute surtension transitoire peut entraîner le redémarrage des serveurs, la perte de données ou des interruptions de réseau. C'est pourquoi le déploiement de SPD de type 2 dans le système de distribution frontal des ASI et des armoires de distribution de précision (PDU) est devenu une pratique de conception standard.
Dans ce scénario, l'objectif du DOCUP n'est pas de résister à des impacts énergétiques importants, mais de contrôler une tension résiduelle extrêmement faible et une vitesse de réaction élevée afin de garantir la stabilité opérationnelle continue des équipements informatiques de base.
Pour en savoir plus sur les solutions de protection contre les surtensions pour les centres de données, veuillez consulter “Les parasurtenseurs sont essentiels pour les centres de donnéesr”.
Onduleurs industriels Protection contre les surtensions
Le système ASI lui-même possède une certaine capacité de régulation de la puissance, mais son entrée nécessite toujours une protection contre les surtensions afin d'éviter qu'une surtension externe n'affecte le module de redressement ou le système de charge de la batterie.
Les SPD de type 2 sont généralement installés dans l'armoire de distribution du côté de l'entrée de l'ASI pour absorber les tensions transitoires générées par le réseau électrique en amont ou les processus de commutation internes, améliorant ainsi la fiabilité globale du système ASI.
Comment choisir le bon dispositif de protection contre les surtensions de type 2 pour un système industriel triphasé ?
Dans la conception de la distribution d'énergie industrielle, la sélection d'un disjoncteur de type 2 ne consiste pas simplement à “choisir un modèle”, mais plutôt à prendre une décision technique étroitement liée aux niveaux de tension du système, aux méthodes de mise à la terre, aux types de charge et à la sensibilité de l'équipement. Même si la tension est la même dans différents systèmes industriels, la distribution du risque de surtension peut varier complètement. Par conséquent, les disjoncteurs doivent s'adapter à la structure du système plutôt que de servir de substituts universels.
Dans la pratique, les erreurs de sélection ne se manifestent généralement pas par un dysfonctionnement du DOC, mais plutôt par une protection insuffisante ou des dommages fréquents, ce qui est également l'un des problèmes les plus facilement négligés dans les environnements industriels.
Sélection du SPD en fonction de la tension du système
Les niveaux de tension les plus courants dans les systèmes industriels triphasés sont 380V, 400V et 415V AC, tandis que les systèmes 277/480V existent également dans certaines régions. Par conséquent, la tension de fonctionnement continue (Uc) du SPD doit être supérieure à la tension de fonctionnement normale du système, avec une certaine marge de sécurité.
Par exemple, dans un système de 400 V, les SPD de type 2 avec des valeurs nominales de 275 V ou 385 V sont généralement sélectionnés pour éviter tout déclenchement intempestif dans des conditions de fonctionnement normales, tout en étant capables de passer rapidement en mode de conduction en cas de surtension.
Si la sélection de la tension du système n'est pas adaptée, le SPD peut rencontrer deux problèmes : une dégradation prématurée et l'incapacité d'effectuer un clampage efficace pendant les surtensions, ce qui entraîne une tension résiduelle excessive sur les équipements en aval.
Choisir le SPD en fonction du système de mise à la terre
Le système de mise à la terre est l'un des facteurs structurels les plus critiques dans le choix d'un SPD. Les différentes méthodes de mise à la terre déterminent le chemin de retour du courant de surtension et affectent directement la méthode de câblage et la plage de protection du SPD.
Dans le système TN-S, en raison de la séparation de la ligne N et de la ligne PE, le potentiel du système est relativement stable. Par conséquent, un disjoncteur à structure 3P+N (tel que SLP40-275/3S+1) est généralement sélectionné pour protéger simultanément la relation de tension entre les lignes de phase et la ligne neutre.
Dans le système TN-C, étant donné que la ligne PEN remplit simultanément les fonctions de neutre et de protection, le SPD assure principalement la protection par le biais d'une configuration triphasée vers PEN. Par conséquent, une structure 3P est généralement adoptée (par exemple, SLP40-275/3S).
Comment choisir les paramètres Imax et In
Imax et In sont deux paramètres clés pour mesurer la capacité de résistance aux surtensions des SPD de type 2, où In représente le courant de décharge nominal et Imax la capacité de décharge maximale.
Dans les environnements industriels, la sélection de ces deux paramètres dépend généralement du niveau d'exposition aux surtensions du système. Par exemple, les systèmes de distribution situés à proximité de lignes extérieures ou dans des zones où la foudre est fréquente nécessitent des SPD avec une valeur Imax plus élevée pour résister à des impacts transitoires plus importants.
Dans les systèmes de contrôle interne ou les armoires de distribution des équipements de précision, une plus grande attention est accordée à la valeur In et au niveau de tension résiduelle afin d'assurer une protection plus précise des dispositifs tels que les automates et les onduleurs.
D'un point de vue technique, il ne s'agit pas de dire “plus c'est gros, mieux c'est”, mais plutôt “d'adapter le niveau de risque”.”
Pourquoi la fonctionnalité de signalisation à distance est-elle nécessaire dans un environnement industriel ?
Dans les systèmes industriels modernes, le SPD n'est pas seulement un dispositif de protection ponctuel, mais aussi un composant de sécurité électrique qui nécessite une surveillance continue. Avec le niveau croissant d'automatisation des systèmes, si une défaillance du SPD ne peut être détectée à temps, le système risque de fonctionner sans protection pendant une période prolongée.
C'est pourquoi les SPD de type 2 dotés d'une fonctionnalité de signalisation à distance sont progressivement devenus l'une des configurations standard de l'industrie. En cas de déconnexion thermique interne du SPD ou de dégradation du module, le port de signalisation à distance peut émettre des signaux d'état vers des systèmes PLC ou SCADA, ce qui permet de déclencher des alarmes à distance.
Dans les scénarios industriels sans surveillance, cette fonction peut réduire considérablement les risques opérationnels et de maintenance et améliorer la maintenabilité de l'ensemble du système électrique.
L'importance de la certification IEC 61643-11
En ce qui concerne la sélection des parafoudres industriels, la norme internationale la plus importante est la CEI 61643-11, qui définit les méthodes d'essai, les niveaux de performance et les exigences de sécurité pour les parafoudres à basse tension.
Les SPD conformes à cette norme doivent subir des tests rigoureux de courant de surtension, d'élévation de température et de mode de défaillance afin de garantir une capacité de déconnexion sûre, même dans des conditions de surtension extrêmes.
Dans la pratique, le respect de la norme CEI 61643-11 est directement lié à la conformité et à la fiabilité des SPD dans les projets industriels. Cette certification est souvent une exigence obligatoire, en particulier pour les projets d'exportation ou les grands projets EPC.
Pourquoi choisir LSP comme partenaire pour un dispositif de protection contre les surtensions de type 2 (3 phases) ?
Chez LSP, nous nous concentrons sur la conception et la fabrication de SPD depuis 2010. Nous comprenons que la sélection d'un SPD de type 2 fiable ne se limite pas à la comparaison des valeurs des fiches techniques, mais concerne la sécurité au niveau du système, la stabilité à long terme et les performances réelles dans des conditions de surtension répétées.
Un SPD de type 2 haute performance commence par des composants de base soigneusement sélectionnés. C'est pourquoi nous utilisons des varistances à oxyde métallique (MOV) de qualité industrielle conçues pour maintenir des performances de serrage stables sous des impulsions de surtension répétées de 8/20 μs. Ces composants sont conçus pour résister à des surtensions multiples In=20kA et à des conditions de décharge extrêmes Imax=40kA, ce qui garantit une fiabilité à long terme dans des environnements industriels exigeants.
Pour les chemins de protection neutre-terre (N-PE), nous intégrons des tubes à décharge de haute qualité pour améliorer la capacité de décharge dans des conditions transitoires déséquilibrées ou à haute énergie. En outre, tous les matériaux des boîtiers sont conformes aux normes de retardement de la flamme des fils incandescents, tandis que les composants métalliques sont soumis à des essais stricts au brouillard salin pour garantir la résistance à la corrosion dans les environnements industriels difficiles.
Au-delà de la sélection des composants, nous avons conçu un mécanisme fiable de déconnexion interne et d'isolation thermique qui garantit une déconnexion sûre lorsque les MOV arrivent en fin de vie. Cette conception permet d'éviter l'emballement thermique, la persistance de l'arc électrique et les risques d'incendie potentiels, garantissant ainsi une défaillance sûre du SPD plutôt qu'une catastrophe.
Chaque SPD de type 2 est équipé d'une fenêtre d'indication claire de l'état et d'un contact de signalisation à distance en option, ce qui permet de surveiller en temps réel l'état de l'appareil dans les systèmes PLC ou SCADA. Ceci est particulièrement important dans les sous-stations sans personnel, les systèmes d'automatisation industrielle et les applications d'infrastructures critiques.
Du point de vue de l'installation, notre SPD triphasé de type 2 est conçu pour des conditions d'ingénierie réelles. Il prend en charge les configurations 3+1 et 4+0, avec des bornes renforcées, des structures anti-câblage et une disposition interne optimisée pour réduire la tension résiduelle et améliorer l'efficacité de la dérivation des surtensions. Ces améliorations de conception garantissent des performances stables sur les tableaux de distribution, les systèmes MCC, les armoires PLC et les applications pilotées par VFD.
Nous sommes plus qu'un fabricant de produits, nous sommes un partenaire à long terme en matière de protection contre les surtensions. Nous proposons une personnalisation OEM/ODM comprenant la conception du boîtier, l'étiquetage, l'emballage et l'image de marque. La personnalisation standard peut être livrée dans un délai d'environ un mois, tandis que les projets urgents peuvent être pris en charge par des solutions en stock dans un délai de 10 à 15 jours.
Tous les produits bénéficient d'une garantie de 5 ans, ainsi que d'une assistance technique mondiale comprenant des diagnostics à distance, des conseils d'installation et une aide au remplacement. Dans les systèmes d'alimentation industriels, l'investissement dans un SPD triphasé de type 2 de haute qualité est l'un des moyens les plus efficaces de réduire le risque de temps d'arrêt, de protéger les actifs critiques et d'améliorer la fiabilité globale du système.
FAQ
Une armoire de commande PLC a-t-elle besoin d'un SPD ?
Oui. Un SPD de type 2 est généralement installé du côté de l'entrée d'alimentation de l'armoire de commande de l'automate et doit être connecté aussi près que possible du module d'alimentation afin de minimiser les effets de la tension résiduelle. Si le système comprend également des réseaux de communication tels que RS485 ou Ethernet industriel, les disjoncteurs de signaux sont généralement installés avec le disjoncteur de puissance pour créer une structure de protection combinée puissance + signaux.
Quel type de SPD doit être installé dans une armoire de distribution industrielle ?
Le type de SPD utilisé dans une armoire de distribution industrielle dépend de sa position dans le système électrique global. Pour les tableaux de distribution principaux, le SPD doit résister à une énergie de surtension plus élevée, c'est pourquoi un SPD de type 1 ou de type 1+2 est généralement utilisé. Pour les tableaux de distribution secondaires ou les armoires de commande d'équipement, le SPD de type 2 est plus couramment utilisé pour supprimer les surtensions résiduelles dues à la foudre et les surtensions de commutation internes.
Quel est le meilleur endroit pour installer un SPD dans une armoire de distribution ?
D'un point de vue technique, le principe clé de l'installation d'un SPD est le suivant : “Installer l'appareil le plus près possible de la source d'alimentation, avec le chemin de connexion le plus court possible.”En règle générale, le SPD doit être installé après le disjoncteur et à proximité du jeu de barres, tout en minimisant la longueur des conducteurs de raccordement. En effet, les conducteurs ont une inductance inhérente. Plus le fil de connexion est long, plus la tension résiduelle générée après le passage du courant de surtension dans le disjoncteur est élevée, ce qui réduit l'efficacité de la protection.
Quelle est la différence entre un SPD triphasé et un SPD triphasé 3P+N ?
Un SPD 3P est principalement utilisé dans les systèmes sans conducteur neutre séparé. Sa fonction de protection se concentre sur la limitation des surtensions entre les lignes triphasées et la terre. Un disjoncteur 3P+N, cependant, fournit une protection supplémentaire pour la ligne neutre et peut également supprimer les différences de tension entre N et PE. Dans les systèmes industriels comportant un grand nombre de charges monophasées ou d'alimentations de commande, une configuration 3P+N est généralement plus appropriée.
