Guide d'ingénierie pour la distribution d'alimentation et les parafoudres (SPD) d'onduleurs
Un dispositif de protection contre les surtensions pour onduleur reste nécessaire dans de nombreux systèmes d'onduleurs commerciaux et industriels, car l'onduleur lui-même ne remplace pas une protection coordonnée contre les surtensions au niveau de la distribution. L'entrée normale, le bypass statique, le bypass de maintenance et la distribution de sortie doivent être évalués comme des chemins électriques distincts.
Protégez l'entrée normale de l'onduleur, évaluez chaque source de bypass comme un chemin direct potentiel vers la charge critique, et n'installez un parafoudre (SPD) en sortie que lorsque la topologie de l'onduleur et la distribution en aval créent un risque de surtension défini.
Table des matières
Un onduleur a-t-il besoin d'un parasurtenseur ?
Oui, mais le terme « parafoudre » peut désigner deux produits très différents. Ce guide concerne les parafoudres montés sur panneau pour les systèmes d'onduleurs commerciaux, industriels et de centres de données, et non les multiprises ordinaires.
Une petite multiprise ou un dispositif de proximité utilisé à proximité d'équipements de bureau ou grand public. Il ne remplace pas une protection coordonnée au niveau du tableau de distribution d'entrée de l'onduleur.
Un parafoudre (SPD) connecté en parallèle, installé au niveau d'un panneau de distribution d'entrée, de dérivation ou en aval. Il est sélectionné en fonction de la tension du système, de la mise à la terre, de la position d'installation et des conditions de défaut.
Pourquoi un onduleur ne peut pas remplacer un parasurtenseur
Un onduleur (UPS) et un parafoudre (SPD) résolvent des problèmes électriques différents. L'onduleur assure la continuité de l'alimentation. Le parafoudre limite les surtensions transitoires et dévie le courant de choc avant qu'il n'endommage l'onduleur ou la charge connectée.
L'onduleur est principalement responsable de :
- Maintenir l'alimentation pendant une interruption.
- Fournir le temps nécessaire au démarrage du groupe électrogène ou à un arrêt contrôlé.
- Correction des perturbations de tension ou de fréquence spécifiées.
- Alimentation de la charge critique via l'onduleur ou le bypass.
Le parafoudre externe est principalement responsable de
- Dévier le courant de surtension avant qu'il n'atteigne les composants de l'onduleur.
- Limitation de la tension aux bornes de l'onduleur.
- Protection des redresseurs, des commutateurs statiques et des circuits de commande.
- Fourniture d'une protection de distribution remplaçable et surveillable.
Un onduleur maintient l'alimentation de la charge. Un parafoudre maintient les surtensions transitoires à un niveau acceptable. Une fonction ne remplace pas l'autre.
Eaton précise que les circuits de protection contre les surtensions des onduleurs sont généralement conçus pour gérer la partie résiduelle d'une surtension majeure plutôt que l'événement dans son intégralité. L'entreprise recommande également de protéger l'entrée de l'onduleur ainsi que les circuits de dérivation associés, y compris la dérivation de maintenance manuelle. [1] [2]
Évaluer chaque chemin susceptible d'alimenter la charge critique
L'emplacement du parafoudre doit être déterminé en fonction du schéma unifilaire du projet. Installer un parafoudre à côté de l'armoire de l'onduleur ne garantit pas que tous les chemins de fonctionnement et de maintenance sont protégés.
Entrée du redresseur normal
Généralement l'emplacement le plus approprié pour un parafoudre de type 2 coordonné au niveau du tableau de distribution d'entrée de l'onduleur.
Bypass statique ou de maintenance
Doit faire l'objet d'une évaluation indépendante lorsqu'il provient d'un autre tableau de distribution, transformateur, inverseur de source (ATS), générateur ou d'une longue ligne d'alimentation.
Distribution de sortie UPS
Nécessite une évaluation conditionnelle pour les tableaux distants, les câbles longs, les chemins de câbles externes, les charges commutées et le comportement de la source de l'onduleur.
Sélection d'un parasurtenseur pour l'entrée d'un onduleur
L'entrée normale constitue généralement l'emplacement du parafoudre au niveau de la distribution primaire. Le parafoudre doit limiter les surtensions transitoires avant qu'elles n'atteignent le redresseur, le chargeur, le commutateur statique, les filtres et les circuits de commande électroniques.
Un parafoudre de type 2 est courant au niveau du tableau de distribution d'entrée de l'onduleur, en particulier lorsqu'une protection coordonnée de type 1 ou de type 1+2 existe déjà à l'origine de l'installation. Toutefois, « Type 2, 40 kA pour onduleur » ne constitue pas une spécification complète.
| Paramètre de sélection | Ce que l'ingénieur ou l'acheteur doit confirmer | Pourquoi c'est important |
|---|---|---|
| Tension du système | Confirmer la tension entre phases et entre phase et neutre au point d'installation. | La tension indiquée sur la plaque signalétique de l'onduleur ne suffit pas à définir tous les modes de protection SPD requis. |
| Système de mise à terre | Confirmez le schéma de liaison à la terre TN-S, TN-C, TT, IT ou tout autre arrangement de projet. | Cela affecte Uc, le nombre de pôles et les modes de protection requis. |
| Type de SPD | Confirmez le type 1, type 1+2, type 2 ou une combinaison coordonnée. | Le type de parafoudre dépend de la position d'installation et de l'exposition, et non de la puissance en kVA de l'onduleur. |
| Uc | Sélectionnez en fonction de la tension réelle, du schéma de mise à la terre et des éventuelles surtensions temporaires. | Une valeur Uc inadaptée peut entraîner une défaillance prématurée ou une protection insuffisante. |
| Haut de la page | Coordonnez le niveau de protection en tension avec les exigences de tenue de l'onduleur et la tension des câbles d'installation. | La valeur Up indiquée au catalogue ne correspond pas à la tension totale apparaissant aux bornes de l'onduleur. |
| En et Imax | Indiquez le courant de décharge nominal et maximal à partir du plan d'exposition et de protection de l'installation. | Ne sélectionnez pas la valeur nominale en kA uniquement en fonction de la taille de l'onduleur. |
| Iimp | Confirmez si la position d'installation nécessite une capacité de tenue au courant de foudre. | Iimp est pertinent lorsqu'une utilisation de type 1 ou un courant de foudre partiel est attendu. |
| Pôles et modes | Confirmez 1P+N, 2P, 3P, 3P+N, 4P, 3+1 ou 4+0 à partir du système réel. | La configuration doit correspondre aux conditions du neutre et du conducteur de protection (PE). |
| Isccr | Comparez le courant de court-circuit nominal du parafoudre avec le courant de court-circuit présumé au niveau du tableau. | La configuration du parafoudre doit demeurer sécurisée sous le niveau de défaut disponible. |
| Protection de secours | Confirmez le type et le calibre du fusible ou du disjoncteur autorisés par le fabricant du parafoudre. | Le disjoncteur d'alimentation de l'onduleur ne constitue pas automatiquement une protection de secours valide pour le parafoudre. |
| Contrôle | Confirmez les exigences relatives à l'indication visuelle, au contact sec distant et au système de gestion technique du bâtiment (GTB), SCADA ou automate programmable industriel (API). | Une défaillance du parafoudre dans une salle d'onduleurs sans surveillance ne doit pas passer inaperçue. |
Schneider Electric fournit un exemple spécifique au fabricant pour certains systèmes d'onduleurs Galaxy. Sa documentation précise l'utilisation d'un parafoudre de type 2 en amont, avec un niveau de protection (Up) inférieur à 2,5 kV, une capacité de court-circuit coordonnée avec le niveau de défaut de l'installation, des pôles adaptés au régime de neutre et une surveillance de l'état de fonctionnement. [3]
Le bypass de l'onduleur nécessite-t-il un parasurtenseur dédié ?
Un circuit de dérivation peut connecter directement la source CA entrante à la charge critique lorsque le chemin normal du redresseur et de l'onduleur est indisponible ou volontairement isolé.
Considérez une alimentation de dérivation électriquement indépendante comme un chemin d'alimentation entrant distinct, à moins que le schéma unifilaire ne prouve qu'elle se trouve déjà dans la même zone de protection coordonnée.
Un parafoudre coordonné en amont peut protéger les deux lorsque les branches proviennent du même tableau de distribution à proximité et que le cheminement de connexion reste court.
Une source distincte crée un chemin de surtension potentiel différent. Cela nécessite une évaluation indépendante et peut exiger un parafoudre dédié.
Confirmez que la protection contre les surtensions reste efficace lorsque l'onduleur et le panneau d'entrée normal sont isolés pour maintenance.
Une longue ligne d'alimentation, un bâtiment séparé ou un itinéraire exposé peuvent justifier une protection au niveau du panneau de réception.
Si oui, la charge ne peut pas dépendre du chemin du redresseur et de l'onduleur dans ce mode de fonctionnement.
Protégez l'alimentation du redresseur et l'alimentation de dérivation en fonction de leurs conditions de source et de panneau respectives.
Un seul parafoudre peut suffire uniquement si les deux branches restent à l'intérieur de la zone de protection efficace.
Le dispositif de protection doit rester actif pendant que l'onduleur est isolé et entretenu.
Les recommandations d'Eaton concernant les onduleurs préconisent une protection contre les surtensions pour le circuit d'entrée de l'onduleur ainsi que pour les circuits de by-pass associés, y compris le circuit de by-pass de maintenance manuel. [1] [2]
Un parafoudre est-il requis sur la sortie de l'onduleur ?
Un parafoudre en sortie n'est pas systématiquement requis pour chaque onduleur. La décision dépend de la source de sortie de l'onduleur, de la configuration du bypass, du cheminement des câbles en aval, du tableau de réception, des charges connectées et du comportement en cas de défaut.
Avant d'installer un parafoudre directement sur la sortie de l'onduleur, vérifiez les points suivants :
- L'approbation du fabricant de l'onduleur ou les exigences d'installation.
- Le comportement en cas de court-circuit en sortie et la limitation de courant.
- La mise à la terre de sortie et le régime de neutre.
- Les éventuelles surtensions temporaires (TOV) et conditions de fonctionnement anormales.
- Le comportement de déconnexion et de protection de secours du parafoudre.
- Si la protection est mieux située au niveau d'un tableau de réception.
| État côté sortie | Orientation technique | Raison |
|---|---|---|
| PDU protégée à proximité dans la même salle | Un parafoudre de sortie supplémentaire pourrait ne pas être nécessaire. | La sortie demeure au sein d'une zone de protection coordonnée compacte. |
| Ligne d'alimentation longue vers un tableau de distribution distant | Évaluer un parafoudre au niveau du tableau de réception. | Un conducteur long peut entraîner une exposition transitoire supplémentaire et une tension résiduelle. |
| L'alimentation pénètre dans un autre bâtiment ou une zone extérieure | Une protection supplémentaire est généralement justifiée. | L'itinéraire peut traverser une zone de protection contre la foudre ou un point d'exposition externe. |
| Le bypass connecte directement le réseau au bus de sortie. | Vérifiez la protection de la charge en aval pendant le bypass. | Le chemin de l'onduleur peut ne plus isoler la charge de la source entrante. |
| Les moteurs, contacteurs ou charges de commutation partagent la sortie | Évaluez les transitoires de commutation générés en interne. | Tous les transitoires ne proviennent pas du côté réseau. |
| Sortie IT ou système de sortie dérivé séparément | Ne sélectionnez pas de parafoudre de sortie standard sans examen de la topologie. | La tension Uc et les modes de protection doivent correspondre au schéma de liaison à la terre de sortie. |
| Le fabricant de l'onduleur restreint les dispositifs côté sortie. | Veuillez suivre les instructions du fabricant de l'onduleur. | Un parafoudre inadapté peut nuire au bon fonctionnement de la surveillance, de la protection ou de la gestion des défauts. |
Type 1, Type 1+2 ou Type 2 pour un système d'onduleur ?
Le type de parafoudre est déterminé en fonction de l'emplacement de l'installation, de l'exposition à la foudre et de la coordination avec les protections amont et aval. Il ne dépend pas uniquement de la capacité de l'onduleur.
DOCUP de type 1
Utilisé lorsque des courants de foudre partiels sont susceptibles de pénétrer dans l'installation basse tension, généralement au niveau du point d'entrée du service ou à la limite d'une zone de protection contre la foudre.
Type 1+2 SPD
Combine les fonctions de limitation de courant de foudre et de tension. Cette solution peut être appropriée lorsqu'une alimentation d'onduleur débute à proximité de l'origine de l'installation.
DOCUP de type 2
Le choix courant au niveau de la distribution pour l'entrée, le bypass et les tableaux aval de l'onduleur lorsque la protection de type 1 est déjà coordonnée en amont.
DOCUP de type 3
Un étage de protection fine coordonné, installé à proximité des équipements terminaux sensibles. Il ne remplace pas la protection de type 1 ou de type 2 au niveau de la distribution.
La norme IEC 61643-12:2020 traite de la sélection, du fonctionnement, de l'emplacement et de la coordination des parafoudres pour les circuits électriques basse tension en courant alternatif. [5]
Mise à la terre, longueur de câblage et protection de secours
Un parafoudre correctement dimensionné peut offrir une protection médiocre si sa configuration de câblage est inadaptée. Les projets d'onduleurs peuvent impliquer des neutres séparés, des neutres commutés, des alimentations de dérivation, des transformateurs, des générateurs ou des régimes de neutre IT.
Modes de mise à la terre et de protection
- Confirmez les régimes TN-S, TN-C, TT ou IT.
- Confirmez si le neutre est commuté par l'ATS ou par le bypass.
- Sélectionnez correctement les modes phase-neutre, phase-terre et neutre-terre.
- Ne présumez pas que 3P+N, 4P, 3+1 et 4+0 sont interchangeables.
- Confirmez séparément les configurations de neutre en entrée et en sortie.
Coordination des courts-circuits et de la protection de secours
- Obtenez le courant de court-circuit présumé à l'emplacement du parafoudre.
- Vérifiez l'Isccr du parafoudre (SPD) et la protection de secours autorisée.
- Utilisez le fusible ou le disjoncteur spécifié par le fabricant du parafoudre.
- Vérifiez la coordination avec la protection en amont et celle de l'alimentation.
- Ne présumez pas que le disjoncteur d'alimentation de l'onduleur protège automatiquement le parafoudre.
Maintenez les connexions du parafoudre (SPD) courtes et directes
La tension atteignant l'onduleur (UPS) correspond au niveau de protection du parafoudre additionné de la tension supplémentaire générée aux bornes des conducteurs de raccordement. Des conducteurs longs, en boucle ou mal acheminés réduisent l'efficacité d'un niveau de protection (Up) faible.
Installez le parafoudre à proximité du bus protégé, utilisez des conducteurs directs et évitez les boucles inutiles. Pour des conseils d'installation détaillés, veuillez consulter le guide de longueur de connexion SPD 0,5 m , guide de mise à la terre des parafoudres , Guide de câblage des parafoudres pour réseaux TN-S et Guide des parafoudres pour réseaux TT .
Alarme à distance et maintenance pour les installations d'onduleurs critiques
Un indicateur visuel peut suffire pour un petit panneau inspecté régulièrement. Il est souvent insuffisant pour un centre de données, une salle d'onduleurs industriels, un site de télécommunications ou une installation sans personnel.
Fonctionnalités de surveillance recommandées
- Indication d'état locale par voyants vert et rouge.
- Contact de signalisation à distance libre de potentiel.
- Intégration des alarmes BMS, SCADA ou PLC.
- Logique de contact claire pour les états normaux et de défaillance.
- Identification du parafoudre (SPD) d'entrée, de dérivation ou de sortie défaillant.
Fonctionnalités de maintenance recommandées
- Modules de protection enfichables et remplaçables.
- Remplacement de cartouche sécurisé contre les contacts accidentels.
- Modules de rechange disponibles pendant toute la durée de vie du projet.
- Inspection après des événements de surtension majeurs.
- Historique d'installation et de remplacement enregistré.
La documentation sélectionnée des onduleurs Schneider inclut l'indication de l'état opérationnel parmi ses exigences de parafoudre (SPD) en amont. [3]
Pour l'intégration des contacts NO, NF et COM, veuillez consulter le Guide de l'alarme à distance et de l'automate programmable (PLC) pour parafoudre (SPD) .
Configurations types de projets ASI
Ces exemples constituent des points de départ pour la revue de conception. Le dispositif de protection final doit être conforme au schéma unifilaire réel du projet et à la documentation du fabricant de l'onduleur.
Onduleur en ligne à entrée unique
Le redresseur et le bypass sont alimentés par un tableau protégé situé à proximité.
Direction typique : Un parafoudre de type 2 coordonné peut couvrir les deux branches lorsque le cheminement des conducteurs reste court et commun.
Onduleur de centre de données à double entrée
L'entrée du redresseur et l'entrée du bypass proviennent de tableaux de distribution, de systèmes ATS ou de transformateurs différents.
Direction typique : Évaluez chaque source comme un chemin d'arrivée indépendant.
Onduleur avec dérivation de maintenance externe
L'armoire de dérivation alimente la charge critique pendant que l'onduleur est isolé.
Direction typique : Positionnez la protection de manière à ce qu'elle reste efficace pendant la dérivation de maintenance.
Onduleur alimentant une unité de distribution d'alimentation (PDU) distante
Le dispositif d'alimentation de sortie est long ou traverse une zone externe ou une autre zone de protection.
Direction typique : Évaluez la protection au niveau du tableau récepteur après avoir confirmé la compatibilité de la sortie de l'onduleur.
Onduleur industriel avec groupe électrogène et inverseur de source (ATS)
Les sources normales et de secours peuvent introduire des conditions liées au réseau, au groupe électrogène et à la commutation de transfert.
Direction typique : Vérifier la coordination au niveau de l'entrée de service, de l'ATS, de l'entrée de l'onduleur et de la source de dérivation.
Système d'onduleurs en parallèle ou redondant.
Plusieurs modules d'onduleurs partagent des bus d'entrée, de dérivation ou de sortie communs.
Direction typique : Confirmer qu'aucune configuration d'exploitation ou de maintenance ne crée de chemin non protégé.
Support technique LEEYEE pour les projets de parafoudres pour ASI
La confirmation finale du modèle doit être basée sur le système électrique du projet, et non uniquement sur une valeur en kA demandée. LEEYEE peut examiner les exigences relatives à l'entrée, au bypass et au tableau de distribution en aval avant la confirmation d'une commande OEM ou en gros.
Examen des paramètres du produit
Type d'examen, Uc, Up, courant de décharge nominal, configuration des pôles, contact à distance et exigences relatives aux modules remplaçables.
Vérification de certificat
Vérifiez la portée du certificat disponible et assurez-vous que le modèle et la tension requis sont couverts avant toute soumission ou approbation de commande en gros.
Documentation technique
Vérifiez les fiches techniques, les informations de câblage, les dimensions et les documents de projet justificatifs lors de l'approbation technique.
Liste de contrôle pour l'approvisionnement et les OEM de parafoudres pour ASI
Une demande contenant uniquement « Type 2, 40 kA pour onduleur » ne suffit pas pour une sélection de modèle fiable. Confirmez les informations suivantes avant de demander un devis final.
- Marque, modèle, topologie et puissance nominale de l'onduleur.
- Configuration à entrée simple ou double.
- Disposition du bypass statique et du bypass de maintenance.
- Schéma unifilaire illustrant toutes les sources d'alimentation.
- Tension entre phases et entre phase et neutre.
- Fréquence du système et plage de tension admissible.
- Système de mise à la terre TN-S, TN-C, TT, IT ou spécifique au projet.
- Position du parafoudre en entrée, en dérivation, en sortie ou sur le tableau de réception.
- Classification requise de type 1, type 1+2 ou type 2.
- Valeurs Uc, Up, In, Imax et Iimp requises le cas échéant.
- Nombre de pôles et modes de protection.
- Courant de court-circuit présumé à chaque position.
- Fusible de secours ou disjoncteur requis.
- Longueur de raccordement et disposition du tableau.
- Indicateur visuel et contact sec à distance.
- Exigence relative au module enfichable et à la cartouche de rechange.
- Exigence de certification ou d'appel d'offres selon les normes CEI, UL ou locales.
- Étiquetage OEM, emballage, quantité et calendrier de livraison.
Erreurs courantes dans les spécifications des parafoudres pour onduleurs
Questions fréquemment posées
Un UPS a-t-il toujours besoin d'un dispositif de protection contre les surtensions externe ?
En règle générale, oui pour les systèmes commerciaux et industriels. Un onduleur (UPS) fournit une alimentation de secours et un conditionnement de puissance spécifique, tandis qu'un parafoudre (SPD) externe monté sur panneau limite les surtensions transitoires avant qu'elles n'atteignent l'onduleur et la charge critique.
Où le parafoudre doit-il être installé par rapport à un onduleur ?
Un parafoudre de type 2 est généralement installé au niveau du tableau de distribution d'entrée de l'onduleur et coordonné avec une protection de type 1 ou de type 1+2 à l'origine de l'installation.
Un onduleur à double conversion nécessite-t-il un parafoudre ?
Oui, la double conversion ne dispense pas de protéger le redresseur, l'électronique de commande et le circuit de dérivation (bypass). En mode bypass, la charge peut être connectée directement à la source CA entrante.
Un dispositif de protection contre les surtensions (SPD) est-il nécessaire pour la dérivation d'un onduleur ?
C'est possible. Un parafoudre dédié est plus probable lorsque le bypass provient d'un autre tableau de distribution, d'un transformateur, d'un inverseur de source (ATS), d'un générateur ou d'une longue ligne d'alimentation. Un bus protégé commun situé à proximité peut permettre l'utilisation d'un seul parafoudre coordonné, sous réserve d'une vérification technique.
Un SPD est-il requis sur la sortie de l'onduleur ?
Non applicable à toutes les installations. Évaluez l'installation d'un parafoudre (SPD) en sortie ou sur le tableau de distribution lorsque la ligne d'alimentation est longue, traverse une limite de zone de protection, alimente des charges à commutation ou reste exposée pendant le bypass. Vérifiez au préalable la compatibilité de la source de l'onduleur (UPS).
Un parafoudre de type 2 est-il habituellement utilisé pour l'entrée d'un onduleur ?
Oui, le Type 2 est courant sur les tableaux d'entrée et de bypass de l'onduleur lorsque la protection contre la foudre est déjà coordonnée en amont.
Un parafoudre peut-il être sélectionné uniquement sur la base de la puissance nominale en kVA de l'onduleur ?
Non. La puissance en kVA de l'onduleur ne détermine pas les valeurs Uc, Up, la configuration des pôles, le courant de décharge nominal ou la coordination des courts-circuits. Ces paramètres dépendent du système électrique.
Un parafoudre pour salle d'onduleurs doit-il inclure un contact d'alarme à distance ?
Ceci est fortement recommandé pour les centres de données, les salles de contrôle industriel, les sites de télécommunications et autres installations critiques ou sans surveillance.
Références techniques
- Eaton, « Systèmes ASI et protection contre les surtensions », publication AP158013EN, février 2024. Voir la source
- Eaton, « Alimentations sans coupure et nécessité d'une protection secondaire contre les surtensions », Publication TD01005004E, février 2024. Voir la source
- Schneider Electric, spécifications d'installation de l'onduleur Galaxy VS, exigences relatives aux dispositifs de protection contre les surtensions. Voir la source
- CEI 61643-11:2025, Parafoudres basse tension connectés aux réseaux de distribution basse tension — Exigences et méthodes d'essai. Voir la source
- CEI 61643-12:2020, Principes de choix, de fonctionnement, d'emplacement et de coordination des parafoudres connectés aux réseaux de distribution basse tension. Voir la source
- CEI 61643-01:2024, Exigences communes pour les parafoudres basse tension. Voir la source
- IEEE 1100, Pratique recommandée pour l'alimentation et la mise à la terre des équipements électroniques. Voir la source
Les normes, les instructions du fabricant de l'onduleur et les règles nationales d'installation électrique peuvent évoluer. Veuillez confirmer l'édition et les exigences applicables au marché de destination avant de procéder au choix final du produit.
Besoin d'aide pour sélectionner un parafoudre pour une entrée ASI ou un panneau de dérivation ?
Veuillez envoyer le schéma unifilaire de l'onduleur, la tension du système, le régime de neutre, l'emplacement d'installation et le courant de court-circuit disponible. LEEYEE peut examiner le nombre de pôles requis, Uc, Up, le courant de décharge nominal, la protection de secours, le contact de télésignalisation et les exigences OEM.
