C’est là que l’énergie de la foudre doit être dissipée de manière sûre… ou peut devenir un risque majeur. 

Mais une prise de terre pour paratonnerre n’a rien à voir avec une prise de terre électrique conventionnelle. Sa conception doit répondre à un phénomène complètement différent, exceptionnel en termes électriques : un courant extrêmement rapide, intense et de très haute fréquence. Dans cet article, nous expliquons pourquoi, à partir de la physique de la foudre, la prise de terre doit être conçue de manière spécifique afin de garantir la sécurité des personnes, des structures et des équipements. 

Qu’entend-on par mise à la terre? 

Une mise à la terre est un système conçu pour établir une connexion physique contrôlée entre une installation électrique ou de protection et le sol. Son objectif est de dériver les courants indésirables vers la terre afin d’éviter des tensions dangereuses et de garantir le bon fonctionnement des dispositifs de sécurité. Une mise à la terre bien conçue permet de: 

• Éviter les décharges électriques aux personnes.
• Protéger les équipements et l’électronique sensible.
• Activer les protections telles que les disjoncteurs différentiels et automatiques.
• Égaliser le potentiel électrique (équipotentialité).
• Réduire le risque d’incendies électriques.

La foudre se comporte davantage comme une impulsion de haute fréquence que comme un courant continu ou alternatif. 

Alors qu’une installation électrique fonctionne à 50Hz, la foudre: 

• Peut dépasser 200.000 ampères. 
• Atteindre plusieurs millions de volts. 
• Et développer un front d’onde en quelques microsecondes. 

Ce comportement fait que le courant de la foudre contient des composantes de très haute fréquence (de l’ordre de plusieurs centaines de kHz à quelques MHz). 

Conception d’une prise de terre pour les décharges atmosphériques.

Dans une impulsion aussi rapide, le courant tend à circuler à la surface du conducteur, et non à l’intérieur. Pour cette raison: 

• Les conducteurs doivent offrir une grande surface de contact, pas seulement une grande section. 
• Les courbures serrées augmentent l’impédance et peuvent provoquer des amorçages d’arc. 
• Les connexions doivent être droites, courtes et avec de larges rayons de courbure. 

Face à la foudre, une prise de terre à faible impédance est bien plus importante qu’une faible résistance. 

Dans une installation électrique, une faible résistance est toujours synonyme de bonne mise à la terre. Dans les phénomènes de haute fréquence, tel qu’une décharge de foudre, ce qui importe n’est pas seulement la résistance, mais l’impédance, qui englobe: 

• La résistance électrique.
• La capacitance.
• Et l’inductance, et en particulier cette dernière. 

Une installation peut présenter une excellente résistance… et pourtant être incapable de dissiper une foudre parce que son impédance est trop élevée. 

Exemple typique: Une seule électrode verticale de 3 mètres peut mesurer 5 ohms (valeur faible de résistance), mais son comportement face à une impulsion de haute fréquence peut être inefficace, obligeant le courant à chercher des chemins alternatifs dangereux. 

Autre point clé: à haute fréquence, le courant de la foudre ne pénètre pas profondément dans le sol. La dissipation se produit dans les couches superficielles du terrain. Cela signifie que: 

• Une maille ou un anneau périmétral est plus efficace que seulement des piquets verticaux. 
• Distribuer des électrodes horizontales et verticales sous forme de « patte d’oie » permet de répartir l’énergie sur une surface plus large, réduisant ainsi les tensions dangereuses. 

C’est pourquoi les normes nationales et internationales de protection contre la foudre recommandent clairement ce type de solutions dans les bâtiments et structures de grande taille. 

L’équipotentialité est la meilleure solution pour éviter les différences de potentiel.

Lorsque la foudre pénètre dans le sol, elle génère une chute de tension qui peut atteindre plusieurs milliers de volts entre deux points séparés de seulement quelques mètres. Cela peut créer des risques tels que: 

• Tension de pas: différence de potentiel entre les pieds d’une personne. 
• Tension de contact: différence entre un point du sol et un élément métallique proche. 

Une conception inadéquate peut entraîner des tensions qui: 

•  Atteignent des zones fréquentées. 
• Pénètrent dans des équipements sensibles. 
• Ou génèrent des arcs à travers des structures métalliques. 

Une mise à la terre physique pour le système de protection contre les décharges atmosphériques, connectée de manière équipotentielle au réseau général de mise à la terre du bâtiment, réduit ces gradients en distribuant le courant de façon homogène et sûre. 

Conclusion

La mise à la terre est un élément essentiel pour la sécurité électrique et la protection contre la foudre. Cependant, toutes les prises de terre ne sont pas identiques: la prise de terre électrique protège contre les défauts internes et celle du paratonnerre contre les décharges atmosphériques. 

Les confondre ou les concevoir incorrectement peut générer de graves risques, allant des décharges aux personnes aux dommages structurels ou aux défaillances d’équipements critiques. 

Si vous souhaitez approfondir ou découvrir des solutions professionnelles, vous pouvez visiter notre section sur les systèmes de mise à la terre, où vous trouverez des informations techniques, des produits et des fiches téléchargeables spécialisées. 

Besoin de conseils pour concevoir ou améliorer votre système de mise à la terre? 

Chez INGESCO, nous sommes spécialistes des systèmes de protection contre la foudre et de la mise à la terre professionnelle. 

Notre équipe technique peut analyser votre installation et vous recommander la meilleure solution selon la norme et le type de projet. 

Veuillez remplir le formulaire et n’hésitez pas à solliciter une consultation gratuite avec nos experts.