DES BESOINS DE PROTECTION DIFFÉRENTS

Une centrale hydroélectrique regroupe des espaces aux caractéristiques très différentes. Le bâtiment de production, le poste électrique extérieur, les systèmes électriques, les systèmes de communication ou encore les zones de travail en extérieur ne présentent pas le même niveau d’exposition et ne nécessitent pas forcément la même solution de protection.

La norme IEC 62305 aborde la protection contre la foudre selon une approche globale, couvrant l’évaluation du risque, la protection des structures et des personnes, ainsi que la protection des systèmes électriques et électroniques internes. Toutefois, les besoins en protection ne dépendent pas uniquement des différentes zones présentes au sein d’une centrale. Le type même d’installation influence également sa configuration, ses dimensions, son niveau d’exposition et la répartition de ses équipements critiques.

Il existe différents types de centrales hydroélectriques selon des critères tels que la disponibilité de la ressource en eau, la capacité de production requise ou les conditions géographiques. Les centrales au fil de l’eau, à réservoir, de pompage-turbinage ou de dérivation présentent chacune des configurations spécifiques qui doivent être prises en compte lors de la définition d’une stratégie de protection contre la foudre.

Les caractéristiques et la configuration de chaque type de centrale influencent l'analyse de ses besoins en protection contre la foudre.

C'est pourquoi la conception d'un système de protection doit commencer par une analyse des caractéristiques de l'installation, de son environnement et de la réglementation applicable, afin d'identifier les éléments critiques et de définir les mesures de protection appropriées. Dans une infrastructure de ce type, toutes les zones ne doivent pas être protégées de la même manière ni avec une seule technologie. La solution doit être adaptée à chaque secteur tout en conservant une stratégie de protection cohérente et intégrée. C'est là que la combinaison de différentes technologies prend tout son sens.

PROTECTION DU BÂTIMENT AU MOYEN D’UN SYSTÈME PDA

Pour la protection extérieure des bâtiments de la centrale, il est possible de prévoir un système de protection utilisant des paratonnerres à dispositif d’amorçage (PDA), toujours conformément à la réglementation applicable au projet. L’objectif est de disposer d’un système capable d’intercepter la décharge et de conduire le courant de foudre vers la terre par un chemin défini et correctement dimensionné.

Cependant, le dispositif de capture ne constitue qu’une partie du système. Une protection extérieure efficace nécessite une intégration correcte du système de capture, des conducteurs de descente et de la mise à la terre, ainsi que l’étude des distances de séparation et des liaisons équipotentielles nécessaires.

La géométrie du bâtiment, sa hauteur, les éléments présents en toiture et le niveau de protection requis conditionnent la conception et l’implantation du PDA afin d’obtenir la zone de protection nécessaire. Cette solution permet d’adapter la protection du bâtiment principal à sa géométrie, mais l’approche change lorsqu’il s’agit de l’une des zones les plus critiques de la centrale, à savoir le poste électrique.

SYSTÈME CONVENTIONNEL POUR LA PROTECTION DU POSTE ÉLECTRIQUE

Un poste électrique présente une configuration totalement différente de celle d’un bâtiment. Les transformateurs, jeux de barres, isolateurs et autres équipements haute tension sont répartis dans un espace ouvert où l’exposition de chaque élément à un éventuel impact direct doit être étudiée avec soin.

Dans ce cas, la protection peut être assurée au moyen d’un système de capture conventionnel utilisant des pointes Franklin, des mâts et/ou des câbles de garde afin de créer les zones protégées nécessaires au-dessus des équipements du poste.

Il ne s’agit pas d’installer les dispositifs de capture de manière arbitraire, mais de déterminer, à l’aide de méthodes de conception appropriées, quels équipements sont effectivement protégés contre les impacts directs. La norme IEEE 998-2026 est d’ailleurs spécifiquement consacrée à la conception de l’écran de protection contre les impacts directs dans les postes électriques et prend en compte à la fois les méthodes classiques et le modèle électrogéométrique.

La mise à la terre revêt également une importance fondamentale dans cet environnement. Le courant de foudre doit pouvoir être dissipé correctement, et la conception doit prendre en compte l’équipotentialité ainsi que la protection contre les différences de potentiel dangereuses.

ANTICIPER POUR PROTÉGER LES PERSONNES

Il existe également un risque que les systèmes de protection de l’infrastructure ne peuvent pas résoudre à eux seuls, à savoir l’exposition des travailleurs pendant un orage. Les centrales hydroélectriques peuvent nécessiter des opérations d’inspection, de maintenance ou d’intervention dans des zones extérieures et des emplacements exposés. Dans ces situations, le fait qu’une installation soit protégée contre les impacts directs ne signifie pas qu’il soit sûr de continuer à travailler à l’extérieur pendant un orage. C’est pourquoi la protection peut être complétée par un système d’alerte précoce tel que PREVISTORM^® Thunderstorm Warning System.

PREVISTORM^® est un dispositif conçu conformément à la norme IEC 62793:2020. Il surveille en continu les processus d’électrification des nuages au moyen d’un capteur de champ électrique et génère des alertes permettant d’identifier le risque de foudre avant la première décharge. Le système permet également de déterminer quand le risque diminue, une information particulièrement utile pour décider du moment où activer un protocole de sécurité et de celui où les activités peuvent reprendre.

Dans une centrale hydroélectrique, cette capacité peut être utilisée pour établir des protocoles préventifs destinés aux travailleurs en extérieur, comme l’arrêt de certaines opérations, l’évacuation des zones exposées et le déplacement vers des lieux sûrs avant que le risque n’atteigne des niveaux critiques. La stratégie évolue ainsi de la protection contre l’impact vers la prévention face à l’orage.

UNE STRATÉGIE GLOBALE POUR PROTÉGER LA PRODUCTION HYDROÉLECTRIQUE

La protection contre la foudre d’une centrale hydroélectrique ne doit pas être envisagée comme un choix entre un système PDA et un système conventionnel. La véritable stratégie consiste à combiner différentes mesures de protection là où elles apportent le plus de valeur.

Un système PDA peut protéger les bâtiments de la centrale. Un système conventionnel utilisant des pointes, des mâts et des câbles de garde peut fournir l’écran de protection nécessaire au poste électrique. Les parafoudres, l’équipotentialité et la mise à la terre contribuent à protéger les systèmes électriques et électroniques. Enfin, un système d’alerte précoce comme PREVISTORM^® permet d’intégrer la prévention pour les personnes travaillant dans des zones exposées.

Chez INGESCO, nous abordons chaque projet en analysant les caractéristiques de l’installation, de son environnement et de la réglementation applicable, afin de définir une solution adaptée aux besoins réels de chaque infrastructure. Car dans une installation destinée à produire de l’énergie, se protéger contre la foudre signifie également protéger les personnes, préserver les équipements et contribuer à la continuité des opérations.