Maîtriser les risques liés à la foudre et aux surtensions dans l’industrie et les ICPE

La foudre constitue un risque direct pour les installations électriques, mais aussi pour les équipements qu’elles alimentent. En France, ce risque est particulièrement important : plus de 2 millions de coups de foudre y sont observés chaque année. Les conséquences peuvent être graves, avec plusieurs dizaines de décès et plus de 20 000 sinistres affectant des habitations ainsi que des établissements industriels et commerciaux.

Sur les installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE), le sujet central reste le risque environnemental. L’objectif est d’éviter qu’un événement foudre provoque une situation dangereuse pour l’environnement ou les personnes. « Cela peut être une fuite de produit chimique, un déversement accidentel, une explosion sur un site Seveso ou encore une défaillance de systèmes critiques. Ces scénarios sont généralement identifiés dans l’étude de dangers du site », explique Jean-Yves Chabouté, directeur technique, Dehn.

À cela s’ajoutent les conséquences économiques classiques : arrêt de production, indisponibilité des machines ou défaillance des automates. Les industries sont aujourd’hui très automatisées, avec des lignes entièrement pilotées par des équipements électroniques, des automates ou des systèmes de supervision hébergés sur des serveurs locaux. En cas d’impact direct ou indirect de foudre, une surtension peut détruire ces équipements ou perturber leur fonctionnement. « On peut également avoir des dommages physiques sur les installations elles-mêmes, par exemple sur des groupes froids ou des systèmes de ventilation installés en toiture », précise Jean-Yves Chabouté.

Des équipements de plus en plus sensibles
Tous les équipements à base d’électronique constituent les principales cibles des surtensions. Mais il faut éviter les généralités : chaque site industriel possède ses propres scénarios critiques. C’est justement le rôle de l’étude de dangers et de l’analyse de risques foudre d’identifier les équipements réellement sensibles pour le fonctionnement du site ou pour la sécurité environnementale.

Dans la pratique, on retrouve très souvent les alimentations électriques, les automates, les systèmes de supervision, les réseaux industriels, les capteurs et les actionneurs. Ce sont eux qui pilotent les processus industriels. Si ces équipements ne fonctionnent plus, l’activité du site peut s’arrêter immédiatement. Dans certains cas, une défaillance peut aussi entraîner un risque environnemental : une vanne qui ne se ferme plus, un système de détection qui ne fonctionne plus ou un automatisme de sécurité indisponible.

Au-delà des dommages visibles, les surtensions peuvent dégrader silencieusement les équipements électroniques. « Les microcomposants, cartes électroniques et PCB sont particulièrement sensibles. Aujourd’hui, pratiquement tous les équipements industriels contiennent ce type d’électronique », explique Aurore Alric, cheffe de produit chez Citel.

Les points d’entrée se multiplient dans les bâtiments
Dans les bâtiments industriels, une autre réalité s’est généralisée ces dernières années. Ils comportent souvent plusieurs sources d’énergie. Une usine peut être alimentée simultanément par le réseau électrique, une installation photovoltaïque et des systèmes de stockage d’énergie. Chaque nouvelle source constitue aussi une nouvelle voie d’entrée potentielle pour les surtensions. Ce point est désormais clairement intégré dans la nouvelle NF C 15-100-1 applicable aux installations non résidentielles, comme l’explique Aurore Alric : « Cette édition, publiée en août 2024 et devenue obligatoire en septembre 2025, impose la mise en place de parafoudres à l’origine des installations, non seulement au niveau du TGBT (tableau général basse tension), mais aussi sur les tableaux dédiés aux départs photovoltaïques. » L’approche ne repose donc plus uniquement sur la puissance installée, mais sur la multiplication des points d’entrée énergétiques.

Différents types de surtensions
Il existe quatre grandes sources d’impact susceptibles d’affecter un bâtiment industriel. Le premier phénomène est évidemment l’impact direct de foudre sur la structure. Dans ce cas, l’énergie de la foudre pénètre directement dans le bâtiment : c’est le scénario le plus spectaculaire et le plus destructeur, mais aussi le plus rare.

Le deuxième cas concerne les impacts à proximité du bâtiment. Même sans impact direct, la propagation électromagnétique de la foudre peut endommager les équipements sensibles présents dans l’installation.

Les deux autres phénomènes sont liés aux réseaux électriques. La foudre peut tomber directement sur le réseau d’alimentation et générer des surtensions qui vont ensuite se propager dans le bâtiment par l’entrée électrique. Ces surtensions perturbent alors l’ensemble des équipements raccordés. C’est d’ailleurs le cas le plus fréquent.

Enfin, dans l’industrie, il faut également prendre en compte les surtensions de manœuvre. Ces surtensions apparaissent notamment lors du démarrage de fortes charges ou du fonctionnement de grosses machines industrielles. Les moteurs peuvent également générer ces phénomènes transitoires. « À terme, ces répétitions finissent par détériorer les composants électroniques. Elles sont de plus faible amplitude que les surtensions liées à la foudre, mais elles sont répétitives. Leur effet est donc cumulatif : elles provoquent une usure progressive des équipements », précise Aurore Alric.

Point sur les normes et réglementations
Dans les bâtiments et les infrastructures industrielles, on retrouve les cas classiques de la protection foudre, mais avec un niveau d’exigence plus élevé, en raison des risques et des dommages potentiels. Dès que l’on parle de sites industriels sensibles, et plus particulièrement d’ICPE soumises à autorisation, il y a obligation de réaliser une analyse de risques foudre par un organisme certifié Qualifoudre ou F2C.

Cette analyse prend en compte les quatre grands scénarios connus : les impacts directs sur la structure, les impacts indirects à proximité du bâtiment, ainsi que les surtensions qui peuvent arriver par les lignes d’énergie et les lignes de communication. Aujourd’hui, les sites industriels ne sont plus seulement alimentés en électricité, mais aussi en données.

« La méthodologie est bien décrite dans la série de normes NF EN IEC 62305. Pour le monde industriel et ICPE, le rapport Oméga 3 de l’INERIS constitue également un document de référence très utile pour comprendre le phénomène, les obligations réglementaires et la méthodologie associée », explique Jean-Yves Chabouté.

La NF C 15-100 évolue
Par ailleurs, la nouvelle version de la NF C 15-100, et plus particulièrement la NF C 15-100-1, définit précisément plusieurs situations imposant la mise en œuvre de protections contre les surtensions. Sont notamment concernés les sites où une perte de service peut entraîner des conséquences sur la vie humaine, les services publics, l’activité industrielle ou commerciale, ou encore les établissements accueillant du public. La norme ajoute également deux cas spécifiques : les installations équipées de paratonnerres et les structures présentant des risques d’explosion, notamment les ICPE.

« Aujourd’hui, la norme NF C 15-100 impose des règles précises. Lorsqu’un paratonnerre est présent, ou lorsqu’une installation répond à certaines configurations particulières, la mise en œuvre d’un parafoudre de type 1 ou de type 1+2 est obligatoire en tête d’installation », détaille Florent Martin, responsable marketing de l’offre, Schneider Electric.

Réglementation ICPE
Pour les ICPE, le texte réglementaire principal reste l’arrêté du 4 octobre 2010 relatif à la prévention des risques accidentels au sein des installations classées pour la protection de l’environnement soumises à autorisation.Cet arrêté a été modifié en 2015 et s’appuie directement sur la série de normes NF EN 62 305.Les ICPE soumises à autorisation doivent réaliser une analyse du risque foudre (ARF). Celle-ci s’appuie sur la norme NF EN 62305-2. Cette analyse doit être réalisée par une entreprise certifiée Qualifoudre ou F2C. Les sociétés habilitées utilisent des logiciels intégrant les paramètres de l’installation afin d’évaluer le niveau de risque et de définir les protections nécessaires. « Une nouvelle méthodologie d’analyse, correspondant à l’édition 3 du référentiel, est devenue obligatoire au 1^er avril 2026. À l’issue de l’ARF, une étude technique précise les protections à installer : emplacement des parafoudres, choix des technologies et dimensionnement des équipements », explique Aurore Alric

Mais comme l’explique Florent Martin, « pour les ICPE, la question se pose peu : l’analyse de risque foudre et la mise en œuvre de protections sont obligatoires. Au-delà de la conformité réglementaire, l’objectif est de préserver les équipements et d’éviter les conséquences opérationnelles d’un événement de surtension sur un site de production ».

Une réponse holistique à la protection contre la foudre et les surtensions
Pour mettre en œuvre une stratégie de protection efficace contre la foudre et les surtensions, tout démarre donc par l’analyse de risques. Celle-ci prend en compte l’étude de dangers, la configuration du site, les scénarios accidentels et les équipements critiques. L’analyse débouche sur un niveau de protection requis, aussi bien pour la protection externe que pour la protection interne. C’est ce niveau de protection qui oriente ensuite les choix techniques : dispositifs de capture, descentes, mise à la terre, parafoudres, protection des réseaux de données, etc.

Contrairement au tertiaire, il n’existe pas vraiment de règles binaires dans l’industrie. Chaque site possède sa propre architecture : alimentations redondantes, réseaux de fluides, lignes de communication industrielles, équipements spécifiques… « Pour les parafoudres, on applique les règles définies dans la NF EN IEC 62305. La répartition du courant de foudre entre les différents réseaux entrant dans le bâtiment permet de déterminer les performances requises des parafoudres de type 1. Les parafoudres de type 2 sont ensuite mis en œuvre pour limiter les surtensions résiduelles et assurer la protection des équipements », explique Jean-Yves Chabouté.

Le principe consiste à installer un parafoudre à l’origine de chaque installation. Si le bâtiment comporte un paratonnerre, un parafoudre de type 1 est obligatoire. En l’absence de paratonnerre, un parafoudre de type 2 est généralement utilisé. « Lorsqu’un site est équipé d’un paratonnerre, celui-ci capte l’énergie de la foudre et l’évacue vers la terre. Le problème est que cette énergie peut générer des remontées de potentiel et des surtensions importantes dans l’installation. Le rôle du parafoudre est alors d’écrêter cette énergie afin de limiter son impact sur les équipements », précise Florent Martin.

La différence entre les parafoudres de type 1 et les parafoudres de type 2 repose essentiellement sur leur capacité d’écoulement énergétique, comme le précise Aurore Alric : « Les parafoudres de type 1 sont testés avec une onde 10/350 µs, beaucoup plus énergétique que l’onde 8/20 µs utilisée pour les parafoudres de type 2. »

Ensuite, la protection doit être répartie dans toute l’installation. Un parafoudre protège efficacement sur environ 10 mètres. Le parafoudre limite la surtension à un niveau donné, mais dès que l’on ajoute de la longueur de câble, des phénomènes de propagation peuvent provoquer un doublement de la tension aux bornes des équipements. Or, les charges disposent d’une tenue maximale aux surtensions qu’il ne faut pas dépasser. C’est pourquoi la protection doit être coordonnée, comme l’explique Florent Martin : « Lorsqu’un équipement est situé à plus de 10 mètres du parafoudre principal, il devient nécessaire d’ajouter un deuxième niveau de protection, généralement au niveau d’un tableau divisionnaire ou à proximité de la charge. »

Les architectures de protection foudre évoluent
Historiquement, l’architecture était simple : un parafoudre de type 1 dans le TGBT ou le tableau principal, un parafoudre de type 2 dans les tableaux divisionnaires et, éventuellement, un parafoudre de type 3 au plus près des équipements sensibles. Aujourd’hui, la norme offre davantage de souplesse, mais le principe reste identique : coordonner plusieurs niveaux de protection pour limiter progressivement les surtensions. « Dans la majorité des applications industrielles, deux niveaux de protection suffisent. Le troisième niveau reste réservé à des équipements particulièrement sensibles », précise Florent Martin.

Le même raisonnement s’applique aux surtensions de manœuvre. Même si leurs amplitudes sont généralement plus faibles que celles provoquées par la foudre, elles produisent les mêmes effets sur les équipements. Les parafoudres permettent donc également de les écrêter efficacement. En revanche, il ne faut pas confondre ces phénomènes avec les surtensions permanentes, par exemple lors d’une rupture du neutre. Dans ce cas, le parafoudre n’est pas conçu pour absorber durablement l’énergie. Il se dégraderait. La protection nécessite alors des dispositifs spécifiques capables de couper le circuit.

Veiller à respecter la distance de séparation
L’un des sujets récurrents concerne le respect de la distance de séparation entre les descentes de paratonnerre et les équipements métalliques présents en toiture. Les sites industriels modernes comportent énormément d’équipements techniques : groupes froids, centrales de traitement d’air, ventilation, équipements process… Le problème est qu’il faut éviter tout amorçage dangereux en cas de passage du courant de foudre. Lorsque la distance de séparation ne peut pas être respectée, il faut soit réaliser une liaison équipotentielle, soit utiliser des solutions spécifiques. Pour répondre à cette problématique, Dehn met notamment en avant les conducteurs isolés HVI. « Leur principe est d’assurer une équivalence de distance de séparation électrique. Concrètement, un conducteur HVI peut être installé beaucoup plus près des équipements sans créer de risque d’amorçage. Cela simplifie fortement les études, l’installation et les évolutions futures des sites industriels », explique Jean-Yves Chabouté.

Sans négliger les réseaux courant faible
Mais comme cela a été précisé en introduction, la protection ne concerne plus uniquement les réseaux électriques. Les réseaux de communication doivent également être pris en compte lorsqu’ils pénètrent dans le bâtiment, comme l’explique Florent Martin : « Pour les liaisons cuivre, des parafoudres spécifiques de communication sont nécessaires. Leur technologie et leur classification diffèrent de celles utilisées pour les réseaux d’énergie, mais le principe reste le même : limiter les surtensions avant qu’elles n’atteignent les équipements connectés. » La fibre optique, en revanche, n’est pas concernée puisqu’elle n’est pas conductrice.

« Les réseaux industriels sont beaucoup plus complexes que dans le tertiaire. On retrouve des signaux spécifiques, des réseaux Profibus, Profinet, des boucles 4-20 mA, des signaux 0-10 V, des capteurs et actionneurs de terrain. Chaque signal nécessite un parafoudre adapté à ses caractéristiques électriques », explique Jean-Yves Chabouté. Les caractéristiques de protection sont définies dans l’étude technique, en s’appuyant notamment sur la norme NF EN 61643-21 pour les réseaux de communication et de données. Ensuite, l’installateur doit choisir précisément le bon produit en fonction du signal à protéger. Cela implique souvent des gammes très étendues de parafoudres spécialisés.

Zoom sur les nouveautés et les produits adaptés
Sur les installations industrielles de forte puissance, Schneider Electric propose des parafoudres adaptés aux tableaux généraux basse tension, notamment pour les applications nécessitant des courants de décharge élevés. Le fabricant présente plusieurs versions de parafoudres de type 1+2. Le premier, l’iPRD1 F25, avec un IMP de 25 kA ou de 12,5 kA, est un parafoudre de type 1+2 à cartouches débrochables et avec une protection de fin de vie intégrée.

Le second, iPRD1 C25, est un parafoudre de type 1+2 à cartouche débrochable. « Certaines versions sont autoprotégées, tandis que d’autres sont associées à un dispositif de protection de fin de vie permettant d’assurer la maintenance dans des conditions maîtrisées », explique Florent Martin.

Sur la protection interne, Dehn met en avant le DEHNventil ACI, un parafoudre de type 1 installé en tête d’installation, généralement au niveau du TGBT. « Son principal intérêt est lié à la continuité de service. C’est aujourd’hui le seul produit du marché permettant le remplacement de la cartouche de protection sous tension », explique Jean-Yves Chabouté. En pratique, lorsqu’un parafoudre arrive en fin de vie, signalé par l’indicateur d’état, la cartouche ou le parafoudre doit être remplacé. Dans un site industriel, arrêter l’installation pour effectuer cette opération peut être extrêmement contraignant. « Avec cette technologie, le remplacement peut être réalisé sous tension, avec les équipements de protection adaptés, sans interruption d’exploitation, précise l’expert de Dehn. Autre avantage : la technologie ACI améliore la sélectivité et réduit fortement les risques de déclenchement des protections amont lors d’un événement foudre. » L’objectif reste toujours le même dans l’industrie : maintenir la continuité de service du site.

Parmi les solutions mises en avant par Citel figure le parafoudre de type 1, Iimp 25 kA par phase : DACN1-25CVGS/SC. Ce modèle intègre un compteur capable d’enregistrer les surtensions à partir de 100 A. « Ce seuil relativement bas permet également de détecter les surtensions de manœuvre, particulièrement présentes dans l’industrie. Cela offre une meilleure compréhension du comportement de l’installation et facilite le diagnostic des perturbations récurrentes », explique Aurore Alric.

Autre solution mise en avant par Citel : le compteur LSCM-D, destiné au suivi des phénomènes de surtension. Associé à un parafoudre de type 1 installé dans le TGBT, il permet de remonter les informations via Modbus jusqu’au système de supervision du bâtiment. Dans les grands sites industriels ou les ICPE étendus, cette supervision permet d’identifier précisément les zones ayant subi des surtensions et d’anticiper les opérations de maintenance.

Pour la protection du TGBT en l’absence de paratonnerre, ou la protection des tableaux divisionnaires, Schneider Electric propose des parafoudres de type 2+3 à cartouches débrochables, iPRD F20r et F40r, qui intègrent une protection de fin de vie.

Côté courants faibles, Citel propose des protections dédiées aux réseaux de communication, comme le DLATS1, intégrant des fonctions de télésignalisation pour le suivi de l’état des parafoudres. Le fabricant a aussi récemment développé le LAN-10G-POE-CR, destiné à la protection des réseaux PoE++ jusqu’à 10 gigabits, notamment pour les caméras IP installées en intérieur comme en extérieur.

La protection contre la foudre et les surtensions ne se limite plus aujourd’hui à la simple conformité réglementaire. L’électrification croissante des procédés, l’intégration de nouvelles sources d’énergie, la multiplication des équipements électroniques et la généralisation des réseaux de communication transforment profondément les architectures industrielles. Dans ce contexte, les stratégies de protection doivent évoluer pour accompagner des installations toujours plus complexes, interconnectées et exigeantes en matière de disponibilité. Les industriels ont un rôle majeur à jouer dans cette transformation en développant des solutions capables de répondre à ces nouveaux enjeux : amélioration de la continuité de service, supervision des équipements de protection, prise en compte des réseaux de données, adaptation aux systèmes photovoltaïques et de stockage ou encore simplification de la maintenance. Au-delà de la protection elle-même, c’est désormais la résilience globale des sites industriels qui constitue le véritable défi des années à venir.

Alexandre Arène