La réponse courte
Un parafoudre (SPD, surge protective device) de 10 kV ou 20 kV protège le luminaire LED contre les surtensions transitoires : des pics de plusieurs kilovolts qui durent quelques microsecondes, provoqués par la foudre ou par des manœuvres sur le réseau. Il ne protège pas d'une surtension permanente de 380 V, comme celle qui apparaît lors d'une perte de neutre.
Face à 380 V pendant plusieurs minutes, le parafoudre est lui-même en danger : sa varistance conduit en permanence, chauffe, et sa protection thermique le déconnecte, s'il en a une. Le driver LED, lui, n'est généralement pas conçu pour supporter cette tension. Pour se prémunir de ce risque, il faut d'autres moyens : surveillance de la tension, déconnexion automatique, et surtout un réseau dont le neutre est fiable.
Cet article explique la différence entre ces deux phénomènes, ce que signifient les valeurs 10 kV et 20 kV, et comment protéger réellement un parc d'éclairage public.
Deux surtensions très différentes
Le mot « surtension » recouvre deux phénomènes qui n'ont presque rien en commun, et un parafoudre ne traite que le premier.
La surtension transitoire est un pic très haut et très bref : plusieurs kilovolts pendant quelques microsecondes. Elle vient de la foudre (impact direct sur une ligne, ou impact proche qui induit une surtension) et des manœuvres sur le réseau, comme les commutations dans les postes ou la coupure de charges inductives.
La surtension temporaire ou permanente est beaucoup plus basse, quelques centaines de volts, mais elle dure : de quelques secondes à plusieurs heures. Elle vient le plus souvent d'un défaut du réseau, en particulier d'une perte de neutre.
Que signifient « 10 kV » et « 20 kV » ?
Le chiffre en kilovolts désigne la tension de l'onde de choc d'essai que le parafoudre supporte, et non une tension de fonctionnement. Il s'agit d'une onde combinée normalisée : 1,2/50 µs en tension à vide et 8/20 µs en courant de court-circuit. Le générateur d'essai a une impédance de 2 Ω : une onde de 10 kV correspond donc à un courant d'environ 5 kA, et une onde de 20 kV à environ 10 kA.
Pour comparer des parafoudres, il faut lire cinq valeurs sur la fiche technique :
| Paramètre | Signification | Pourquoi c'est important |
|---|---|---|
| Uoc (10 kV, 20 kV…) | Tension de l'onde combinée d'essai | Niveau de choc auquel le parafoudre a été testé |
| In | Courant 8/20 µs que le parafoudre écoule au moins 19 fois | Endurance face aux chocs répétés |
| Imax | Courant 8/20 µs qu'il peut écouler une seule fois | Marge face à un choc exceptionnel |
| Up | Tension résiduelle laissée passer vers le driver pendant le choc | Doit rester inférieure à la tenue du driver |
| Uc | Tension maximale qu'il supporte en permanence | Au-delà, il conduit et chauffe : c'est la limite clé face à une surtension permanente |
Par exemple, un parafoudre 10 kV du commerce annonce In = 5 kA, Imax = 10 kA et Uc (MCOV) = 350 V. Un modèle 20 kV du même fabricant annonce In = 10 kA, Imax = 15 kA, Up ≤ 1,6 kV et Uc = 350 V.
Mode différentiel et mode commun. Une surtension peut apparaître entre phase et neutre (mode différentiel), ou entre les conducteurs actifs et la terre (mode commun). La première menace surtout l'électronique du driver ; la seconde menace l'isolation, notamment entre les LED et le dissipateur. Une fiche technique sérieuse précise la tenue dans chaque mode.
Les niveaux de référence. La norme IEC 61547 n'impose aux luminaires que 1 kV en mode différentiel et 2 kV en mode commun. C'est faible pour l'éclairage public extérieur : des drivers conçus pour l'extérieur atteignent par exemple 8 à 10 kV en mode commun et 6 kV en mode différentiel. Un parafoudre 10 kV ou 20 kV installé dans le luminaire complète cette tenue.
Comment fonctionne un parafoudre de luminaire
Le cœur d'un parafoudre de luminaire est généralement une ou plusieurs varistances (MOV), parfois associées à un éclateur à gaz. À tension normale, la varistance est quasiment isolante. Quand la tension dépasse son seuil, elle devient conductrice presque instantanément et dérive le courant du choc vers le neutre ou la terre, en limitant la tension vue par le driver à la valeur Up.
Une protection qui s'use. Chaque choc important dégrade un peu la varistance. Après un certain nombre de chocs, le parafoudre arrive en fin de vie. Les modèles de qualité intègrent une déconnexion thermique et un voyant d'état : voyant éteint sous tension, il faut le remplacer.
Branchement en série ou en parallèle : un choix d'exploitation.
| Branchement | En fin de vie du parafoudre | Avantage | Inconvénient |
|---|---|---|---|
| Série | Le luminaire s'éteint | La panne est visible, et le driver n'est jamais exposé sans protection | Une extinction à traiter par la maintenance |
| Parallèle | Le luminaire reste allumé | Pas d'interruption de l'éclairage | Le driver n'est plus protégé, sans que personne ne le voie |
En éclairage public, le branchement en série est de plus en plus préféré : l'extinction joue le rôle de signal de maintenance. Avec une télégestion, la panne remonte en plus directement à l'exploitant.
Une protection en cascade. Le parafoudre du luminaire (type 3) ne travaille pas seul. Les guides de conception recommandent un parafoudre de type 2 en tête d'installation, après le disjoncteur général de l'armoire, et un second étage lorsque les luminaires sont éloignés de plus de 20 m de l'armoire. Dans les zones exposées à la foudre directe, un type 1 peut être nécessaire dans l'armoire. Enfin, la qualité de la mise à la terre et des câbles courts entre parafoudre et driver conditionnent l'efficacité de l'ensemble.
Et une surtension permanente de 380 V ?
Non, un parafoudre ne peut pas protéger un luminaire d'une surtension permanente de 380 V. Ce n'est pas une question de calibre : un modèle 20 kV n'y résiste pas mieux qu'un modèle 10 kV, car le problème n'est pas l'amplitude du choc mais sa durée.
D'où vient cette surtension ?
Le cas le plus fréquent est la perte ou la rupture du neutre dans un réseau triphasé à quatre fils. Si les charges ne sont pas équilibrées entre les phases, le point neutre « flotte » : certains luminaires voient leur tension baisser, d'autres la voient monter. Dans le pire des cas, un luminaire branché entre phase et neutre reçoit environ √3 fois sa tension normale, soit pratiquement la tension entre phases (380 à 400 V).
D'autres causes existent : une erreur de raccordement (luminaire branché entre deux phases), ou un défaut à la terre sur le réseau, qui provoque une surtension du même ordre, en général pendant moins de cinq secondes, le temps que la protection élimine le défaut.
Ce qui arrive au parafoudre
La varistance d'un parafoudre de luminaire est dimensionnée pour rester isolante jusqu'à sa tension Uc, par exemple 350 V dans les exemples cités plus haut. À 380 V permanents, elle se met à conduire en continu. Elle chauffe, et peut s'emballer thermiquement :
- avec une déconnexion thermique, le parafoudre se met hors service. En branchement série, le luminaire s'éteint ; en parallèle, le driver reste alimenté sous 380 V, désormais sans aucune protection ;
- sans déconnexion thermique, le risque est la destruction du composant, avec dégagement de fumée, voire un départ de feu.
Une surtension permanente peut donc détruire le parafoudre sans qu'aucun choc de foudre ne se soit produit.
Ce qui arrive au driver LED
Un driver prévu pour un réseau 220-240 V ne supporte une surtension que pendant une durée limitée. Par exemple, un fabricant de drivers d'éclairage extérieur indique que ses produits supportent 264 à 320 V pendant 48 heures au maximum, 320 à 350 V pendant 2 heures au maximum, et qu'un raccordement à 400 V peut détruire le driver immédiatement. Le même fabricant recommande d'éviter toute situation de neutre mal serré, qui réduit fortement la durée de vie.
Comment s'en protéger réellement
- Fiabiliser le neutre. C'est la mesure la plus efficace : section adaptée, connexions serrées et contrôlées dans les armoires et les boîtiers de raccordement, pas de coupure du neutre seul.
- Équilibrer les phases. Répartir les luminaires sur les trois phases limite la dérive de tension en cas de défaut de neutre.
- Surveiller la tension dans l'armoire. Un relais de contrôle de tension mesure la tension efficace et commande l'ouverture d'un contacteur quand elle dépasse un seuil réglé. Un disjoncteur ou un fusible ne le fait pas : il réagit au courant, pas à la tension.
- Vérifier le raccordement à la mise en service. Mesurer la tension phase-neutre de chaque départ avant de mettre les luminaires sous tension.
- Choisir des drivers à tenue de tension étendue. Comparer les fiches techniques sur la tenue aux surtensions de longue durée, pas seulement sur la tenue aux chocs.
- Utiliser la télégestion. Une remontée de la tension d'alimentation permet de détecter une dérive avant qu'elle ne détruise le parc.
Recommandations pour un projet d'éclairage public
| Risque | Protection adaptée | Ce qu'il faut exiger |
|---|---|---|
| Choc de foudre ou de manœuvre sur la ligne | Parafoudre de luminaire 10 kV ou 20 kV (type 3) + parafoudre de type 2 dans l'armoire | Valeurs Uoc, In, Imax, Up et Uc sur la fiche technique, conformité IEC 61643-11, tenue en mode commun et différentiel |
| Usure du parafoudre après plusieurs chocs | Branchement série avec voyant d'état | Plan de contrôle et de remplacement dans le contrat de maintenance |
| Perte de neutre, surtension permanente | Relais de surveillance de tension + contacteur dans l'armoire | Réseau équilibré, neutre contrôlé, mesures à la mise en service |
| Erreur de raccordement | Contrôle des tensions avant mise sous tension | Procès-verbal de mise en service par départ |
| Dérive de tension non détectée | Télégestion avec remontée de la tension | Alarmes de surtension paramétrées sur la plateforme |
Le choix entre 10 kV et 20 kV dépend de l'exposition du site : longueur des lignes aériennes, densité de foudroiement, emplacement en hauteur ou isolé. Ni l'un ni l'autre ne change quoi que ce soit au risque de surtension permanente.
Questions fréquentes
Un parafoudre 20 kV protège-t-il mieux qu'un 10 kV ?
Il a été testé avec une onde de choc plus énergétique (environ 10 kA contre 5 kA). Il offre donc plus de marge face à la foudre. Mais il ne protège pas mieux contre une surtension permanente.
Le parafoudre protège-t-il contre une perte de neutre ?
Non. Une perte de neutre crée une surtension qui dure, alors que le parafoudre est conçu pour des chocs de quelques microsecondes. Il risque même d'être détruit par cette surtension.
Pourquoi mon luminaire reste-t-il allumé alors que son parafoudre est hors service ?
Le parafoudre est probablement branché en parallèle. Le luminaire fonctionne, mais il n'est plus protégé : il faut remplacer le parafoudre.
Faut-il un parafoudre dans chaque luminaire ?
Pour l'éclairage public extérieur, c'est recommandé, en complément de la protection installée dans l'armoire. La tenue minimale imposée aux luminaires par la norme IEC 61547 (1 kV et 2 kV) est faible face aux chocs observés sur les réseaux extérieurs.
Comment protéger les luminaires contre une surtension de 380 V ?
En agissant sur le réseau : neutre fiable, phases équilibrées, et relais de surveillance de tension qui coupe l'alimentation au-delà d'un seuil.
Un parafoudre 10 kV ou 20 kV est indispensable pour un luminaire LED exposé aux chocs de foudre et de manœuvre. Mais il ne remplace ni un réseau bien entretenu, ni une surveillance de la tension. Basée à Casablanca, OPTIMUM LIGHT accompagne les communes et les industriels marocains dans la conception et la rénovation de leur éclairage public : luminaires LED, modules de retrofit protégés contre les surtensions jusqu'à 10 kV, et télégestion. Nos équipes peuvent analyser les pannes de votre parc et vous aider à définir la bonne stratégie de protection. Contactez-nous pour un diagnostic de votre installation.
Sources
- Signify (Philips) — Whitepaper « The challenges of surge protection », éclairage public (2019)
- Signify (Philips) — Design-in guide, parafoudres de luminaires classe I et II (2019)
- Signify (Philips) — Design-in guide Xitanium LED Xtreme CR, tenue aux surtensions du driver (décembre 2024)
- Littelfuse — Lighting surge protection modules, design and installation guide (2014)
- Schneider Electric — Electrical Installation Guide, The Surge Protection Device (SPD)
- Mersen — Surge Protection Demystified (note technique)
- Kuangya — Does an SPD protect against overvoltage? (fabricant)
- ATO — fiche produit parafoudre LED 10 kV
- ATO — fiche produit parafoudre LED 20 kV