Outil gratuit · IEEE C62.22 / IEC 60099-5 · Coordination isolation · Multi-disciplinaire

Coordination d isolation

Sélection de parafoudre MOV selon IEEE C62.22 et IEC 60099-4/5. Calcule les marges de protection foudre/déclenchement (PM_L/PM_S), capacité TOV, duty énergie, correction distance séparation et tableau de sélection. Universel HT/MT — contexte solaire: parafoudre pour transformateurs PCS, appareillage, réseau。

Système & Équipement
Niveaux de tenue de l'équipement
BSL = niveau de tenue au choc de déclenchement de l'équipement protégé.
IEEE C62.22 §5: PM_L ≥ 20% for self-restoring insulation (transformers, cable terminations), PM_S ≥ 15% for switching impulse withstand.
Paramètres du parafoudre
MCOV = tension maximale de service que le parafoudre peut supporter.
Distance physique entre le parafoudre et l équipement protégé.
Niveaux de protection du parafoudre (fiche technique)
LPL = niveau de protection foudre de la fiche technique (décharge à 10 kA ou 20 kA).
SPL = niveau de protection déclenchement de la fiche technique (décharge à 500 A).
Surtension temporaire (TOV)
TOV attendue en kV rms — dune étude TOV ou manuelle.
Durée du TOV en secondes. Détermine le niveau de surtension admissible via la courbe IEEE C62.22 TOV.
Tension nominale du parafoudre (Ur) de la fiche technique.
Duty d'énergie
Duty énergie en kJ/kV MCOV — de l'étude TOV. Typique 5 kJ/kV pour transitoires de déclenchement.
Détection automatique ou écrasement manuel de la classe du parafoudre.
Résultat de coordination
Marge protection foudre PM_L
—
≥ 20% pour isolation auto-rétablie
Marge protection déclenchement PM_S
—
≥ 15% pour impulsion déclenchement
LPL effectif aux bornes équipement—
SPL effectif aux bornes équipement—
PM_L corrigé à l équipement—
PM_S corrigé à l équipement—
Temps de propagation (τ)—
Capacité TOV
—
Duty énergie
—
Classe parafoudre recommandée—
Tableau de sélection du parafoudre
Ratings MCOV standards. Les lignes vertes passent tous les contrôles.
MCOV (kV) Tension nominale (kV) LPL (kVp) SPL (kVp) PM_L (%) PM_S (%) TOV Énergie Rec.
IEEE C62.22 §5: PM_L ≥ 20%, PM_S ≥ 15%. TOV per IEEE C62.22 §6. Énergie per IEC 60099-4.
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Worked Example — 11 kV cable-fed substation
PASS Adequate insulation coordination — all criteria PASS. PM_L=265.4% ≥ 20%, PM_S=476.9% ≥ 15%, TOV within capability, energy within class rating.
Marge protection foudre PM_L
265.38%
≥ 20% pour isolation auto-rétablie
Marge protection déclenchement PM_S
476.92%
≥ 15% pour impulsion déclenchement
Capacité TOVPASS — 1.8× rated voltage
Duty énergiePASS — 42 kJ
Classe parafoudre recommandéeDistribution class (IEEE C62.22 Class A)
Methodology & Formula Reference

1. Lightning Protective Margin (PM_L)
PM_L = (BIL / LPL − 1) × 100% — IEEE C62.22 §5
Pass if PM_L ≥ 20% for self-restoring insulation.

PM_L = (BIL / LPL - 1) × 100
pm_l_pass = PM_L >= 20

2. Switching Protective Margin (PM_S)
PM_S = (BSL / SPL − 1) × 100% — IEEE C62.22 §5
Pass if PM_S ≥ 15% for switching impulse.

PM_S = (BSL / SPL - 1) × 100
pm_s_pass = PM_S >= 15

3. Separation Distance Voltage Correction
ΔV due to travel time: ΔV = 2 × τ × (rate of rise)
Effective level at equipment = datasheet level + ΔV

τ = d / v   (one-way travel time in µs)
ΔV_L = 2 × τ × (LPL / 1 µs)   (lightning, 1 µs front)
ΔV_S = 2 × τ × (SPL / 50 µs)  (switching, 50 µs front)
effectiveLPL = LPL + ΔV_L
effectiveSPL = SPL + ΔV_S

4. Corrected Protective Margins at Equipment
Margins using effective protective levels at equipment terminals.

correctedPM_L = (BIL / effectiveLPL - 1) × 100
correctedPM_S = (BSL / effectiveSPL - 1) × 100

5. TOV Capability Check
IEEE C62.22 §6 TOV-withstand curve: duration → allowable factor × rated voltage.
E.g. 1 s → 1.8×, 10 s → 1.3×, 60 s → 1.2×, 3600 s → 1.0×.

allowableTOV = factor(tovDurationS) × arresterRatedVoltageKV
tovCapabilityPass = tovExpectedKV <= allowableTOV

6. Energy Duty Check
Expected energy = energyDutyKJkV × MCOV (kJ)
Class thresholds: Distribution ≤ 1500 kJ, Intermediate ≤ 2500 kJ, Station ≤ 4000 kJ.

energyRequired_kJ = energyDutyKJkV × mcovKV
energyDutyPass = energyRequired_kJ <= classEnergyThreshold

7. Arrester Class Selection (IEEE C62.22)
Distribution (Class A): system ≤ 52 kV AND LPL ≤ 100 kVp
Intermediate (Class B): 52 kV < system ≤ 345 kV OR LPL > 100 kVp
Station (Class C): system > 345 kV OR LPL > 150 kVp

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FAQ

Différence entre PM_L et taux de protection?
PM_L = (BIL/LPL − 1) × 100%. Taux utilize APL = max(MCOV, tension décharge). IEEE C62.22 §5: PM_L ≥ 20%, PM_S ≥ 15%.
Pourquoi la distance de séparation affecte-t-elle le niveau de protection?
Les ondes de choc provoquent ΔV ≈ 2 × (d/v) × (taux de montée). Même 50 m de câble donnent une correction significative pour la foudre.
Comment fonctionne le contrôle de capacité TOV?
Courbe TOV IEEE C62.22 §6: durée → facteur de surtension admissible × tension nominale. Ex: 1 s → 1.8×, 10 s → 1.3×.
Quand choisir Station/Intermédiaire/Distribution?
Distribution ≤ 52 kV, LPL ≤ 100 kVp, énergie < 1500 kJ. Intermédiaire 52–345 kV ou LPL > 100 kVp. Station > 345 kV ou LPL > 150 kVp.
Contexte solaire?
Transformateurs PCS solaires 33 kV: MCOV 24 kV ou 30 kV, LPL ≈ 78 kVp. BESS/hybride à 132/220 kV: classe Station au PCC.
Comment le duty d'énergie est-il déterminé depuis l'étude TOV?
Énergie (kJ/kV MCOV) de l'étude TOV — typiquement 4–6 kJ/kV pour 33 kV, 8–12 kJ/kV pour EHT. Vérifier contre les limites de classe.