Système de Protection contre la Foudre

Exercice : Système de Protection contre la Foudre

Système de Protection contre la Foudre (SPF)

Contexte : La protection des bâtiments contre les effets de la foudre.

Chaque année, la foudre cause des dommages considérables aux bâtiments, entraînant des risques d'incendie, la destruction d'équipements électriques et électroniques, et mettant en danger la sécurité des occupants. L'installation d'un Système de Protection contre la Foudre (SPF)Ensemble complet utilisé pour réduire les dommages matériels dus aux coups de foudre sur une structure. Il se compose d'un système externe (paratonnerre) et d'un système interne (parafoudres)., communément appelé paratonnerre, est une mesure essentielle pour maîtriser ce risque. Cet exercice vous guidera à travers les étapes clés du dimensionnement d'un SPF pour un bâtiment industriel, en se basant sur les principes de la norme de référence NF EN 62305La série de normes internationales qui fournit les exigences pour la protection contre la foudre. Elle est divisée en quatre parties couvrant les principes généraux, l'analyse des risques, les dommages physiques aux structures et les systèmes électriques et électroniques..

Remarque Pédagogique : Cet exercice a pour but de transformer les concepts théoriques et réglementaires de la protection foudre en une application pratique et concrète. Vous apprendrez à analyser un risque et à prendre des décisions de conception pour assurer la sécurité d'une structure.


Objectifs Pédagogiques

  • Évaluer le besoin de protection d'une structure en réalisant une analyse de risque simplifiée.
  • Comprendre le rôle et le dimensionnement des trois composants clés d'un SPF : le dispositif de capture, les conducteurs de descente et la prise de terre.
  • Appliquer la méthode de la sphère fictive pour concevoir un système de capture efficace.
  • Calculer la résistance d'une prise de terre en fonction de la configuration et de la résistivité du sol.

Données de l'étude

L'étude porte sur la protection d'un nouveau bâtiment de stockage industriel à toit plat, situé dans une zone à forte activité orageuse. Votre mission est de concevoir les éléments principaux de son système de protection contre la foudre.

Fiche Technique du Bâtiment
Caractéristique Valeur
Usage du bâtiment Stockage de matériaux non inflammables
Structure Charpente métallique, Murs en béton
Dimensions (L x l x H) 30 m x 20 m x 10 m
Environnement Zone rurale, isolée
Schéma du bâtiment industriel
Largeur = 20 m Hauteur = 10 m Longueur = 30 m
Paramètre de l'Étude Symbole Valeur Unité
Niveau kéraunique de la région \(N_k\) 25 jours/an
Résistivité du sol \(\rho\) 150 \(\Omega \cdot\)m
Matériau des conducteurs Cuivre

Questions à traiter

  1. À partir d'une analyse de risque simplifiée, déterminer si une protection est nécessaire et, si oui, quel Niveau de Protection (NPR) est requis pour ce bâtiment.
  2. Concevoir le dispositif de capture en utilisant la méthode des pointes simples. Déterminer le nombre de pointes et leur hauteur minimale pour assurer une protection efficace du toit.
  3. Combien de conducteurs de descente sont nécessaires et quel doit être leur espacement moyen ?
  4. Proposer un système de prise de terre de type "patte d'oie" avec 3 conducteurs horizontaux de 10 mètres chacun. Estimer la résistance de cette prise de terre.
  5. Une fois l'installation terminée, quelles sont les deux vérifications fondamentales à effectuer pour valider la conformité du SPF ?

Les bases de la Protection contre la Foudre

La protection d'une structure contre la foudre repose sur la création d'un chemin préférentiel et contrôlé pour l'écoulement du courant de foudre vers la terre, afin de préserver l'intégrité de la structure et la sécurité des personnes et des biens à l'intérieur.

1. L'Analyse du Risque Foudre (ARF)
Avant de concevoir un SPF, la norme NF EN 62305-2 impose de réaliser une Analyse du Risque Foudre. L'objectif est de quantifier le risque et de le comparer à un niveau de risque tolérable. Le risque global \(R\) est la somme de plusieurs composantes, dont la plus courante est le risque de pertes de vies humaines (\(R_1\)). Si le risque calculé est supérieur au risque tolérable, une protection est nécessaire. L'analyse détermine alors le Niveau de Protection Requis (NPR), qui peut être de I (le plus sévère) à IV (le moins sévère).

2. La Méthode de la Sphère Fictive
C'est l'une des trois méthodes (avec la méthode des maillages et celle de l'angle de protection) pour concevoir le dispositif de capture. Elle consiste à faire rouler une sphère fictive sur la structure. Toutes les parties de la structure touchées par la sphère doivent être protégées par un dispositif de capture. Le rayon de cette sphère dépend du NPR :

\[ \begin{cases} \text{NPR I} & R = 20 \text{ m} \\ \text{NPR II} & R = 30 \text{ m} \\ \text{NPR III} & R = 45 \text{ m} \\ \text{NPR IV} & R = 60 \text{ m} \end{cases} \]

Correction : Système de Protection contre la Foudre (SPF)

Question 1 : Analyse du risque et détermination du NPR

Principe

Le but est d'évaluer objectivement si le bâtiment a besoin d'un paratonnerre. Pour cela, on calcule un "score de risque" basé sur plusieurs facteurs (localisation, dimensions, usage...). Si ce score dépasse un seuil de tolérance, une protection est obligatoire et le score nous indique le niveau d'efficacité requis pour cette protection (le NPR).

Mini-Cours

L'analyse complète est complexe. Pour une approche simplifiée, on calcule la Densité de foudroiement sur la structure, \(N_g\), qui représente le nombre de coups de foudre attendus par an sur le bâtiment. On la compare ensuite à une fréquence critique, \(N_c\), qui est le seuil de risque acceptable pour ce type de bâtiment. Si \(N_g > N_c\), une protection est requise.

Remarque Pédagogique

Ne sous-estimez jamais le risque pour un bâtiment isolé, même s'il ne contient que du stockage. La structure métallique peut attirer la foudre, et un incendie reste possible. L'analyse de risque est la première étape, la plus cruciale, de tout projet de protection foudre.

Normes

Cette démarche est directement inspirée de la norme NF EN 62305-2 "Protection contre la foudre - Partie 2 : Appréciation du risque".

Formule(s)

Formule de la densité de foudroiement

\[ N_g = N_k \times 10^{-6} \times A_d \]

Formule de la surface de capture équivalente

\[ A_d = (L \times l) + 6H(L+l) + 9\pi H^2 \]
Hypothèses

On utilise une méthode simplifiée où le risque de perte de vies humaines (\(R_1\)) est prépondérant. On considère une fréquence critique \(N_c = 10^{-4}\) (valeur typique pour un risque acceptable concernant ce type de bâtiment sans public).

Donnée(s)
ParamètreSymboleValeurUnité
Longueur\(L\)30\(\text{m}\)
Largeur\(l\)20\(\text{m}\)
Hauteur\(H\)10\(\text{m}\)
Niveau kéraunique\(N_k\)25\(\text{jours/an}\)
Astuces

Des logiciels et abaques existent pour réaliser l'ARF complète. Cependant, comprendre le calcul manuel de \(N_g\) permet de saisir l'influence majeure des dimensions du bâtiment (surtout sa hauteur) sur le risque de foudroiement.

Schéma (Avant les calculs)
Surface de capture équivalente
BâtimentSurface équivalente Ad
Calcul(s)

Calcul de la surface de capture équivalente \(A_d\)

\[ \begin{aligned} A_d &= (30 \times 20) + 6 \times 10 \times (30+20) + 9\pi \times 10^2 \\ &= 600 + 60 \times 50 + 900\pi \\ &= 600 + 3000 + 2827 \\ &= 6427 \text{ m}^2 \end{aligned} \]

Calcul de la densité de foudroiement \(N_g\)

\[ \begin{aligned} N_g &= 25 \times 10^{-6} \times 6427 \\ &= 0.1606 \text{ coups/an} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Comparaison Risque Calculé vs. Risque Tolérable
ÉlevéFaibleRisque Calculé (Ng)Risque Tolérable (Nc)
Réflexions

Le résultat de \(0.16 \text{ coups/an}\) signifie qu'statistiquement, le bâtiment sera frappé par la foudre environ une fois tous les 6 ans (\(1/0.16 \approx 6.25\)). Ce risque est très élevé et justifie pleinement l'installation d'un SPF performant de niveau II. Un niveau I (plus contraignant) pourrait même être discuté pour une sécurité maximale.

Points de vigilance

Attention à la valeur de \(N_k\) ! C'est une donnée géographique cruciale. Une erreur sur ce coefficient peut fausser toute l'analyse de risque. Il faut toujours se référer aux cartes météo officielles de la région concernée. De plus, la formule de \(A_d\) montre que la hauteur H a un impact quadratique, rendant les bâtiments hauts beaucoup plus exposés.

Points à retenir

Pour évaluer le besoin de protection, retenez ces trois étapes :

  • Calculer la surface de capture équivalente \(A_d = L \cdot l + 6H(L+l) + 9\pi H^2\).
  • Calculer la densité de foudroiement \(N_g = N_k \cdot A_d \cdot 10^{-6}\).
  • Comparer \(N_g\) à la fréquence critique \(N_c\). Si \(N_g > N_c\), un SPF est requis.
Le saviez-vous ?

La foudre n'est pas obligée de tomber sur le point le plus haut. Le concept de "distance d'amorçage" explique que le "choix" final de l'éclair se fait dans les dernières dizaines de mètres. C'est cette distance qui est modélisée par le rayon de la sphère fictive. Un bâtiment plus bas mais plus "attractif" électriquement peut donc être frappé.

FAQ
Résultat Final
Une protection est nécessaire. On retient un Niveau de Protection Requis (NPR) II.
A vous de jouer

Que deviendrait la densité de foudroiement \(N_g\) (en \(\text{coups/an}\)) si le bâtiment faisait 20 m de haut au lieu de 10 m ? (Arrondir à 3 décimales)

Question 2 : Conception du dispositif de capture par pointes simples

Principe

Le dispositif de capture est la partie du paratonnerre qui "attire" la foudre. En utilisant des pointes (tiges métalliques), on cherche à couvrir toute la surface du toit. La méthode de la sphère fictive nous permet de vérifier que la protection est complète et qu'il n'y a pas de "trous" dans le bouclier.

Mini-Cours

Chaque pointe protège une zone circulaire à sa base. Le rayon de cette zone de protection, \(R_p\), dépend de la hauteur de la pointe, \(h\), et du rayon de la sphère fictive, \(R\), (qui dépend du NPR). La sphère "roule" sur les pointes et ne doit pas toucher le toit.

Remarque Pédagogique

Visualisez bien cette sphère qui roule sur le bâtiment. C'est une image mentale très puissante pour comprendre où placer les dispositifs de capture. Les arêtes et les coins du toit sont les zones les plus critiques car la sphère s'en approche le plus.

Normes

La méthode de la sphère fictive et les rayons associés aux différents NPR sont définis dans la norme NF EN 62305-3 "Protection contre la foudre - Partie 3 : Dommages physiques sur les structures et danger pour les êtres vivants".

Formule(s)

Formule du rayon de protection

\[ R_p = \sqrt{h(2R-h)} \]
Hypothèses

On fait l'hypothèse que le toit est parfaitement plat. On suppose aussi que les pointes sont positionnées de manière à optimiser la couverture. Pour ce calcul, on ne prend pas en compte la protection des bords du toit, qui pourrait nécessiter un maillage périphérique en plus des pointes.

Donnée(s)
ParamètreSymboleValeurUnité
Niveau de Protection Requis\(\text{NPR}\)II-
Rayon de la sphère fictive (pour NPR II)\(R\)30\(\text{m}\)
Dimensions du toit\(L \times l\)30 x 20\(\text{m}\)
Astuces

Pour couvrir une surface rectangulaire, il est souvent plus efficace de placer les pointes de manière à ce que leurs zones de protection circulaires se chevauchent. On commence par couvrir les coins, puis on ajoute des pointes au centre si nécessaire.

Schéma (Avant les calculs)
Principe de la sphère fictive
Toit à protégerhSphère R=30mRp
Calcul(s)

Essayons de couvrir le toit de 30x20 m avec un minimum de pointes. Choisissons une hauteur de pointe standard et facilement installable, par exemple \(h = 2 \text{ m}\).

Calcul du rayon de protection \(R_p\) pour une pointe de 2 m

\[ \begin{aligned} R_p &= \sqrt{2 \times (2 \times 30 - 2)} \\ &= \sqrt{2 \times (58)} \\ &= \sqrt{116} \\ &\approx 10.77 \text{ m} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Couverture du toit par deux pointes simples
P1P2Longueur = 30 mLargeur = 20 m
Réflexions

La solution avec deux pointes est économiquement et techniquement pertinente. Augmenter la hauteur des pointes permettrait de réduire leur nombre (une seule pointe très haute suffirait), mais engendrerait des contraintes mécaniques (prise au vent) et esthétiques plus importantes. Le choix de 2 pointes de 2m est un bon compromis.

Points de vigilance

La formule de \(R_p\) est valide pour la protection d'un plan situé à la base de la pointe. Si des équipements (climatisation, antennes) sont présents sur le toit, il faut vérifier qu'ils restent bien sous le volume de protection conique généré par la pointe.

Points à retenir

La conception d'un dispositif de capture via la méthode de la sphère fictive repose sur deux éléments :

  • Le choix du NPR qui fixe le rayon R de la sphère.
  • L'application de la formule \(R_p = \sqrt{h(2R-h)}\) pour déterminer la zone protégée par chaque pointe.
Le saviez-vous ?

Il existe une alternative aux pointes simples : les Paratonnerres à Dispositif d'Amorçage (PDA). Ces dispositifs génèrent une impulsion à haute tension pour créer un "traceur" ascendant plus tôt qu'une pointe simple, offrant ainsi un rayon de protection théorique plus grand. Leur usage est cependant encadré par une norme différente (NFC 17-102).

FAQ
Résultat Final
On installe 2 pointes de capture d'une hauteur minimale de 2 mètres au-dessus du toit, placées le long de l'axe central du bâtiment.
A vous de jouer

Pour le même bâtiment (NPR II, \(R=30\text{ m}\)), quel serait le rayon de protection \(R_p\) d'une pointe de 5 mètres de haut ? (Arrondir à 2 décimales)

Question 3 : Dimensionnement des conducteurs de descente

Principe

Les conducteurs de descente sont les "câbles" qui canalisent le courant de foudre depuis le dispositif de capture jusqu'à la prise de terre. Leur nombre et leur espacement sont cruciaux pour bien répartir le courant et éviter des surtensions dangereuses le long des murs du bâtiment.

Mini-Cours

La norme impose un espacement moyen maximal entre les conducteurs de descente, qui dépend directement du Niveau de Protection Requis (NPR). Plus le niveau est sévère (NPR I), plus les descentes doivent être rapprochées pour mieux diviser le courant de foudre et ainsi réduire les champs électromagnétiques et les risques d'arcs électriques dangereux.

Remarque Pédagogique

Pensez aux conducteurs de descente comme les piliers d'une cage de Faraday. Plus ils sont nombreux et bien répartis, mieux le bâtiment est "enfermé" dans une cage protectrice qui guide le courant vers la terre en toute sécurité par l'extérieur.

Normes

La section NF EN 62305-3 définit les exigences pour les conducteurs de descente. Elle fournit le tableau des espacements moyens : 10m (NPR I), 15m (NPR II), 20m (NPR III), 25m (NPR IV).

Formule(s)

Formule du nombre de descentes

\[ N_{\text{min}} = \frac{\text{Périmètre}}{\text{Espacement Moyen (selon NPR)}} \]
Hypothèses

On suppose que le bâtiment a une forme simple qui permet une répartition régulière des descentes. Pour les bâtiments de forme complexe, des descentes supplémentaires peuvent être nécessaires pour protéger toutes les saillies.

Donnée(s)
ParamètreValeurUnité
Périmètre du bâtiment (\(2L + 2l\))100\(\text{m}\)
Niveau de Protection RequisII-
Espacement moyen pour NPR II (selon norme)15\(\text{m}\)
Astuces

Il est toujours préférable de prévoir un nombre pair de descentes pour faciliter une répartition symétrique. De plus, positionner systématiquement une descente à chaque angle externe du bâtiment est une excellente pratique.

Schéma (Avant les calculs)
Périmètre du bâtiment à équiper
Périmètre = 100 m
Calcul(s)

Calcul du nombre de descentes

\[ \begin{aligned} N_{\text{min}} &= \frac{\text{Périmètre}}{\text{Espacement NPR II}} \\ &= \frac{100 \text{ m}}{15 \text{ m}} \\ &= 6.67 \end{aligned} \]

On doit toujours arrondir au nombre entier supérieur. De plus, la norme impose un minimum de deux descentes, quelle que soit la situation. \(\Rightarrow\) On retient 7 descentes au minimum.

Schéma (Après les calculs)
Répartition de 8 conducteurs de descente
Espacement réel = 12.5 m
Réflexions

On choisit donc 8 descentes (un nombre pair est souvent plus facile à répartir, par exemple une à chaque coin et une au milieu de chaque façade). L'espacement réel sera de \(100 / 8 = 12.5 \text{ m}\), ce qui est bien inférieur aux \(15 \text{ m}\) maximum autorisés, offrant une sécurité accrue.

Points de vigilance

Le chemin des conducteurs de descente doit être le plus court et le plus rectiligne possible. Chaque coude ou boucle crée une inductance qui augmentera la surtension lors du passage du courant de foudre. Il faut aussi assurer leur protection mécanique sur les premiers mètres au-dessus du sol pour éviter les chocs.

Points à retenir

La détermination du nombre de descentes est simple :

  • Identifier le NPR de l'installation.
  • Trouver l'espacement moyen maximal correspondant dans la norme (10, 15, 20 ou 25 m).
  • Diviser le périmètre du bâtiment par cet espacement et arrondir à l'entier supérieur.
Le saviez-vous ?

Dans les structures avec une charpente métallique continue et bien reliée à la terre, la charpente elle-même peut être utilisée comme conducteur de descente naturel. C'est une solution très efficace et économique, mais qui requiert des vérifications de continuité électrique rigoureuses.

FAQ
Résultat Final
Il faut installer un minimum de 7 conducteurs de descente. On en installera 8 pour une répartition symétrique, avec un espacement moyen de 12.5 mètres.
A vous de jouer

Pour le même bâtiment (périmètre 100m), combien de descentes faudrait-il pour un NPR IV (espacement 25m) ?

Question 4 : Conception et calcul de la prise de terre

Principe

La prise de terre est l'élément final du SPF. Son rôle est de disperser le très fort courant de foudre dans le sol le plus rapidement et le plus sûrement possible. Une faible résistance de terre est essentielle pour limiter l'élévation de potentiel du sol autour du bâtiment, qui pourrait être dangereuse.

Mini-Cours

Une prise de terre en "patte d'oie" est constituée de plusieurs conducteurs horizontaux enterrés qui rayonnent à partir d'un point. Sa résistance dépend de la résistivité du sol (\(\rho\)), de la longueur totale de conducteur enterré (\(L_t\)) et de sa configuration. C'est une solution efficace lorsque la surface le permet et que le sol est de meilleure qualité en surface qu'en profondeur.

Remarque Pédagogique

La prise de terre est sans doute la partie la plus "ingrate" du SPF car elle est invisible, mais c'est la fondation de toute la protection. Une excellente capture et de bonnes descentes ne servent à rien si le courant ne peut pas s'écouler efficacement dans la terre.

Normes

La norme NF EN 62305-3 recommande une résistance de prise de terre la plus basse possible, et si possible inférieure à \(10 \, \Omega\). Elle décrit aussi les différents types d'électrodes de terre (piquets, conducteurs enterrés, etc.).

Formule(s)

Formule d'estimation de la résistance de terre

\[ R_T \approx \frac{\rho}{L_{\text{total}}} \]
Hypothèses

On suppose que la résistivité du sol est homogène sur toute la zone d'installation de la prise de terre. On suppose également que les conducteurs sont enterrés à une profondeur suffisante pour être à l'abri du gel et de l'assèchement superficiel (typiquement > 0.5 m).

Donnée(s)
ParamètreSymboleValeurUnité
Résistivité du sol\(\rho\)150\(\Omega \cdot \text{m}\)
Nombre de conducteurs\(n\)3-
Longueur d'un conducteur\(L\)10\(\text{m}\)
Astuces

Si la résistance de terre est trop élevée, la solution la plus simple est souvent d'augmenter la longueur des conducteurs ou d'en rajouter. Si le terrain est rocheux, des piquets verticaux forés en profondeur peuvent être plus efficaces que des conducteurs horizontaux.

Schéma (Avant les calculs)
Configuration en patte d'oie
DescenteL=10m
Calcul(s)

Calcul de la longueur totale de conducteur

\[ \begin{aligned} L_{\text{total}} &= n \times L \\ &= 3 \times 10 \\ &= 30 \text{ m} \end{aligned} \]

Estimation de la résistance de terre

\[ \begin{aligned} R_T &\approx \frac{\rho}{L_{\text{total}}} \\ &= \frac{150}{30} \\ &= 5 \, \Omega \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)
Prise de terre avec résultat
DescenteR = 5 Ohms
Réflexions

Une résistance estimée de \(5 \, \Omega\) est un excellent résultat, bien en dessous de la valeur recommandée de \(10 \, \Omega\). Cela garantit une très bonne dispersion du courant de foudre dans le sol et donc une protection efficace. La solution est validée sur le plan théorique.

Points de vigilance

La résistivité du sol \(\rho\) est la donnée la plus incertaine. Elle peut varier fortement avec l'humidité, la saison et la nature géologique du terrain. Une mesure de résistivité sur site est toujours préférable à une valeur tabulée. De plus, toutes les connexions enterrées doivent être protégées contre la corrosion (soudure aluminothermique, manchons étanches...).

Points à retenir

Pour estimer la résistance d'une prise de terre, deux paramètres sont rois :

  • La résistivité du sol \(\rho\) : plus elle est faible, mieux c'est.
  • La longueur totale de conducteur en contact avec le sol \(L_{\text{total}}\) : plus elle est grande, plus la résistance est faible.
  • L'objectif à atteindre est une résistance \(R_T < 10 \, \Omega\).
Le saviez-vous ?

Une autre méthode de prise de terre très efficace, souvent réalisée pendant la construction, est la "boucle à fond de fouille". On enterre un conducteur (souvent du cuivre nu de 25 mm²) dans le béton des fondations du bâtiment. Cela crée une excellente électrode de terre qui entoure toute la structure.

FAQ
Résultat Final
La résistance estimée de la prise de terre en patte d'oie est de 5 \(\Omega\), ce qui est conforme aux exigences de la norme.
A vous de jouer

Quelle longueur totale de conducteur serait nécessaire pour obtenir une résistance de \(10 \, \Omega\) dans un sol très mauvais avec \(\rho = 500 \, \Omega \cdot \text{m}\) ?

Question 5 : Vérifications après installation

Principe

Une fois le paratonnerre installé, il ne suffit pas de supposer qu'il fonctionne. Des vérifications rigoureuses sont obligatoires pour s'assurer que l'installation est conforme aux plans, aux normes, et qu'elle sera efficace en cas de coup de foudre.

Mini-Cours

La vérification d'un SPF comprend une vérification visuelle (tous les composants sont-ils présents, bien fixés, non corrodés ?), des tests de continuité électrique (le chemin du courant de la pointe à la terre est-il ininterrompu ?) et la mesure de la résistance de la prise de terre (la valeur mesurée est-elle conforme à la note de calcul ?).

Remarque Pédagogique

Considérez la vérification comme le contrôle technique de votre voiture. Ce n'est pas une option, c'est une obligation qui garantit la sécurité. Un rapport de vérification complet est un document légal qui engage la responsabilité de l'installateur et du vérificateur.

Normes

Les exigences de vérification initiale, et de vérifications périodiques par la suite, sont détaillées dans la norme NF EN 62305-3.

Formule(s)

Il n'y a pas de formule de calcul ici, mais des critères de conformité à respecter.

Critère de continuité

\[ R_{\text{continuité}} < 0.2 \, \Omega \]

Critère de prise de terre

\[ R_{\text{prise de terre}} < 10 \, \Omega \]
Hypothèses

On suppose que l'intervenant réalisant les mesures dispose d'appareils de mesure adaptés et étalonnés (un telluromètre notamment) et qu'il maîtrise les méthodes de mesure (méthode des 62%, par exemple).

Donnée(s)
Paramètre à VérifierSymboleObjectif de ConceptionUnité
Nombre de conducteurs de descente\(N_{\text{descentes}}\)≥ 7 (8 installés)-
Résistance de la prise de terre\(R_T\)< 10\(\Omega\)
Continuité électrique\(R_{\text{continuité}}\)< 0.2\(\Omega\)
Astuces

Prenez des photos de tous les composants clés lors de la vérification. Elles constituent une preuve visuelle précieuse qui complète le rapport de mesure et permet de suivre l'évolution de l'installation dans le temps.

Schéma (Avant les calculs)
Principe de mesure de terre (telluromètre)
TelluromètreSolPrise de terre (T)Piquet Tension (S)Piquet Courant (H)
Calcul(s)

Il n'y a pas de calcul à proprement parler, mais une lecture de mesure. L'appareil affiche directement la valeur en Ohms. Par exemple, le telluromètre pourrait afficher "\(R = 4.8 \, \Omega\)", validant ainsi le calcul théorique de \(5 \, \Omega\).

Schéma (Après les calculs)
Exemple de rapport de vérification
Point de ContrôleCritère d'acceptationValeur MesuréeConformité
Continuité Descente 1\( < 0.2 \, \Omega\)\(0.08 \, \Omega\)OK
.........OK
Résistance Prise de Terre\( < 10 \, \Omega\)\(4.8 \, \Omega\)OK
Réflexions

La vérification est la seule façon de garantir que le système est fonctionnel. Une valeur mesurée très différente de la valeur calculée doit amener à s'interroger : erreur de calcul, problème d'installation, ou résistivité du sol très différente de celle estimée ?

Points de vigilance

La mesure de terre est sensible aux perturbations. Il faut l'effectuer loin d'autres structures métalliques enterrées (canalisations...) qui pourraient fausser la mesure. La méthode des 62% (alignement et espacement des piquets de mesure) doit être respectée scrupuleusement.

Points à retenir

Les deux vérifications critiques sont :

  • Test de continuité électrique : On s'assure que la résistance entre le dispositif de capture tout en haut et la barre de coupure en bas est très faible (inférieure à \(0.2 \, \Omega\)).
  • Mesure de la résistance de la prise de terre : À l'aide d'un telluromètre, on mesure la valeur réelle de la résistance de terre et on la compare à la valeur de calcul (et à l'exigence des \(10 \, \Omega\)).
Le saviez-vous ?

Un paratonnerre doit être vérifié périodiquement tout au long de sa vie (tous les 1 à 4 ans selon le NPR). Un simple défaut de connexion ou un peu de corrosion peut rendre l'ensemble du système inopérant.

FAQ
Résultat Final
Les deux vérifications essentielles sont : 1. La mesure de la continuité électrique des conducteurs de descente. 2. La mesure de la résistance de la prise de terre.
A vous de jouer

Lors d'une mesure de continuité, vous lisez \(1.5 \, \Omega\). Quelle est la conclusion la plus probable ?


Outil Interactif : Simulateur de Zone de Protection

Cet outil vous permet de calculer le rayon de protection au sol (\(R_p\)) offert par une pointe simple en fonction de sa hauteur et du Niveau de Protection Requis (NPR).

Paramètres d'Entrée
2.0 m
Résultats Clés
Rayon Sphère Fictive (R) -
Rayon Protection Sol (\(R_p\)) -

Quiz Final : Testez vos connaissances

1. Que représente le niveau kéraunique (\(N_k\)) d'une région ?

2. Quel est le rôle principal d'un conducteur de descente ?

3. Selon la norme, quelle est la valeur de résistance de prise de terre recommandée à ne pas dépasser ?

4. Si le Niveau de Protection Requis (NPR) est de classe I (le plus élevé), l'espacement entre les descentes sera :

5. La méthode de la sphère fictive est utilisée pour concevoir :


Glossaire

Niveau Kéraunique (\(N_k\))
Indicateur météorologique qui représente le nombre de jours par an où le tonnerre a été entendu dans une région donnée. Il mesure la densité de l'activité orageuse.
Niveau de Protection Requis (NPR)
Classe (de I à IV) qui définit l'efficacité requise pour un système de protection contre la foudre, déterminée par une analyse de risque. Le NPR I est le plus exigeant.
Sphère Fictive
Modèle théorique utilisé pour la conception des dispositifs de capture. Son rayon dépend du NPR et elle ne doit toucher aucune partie de la structure à protéger lorsqu'on la fait "rouler" dessus.
Prise de Terre
Partie du SPF enterrée dans le sol, conçue pour disperser le courant de foudre de manière sûre et efficace. Sa performance est caractérisée par sa résistance.
Exercice : Système de Protection contre la Foudre (SPF)

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