Quels sont les facteurs influençant l'impact de la foudre sur les lignes de distribution 10kV?

1. Surtension induite par la foudre

La surtension induite par la foudre fait référence à la surtension transitoire générée sur les lignes de distribution aériennes en raison de décharges de foudre à proximité, même lorsque la ligne n'est pas directement frappée. Lorsqu'un éclair se produit à proximité, il induit une grande quantité de charge sur les conducteurs — de polarité opposée à la charge dans le nuage orageux.

Les données statistiques montrent que les pannes liées à la foudre causées par des surtensions induites représentent environ 90 % des pannes totales sur les lignes de distribution, ce qui en fait la cause principale des coupures dans les systèmes de distribution 10 kV. Les recherches indiquent qu'une ligne de 10 kV située à 10 mètres au-dessus du sol et frappée par la foudre à 50 mètres de distance peut induire un courant de foudre allant jusqu'à 100 kA. Sans une protection adéquate contre la foudre, la surtension résultante peut atteindre des valeurs maximales aussi élevées que 500 kV. Si le niveau d'isolation de la ligne est insuffisant, cette surtension peut facilement percer ou même briser l'isolation, conduisant à des flashovers ou des ruptures de conducteur.

2. Niveau d'isolation

L'échec de l'isolation, en particulier en raison de la rupture ou de l'explosion des isolateurs, est une autre cause majeure de pannes sur les lignes de distribution. La performance des isolateurs détermine directement la résistance globale à l'isolation d'une ligne de distribution 10 kV et influence donc considérablement la fiabilité du système.

Au cours d'une longue période de fonctionnement, les isolateurs peuvent se dégrader en raison de la pollution environnementale, de l'humidité, du vieillissement ou de la contrainte mécanique. Sans inspection régulière, maintenance ou remplacement opportun, le niveau d'isolation de toute la ligne peut se détériorer considérablement. Cette dégradation augmente la probabilité de flashover sous des conditions de surtension — surtout pendant les orages — augmentant ainsi le risque de coupures induites par la foudre.

Par conséquent, l'inspection et la maintenance régulières des isolateurs sont essentielles pour assurer l'intégrité continue de l'isolation et la sécurité du système.

3. Installation de la protection contre la foudre

3.1 Protection des transformateurs

Lorsque la surtension due à la foudre atteint plusieurs fois la tension nominale, elle peut facilement percer l'isolation autour du point neutre du transformateur. Dans la plupart des installations actuelles en Chine, les parafoudres sont généralement installés uniquement du côté haute tension des transformateurs, tandis que la protection du côté basse tension reste inadéquate.

Les parafoudres peuvent être installés soit avant le fusible principal, soit du côté de la sortie de la ligne de distribution. Lors de l'installation, le terminal basse tension du parafoudre doit être correctement mis à la terre.

Il est crucial de noter que le conducteur neutre (N-line) en aval d'un dispositif de protection à courant ne doit pas être mis à la terre de manière répétée. Sinon, le dispositif de protection pourrait ne pas fonctionner correctement, compromettant ainsi l'ensemble du schéma de protection. Par conséquent, le câble de mise à la terre du parafoudre basse tension doit être connecté au terminal primaire du conducteur neutre du transformateur, avant tout point de mise à la terre répétée.

3.2 Interrupteurs et disjoncteurs montés sur poteau

L'installation d'interrupteurs et de disjoncteurs montés sur poteau peut grandement améliorer la fiabilité et la sécurité des lignes de distribution 10 kV. Cependant, en pratique, de nombreuses lignes manquent de protection adéquate contre la foudre pour ces dispositifs critiques. Sans parafoudres installés de chaque côté de tels interrupteurs, ils sont vulnérables aux dommages causés par les surtensions dues à la foudre, pouvant potentiellement entraîner des pannes d'équipement et des coupures prolongées.

3.3 Protection contre les surtensions pour les tableaux de distribution et autres unités

Un système de distribution 10 kV comprend de multiples unités critiques, y compris des tableaux de distribution, des bancs de condensateurs et des panneaux de distribution. Des parafoudres peuvent être installés sur chaque unité (protection complète) ou sélectivement sur les unités clés uniquement.

Bien que la première approche implique des coûts initiaux plus élevés, elle offre une fiabilité et une résilience du système significativement supérieures. L'installation sélective réduit les coûts mais peut laisser certaines sections exposées. Le choix devrait être basé sur l'évaluation des risques, la criticité de la charge et l'activité de la foudre locale.