Foudre sur Nax et Vex, Valais central (photo provenance inconnue)

Obligation de protection contre la foudre en Suisse

Selon les directives de protection incendie de l'AEAI et les recommandations d'installations de protection contre la foudre d'ELECTROSUISSE tous les bâtiments qui acceuillent le publique: écoles, église, salles polyvalentes, restaurants, salles d'expositions, locaux de danse, grands magasins, salle de sports etc... doivent obligatoirement être protégés contre la foudre... Nous nous tenons volontiers à votre disposition pour de plus amples renseignements.

Guide pratique APF
Norme NF EN 62305-2
Protection contre la foudre
Evaluation du risque

Architecture de la norme

‘’ L’application des nouvelles règles conduit à une protection foudre plus optimisée que selon les normes précédentes et même, dans de nombreux cas, plus économique’’ Alain Rousseau.

Le guide pratique que vous tenez entre vos mains a pour but principal de vous faciliter l’accès et la compréhension de cette nouvelle norme.

La norme se compose d’un avant-propos, d’une introduction, de 7 chapitres principaux, et de 10 annexes, de 13 figures et de 9 tableaux.

Les chapitres principaux

1 Domaine d’application                                                                      page 6

2 Références normatives                                                                     page 6

3 Termes et définitions pages 6 à 10

4 Explication des termes pages 10 à 14

5 Evaluation du risque pages 17 à 22

6 Evaluation des composantes pour les structures                              pages 23 à 28

7 Annexe A à k pages 29 à 84

Les points clefs

1 Domaine d’application (page 6)

Ce guide se veut être la colonne vertébrale pour la procédure d’évaluation du risque foudre sur les structures. Il fixe le risque à une valeur inférieur ou égal à la valeur limite tolérable.

Il ne se substitue en aucun cas aux pratiques existantes dans le domaine des services (lignes électriques, téléphone etc…)

2 Références normatives (page 6)

Conne son nom l’indique ce chapitre donne la liste des normes servant de référence pour ce guide.

3 Termes et définitions (page 6 à 10)

Les termes utilisés dans la norme sont brièvement définis dans ces 5 pages. Il est également donné entre parenthèses les symboles et signes utilisés.

4 Explication des termes (pages 10 à 17)

Sous le chiffre 4.1 et suite on trouve ‘’La source des dommages’’ de S1 à S4. Le type de dommages de D1 à D3. Le type de pertes de L1 à L4.

Les (tableaux 1 et 2 pages 12 et 13) se réfèrent aux termes vus ci-dessus.

Le chapitre 4.2 détaille les risques et composantes des risques, symbolisés par la lettre R (voir tableau 3 page 5).

Sous 4.3 on retrouve de R1 à R4 la composition des composantes de risque liées à la structure (voir tableau 3 page 15).

La composition des composantes de risque selon la source de dommages (chiffre 4.3.1 page 16) se réfère aux (tableaux 2 page 13 et 7 page 26).

Les facteurs d’influence des composantes de risque dans une structure sont résumés (tableau 4 page 17).

5 Evaluation des risques (pages 18 à 22)

La procédure à suivre est mentionnée sous (chiffre 5.1 page 18 et annexe G page 52).

Le chapitre 5.2 détaille la structure à prendre en compte (page 18 et chapitre 6 page 23 à 28).

RT le risque tolérable demeure de la responsabilité de l’autorité judiciaire mais il est tout de même traité sous (5.3 page 18 + tableau 5).

5.4 retrace les besoins spécifiques servant à évaluer le besoin de protection (page 18 et 19 avec figure 1).

Les procédures d’évaluation des impacts économiques de la protection sont traités dans le (chapitre 5.5 pages 20 et 21 + figure 2).

5.6 Mesures de protection destinées à réduire le risque associé au type de dommages. Ce chapitre fait référence aux normes NF C et CEI (page 21).

Sous chiffre 5.7, choix des mesures de protection. Ce chapitre traite de l’identification des paramètres critiques R (page 21 et 22 + figure 3).

6 Evaluation des composantes de risque pour les structures (pages 23 à 28)

6.1 L’équation de base RX = NX PX LX nous renvoie aux annexes A, B et C (pages 29 à 48).

Sous chiffre 6.2 à 6.5 on retrouve les évaluations des composantes du risque dû aux impacts sur une structure…à proximité de la structure… sur une ligne connectée à la structure…à proximité d’une ligne connectée à la structure (voir également tableau page 25).

En 6.6 la synthèse des composantes du risque dans une structure est récapitulée dans le (tableau 7 page 26).

6.7 Division d’une structure en zone ZS. Là seront traités les différents types de sol, parois pare-feu, écrans spatiaux etc…(page 26).

Sous 6.8 l’évaluation des composantes de risque dans une structure avec des zones ZS. Il est également traité des structures en zones multiples (pages 27 et 28).

Cette partie de la norme se termine par la définition du risque R4 en (page 28).

7 Les annexes (pages 29 à 87)

Les annexes sont constituées de multiples tableaux et figures incontournables (annexes A à H).

L’annexe J, (page 83) la plus importante, à mon humble avis fait référence au logiciel d’application simplifiée de la norme (réf. UTE logiciel JUPITER environ 500 €).

L’annexe K comporte une liste des symboles utilisés, cette liste est référenciée selon les chapitres, tableaux et annexes (pages 84 à 87).

Conclusions

En guise de conclusions il m’apparaît important de relever les différents points suivants :

A.- La norme est extrêmement dense et volumineuse. A titre de comparaison la norme Suisse compte en tout et pour tout 30 pages (7ème édition de 2004). Les électriciens suisses jugeaient la 6ème édition de 1987 trop importante avec ses 51 pages. Pour info, en Suisse, on estime le coût d’une installation complète contre la foudre entre 1 et 2 % du prix de la construction pour une maison familiale.

B.- L’utilisation de la norme devrait être réservée à l’utilisation des bureaux conseils spécialisés dans ce genre d’exercice.

C.- L’utilisation du logiciel JUPITER semble des plus judicieux (environ 500 € auprès de l’UTE) et remplace à mon avis toute tentative de résumé gardant un aspect pratique d’une approche précise du risque foudre.

D.- Un excellent résumé des différentes normes foudre peut être consulté dans ‘’Techno data – protection contre la foudre – octobre 2003’’.

Chamoson, le 27 avril 2008 Daniel Masotti

Il est un lieu commun d'entendre dire que la voiture offre un refuge idéal contre la foudre. Quand en est-il exactement aujourd'hui ?

Il est clair qu'en cas de foudroiement proche (moins de 100m), ou la tension de pas (courant circulant d'un pied à l'autre) risque de faire des dégâts, l'automobiliste isolé du sol sur ses 4 pneus en caoutchouc, sera à l'abri. En cas de coup de foudre direct sur le véhicule les carrosseries en tôle des anciennes voitures jouent plus ou moins le rôle de la cage de Faraday, c'est-à-dire que la totalité du courant s'écoule par la carcasse métallique du véhicule sans toucher les occupants. Mais les voitures modernes sont de plus en plus carrossées en matières synthétiques. Les expertises actuelles montrent clairement l'augmentation du risque.

La foudre peut s'accrocher à de petites antenne de l'ordre de 10 cm suivre le câblage, faire exploser le tableau de bord, ou même tirer un arc électrique entre le socle de l'antenne et la tête des occupants, les tuants sur le coup. En cas de coup de foudre direct ce n'est pas la mince bande caoutchoutée des pneus qui vous mettra à l'abri. Pensez bien que si l'arc de foudre mesure plusieurs kilomètres, ce n'est pas la hauteur des roues qui vous protègera. De plus la température de la foudre peut atteindre 30000°c il n'est pas nécessaire d'être un grand visionnaire pour imaginer ce qu'il se passerait en cas de contact avec de l'essence.

Une étude effectuée dans le Chablais montre une augmentation des coups de foudre de 3 impacts/km2 de 1950 à 1980 et de 5 impacts/km2 de 1999 à 2006.

La foudre tue une dizaines de personnes sur une cinquantaine recensées par année en France. Il y en a en réalité bien plus, si on ajoute les personnes légèrement touchées qui ne ce sont pas manifestées auprès d'un médecin.

Daniel Masotti

Roches et foudre

Résumé

Si l’effet de pointe n’est pas négligeable dans le phénomène de foudroiement, la capacité à conduire l’électricité de l’objet soumis à un champ électrique est également importante. Les sommets montagneux, composés de différentes roches, sont plus ou moins foudroyés selon les caractéristiques de la roche qui les composent.

Introduction

L’étude de la résistivité des roches est un domaine couramment utilisé de la reconnaissance géophysique du sous-sol. Cette discipline a été mise au point par les frères Schlumberger en 1912.

La roche pure, quelle qu’elle soit, présente une résistivité pratiquement infinie au passage du courant électrique. Certains sulfures, oxydes, métaux etc… permettent le déplacement des électrons au même titre que l’eau comprise dans le volume rocheux.

La résistivité ρ d’un milieu est la propriété physique qui détermine la capacité de ce milieu à laisser passer le courant électrique (D. Chapellier Université de Lausanne).

R = ρ . L/S

R = Ω        L = m        ρ = ohm/m        S = section

La résistivité R en Ohm et l’inverse de la conductibilité γ en Siemens   R = 1/γ

Conductibilité solide du milieu rocheux

Le déplacement des électrons se fait le long des gisements minéraux tels que pyrite (sulfure), magnétite (oxyde), graphite, or, argent etc… La résistivité de ces minéraux est faible, de l’ordre de 1.10-2 Ω/m.

A l’échelle d’un massif montagneux il faut que les minéraux soient en quantité suffisante, qu’ils soient jointifs pour un effet de contact appréciable. Entre autre il faut que la roche soit noyée si les éléments ne présentent pas de contacts grains à grains. Ce type de conductibilité est plutôt rare dans les Alpes.Conductibilité liquide du milieu rocheux

Pour que la conductibilité soit efficace il faut que l’eau interstitielle réponde à deux paramètres :

1)      La quantité d’eau contenue dans le volume rocheux doit atteindre au moins 1% de la porosité totale.

Exemple                 Marnes       environ 27% porosité totale                  20 à 100 Ω/m

                              Calcaires     environ   3% porosité totale 200 à 10000 Ω/m

                              Gneiss         environ 1,5% porosité totale 1000 à 20000 Ω/m

                              Granite        environ 1%    porosité totale 1000 à 15000 Ω/m

2) De la quantité des sels minéraux dissous par unité de volume d'eau.

Exemple de calcul pour un coup de foudre sur du rocher

Autour de l'impact, le courant va se propager dans le sol de manière radiale. Le long de ces filets de courant il se produira des variations de potentiel à cause de la résistance ohmique de la roche. Les deux exemples qui suivent vous permettront de comprendre ce phénomène:

- Une personne à pieds nus se situe à 100m d'un impact de foudre sur du granite, avec son pied droit en direction de l'impact, son pied gauche 1m en retrait. Quelle est la tension de pas? (La tension de pas existe lorsque le courant s'écoule d'une jambe à l'autre. Elle est souvent mortelle, les animaux foudroyés dans les pâturages ne sont que rarement touchés par un coup de foudre direct, il s'agit dans le 98% es cas d'un accident lié à la tension de pas).

Vp      = ρ I /2 π D (D+1)

Vp       = tension de pas en volt

ρ          = résistivité de la roche en ohm/m

I          = intensité du coup de foudre en ampère (33000 A = 50% des coups de foudre)

D         = distance en mètre entre l'impact et le premier pied de la personne

D+1     = idem ligne au-dessus avec +1 mètre pour le second pied

Cas A                                 Vp = 1041 Volts = 2000Ω 33000A/2 3,14 100m (101m)

Quelle est l'intensité du courant traversant d'une jambe à l'autre?

I      = Vp/R

Cas A                                        1041 Volts/28000 Ω = 0,037 A = 37 mA

R      = résistance électrique d'un pied à l'autre, 28000 Ω, teste effectué sur l'auteur

Dans ce cas le choc de l'impact de la foudre à 100m peut provoquer une commotion, près de 2000v et 37 mA. Le seuil de 30mA provoque habituellement une fibrillation ventriculaire qui conduit souvent à la mort.

Cas B

Même expérience que précédemment mais sur des marnes

26Vp = 50 Ωm 33000 A/2 3,14 100m (101m)

26V /28000 Ω = 0,0009 A = 0,9 mA

Dans ce cas l'effet est pratiquement imperceptible 26 volts et 0,9 milliampères sont sans danger sur la santé.

En guise de conclusion, mieux vaut-être surpris par un orage dans le massif des Diablerets que dans la Chaîne du Mont-Blanc. Trêve de plaisanterie; la foudre demeure un phénomène extrêmement dangereux pas seulement en montagne mais également dans les grandes plaines au relief pratiquement inexistant.

Daniel Masotti

Essais hautes puissances au CEF de Préverenges

LE CENTRE D'ESSAIS ET DE FORMATION Le Centre d'Essais et de Formation est une association dont les membres sont des entreprises électriques romandes et des hautes-écoles (Groupe-E, EOS, RE, SIL, HES-SO, EPFL, ABB-Sécheron).

Le CEF a pour but, depuis 1990, d'assurer la poursuite de l'exploitation du laboratoire d'essai créé en 1967 par la société Gardy pour le développement de ses appareils basse et haute tension.

Le CEF est spécialisé dans le domaine de la haute puissance.

SES MOYENS

L'équipement principal du CEF est ses machines :

1 alternateur triphasé de court-circuit 500 MVA 60 MJ

1 alternateur triphasé de court-circuit 50 MVA 9 MJ

1 génératrice à courant continu 650 V 15 kA en court-circuit

1 générateur de choc 1.2/50 μs 400 kV 1.3 kJ

3 transformateurs monophasés de 17 MVA, avec de multiples possibilités de couplage, permettent de transformer la tension des alternateurs en base tension. I max. triphasé 50'000 A, monophasé 100'000A.

3 transformateurs monophasés de 17 MVA, avec de multiples possibilités de couplage, permettent de transformer la tension des alternateurs en haute tension. Les alternateurs peuvent délivrer une tension à des fréquences comprises entre 16 2/3 Hz et 50 Hz.

VOUS PROPOSE

Essais de développement Le CEF contribue à la mise au point de prototypes dans le domaine de l'appareillage basse, moyenne ou haute tension.

Essais d'homologation Le CEF peut procéder aux essais nécessaires à l'homologation de votre produit.

www.meteo-assistance.ch