AFDD ou RCBO : faut-il les deux pour assurer la protection contre les incendies ?

En matière de prévention des incendies d’origine électrique, de nombreux professionnels pensent d’abord au disjoncteur différentiel (RCBO) – un dispositif qui combine en un seul module la protection contre les surintensités, les courts-circuits et les défauts à la terre. Il apparaît souvent comme une solution « universelle ». Mais avez-vous déjà envisagé que, même avec un tableau rempli de disjoncteurs différentiels, un risque d’incendie latent puisse encore exister ?

Cet article compare l’AFDD (dispositif de détection de défaut d’arc) et le disjoncteur différentiel (RCBO) du point de vue des principes techniques, des mécanismes d’incendie et des applications concrètes. Il vous aidera à prendre des décisions éclairées pour vos installations électriques critiques.

Quels types d'incendies d'origine électrique un disjoncteur différentiel (RCBO) peut-il prévenir ?

Les fonctions principales d'un disjoncteur différentiel (RCBO) peuvent se résumer en trois points : disjoncteur différentiel (RCD) + disjoncteur magnéto-thermique (MCB). Plus précisément, un disjoncteur différentiel (RCBO) permet d'éviter :

• Surcharge entraînant le vieillissement de l’isolation et un incendie – Lorsque le courant réel dépasse la capacité nominale du câble, le mécanisme de déclenchement thermique du disjoncteur différentiel à coupure de courant (RCBO) se déclenche avec un temps de retard, coupant le circuit avant que le câble ne surchauffe et que son isolation ne s’enflamme.

• Court-circuit produisant un arc à haute température – En cas de court-circuit métallique, l’important courant de défaut déclenche instantanément le mécanisme de déclenchement électromagnétique. Le disjoncteur différentiel coupe le circuit en quelques millisecondes.

• Défaut à la terre générant des étincelles – Lorsqu’une isolation endommagée laisse passer le courant vers la terre, le module de détection de courant résiduel intégré au disjoncteur différentiel peut détecter les courants de fuite et couper rapidement le circuit, empêchant ainsi la formation d’étincelles le long du chemin de terre.

Limite : Les disjoncteurs différentiels (RCBO) ne sont pas conçus pour détecter les défauts d'arc dangereux. Les disjoncteurs AFDD utilisent une analyse des formes d'onde basée sur un microprocesseur pour détecter ces défauts d'arc dangereux, tandis que les dispositifs de protection traditionnels, tels que les RCBO et les disjoncteurs automatiques (MCB), présentent une sensibilité relativement faible à ces arcs.

En résumé : un RCBO protège les personnes et les circuits contre les fuites, les surcharges et les courts-circuits. Un AFDD protège les bâtiments contre les incendies d’origine électrique causés par des défauts d’arc. Ces dispositifs répondent à des risques différents – c’est pourquoi de nombreuses installations électriques utilisent les deux types de protection conjointement.

Qu'est-ce qu'un arc en série et pourquoi est-il dangereux ?

Pour comprendre pourquoi les AFDD sont indispensables, il faut d'abord saisir le concept d'arc en série.

Les défauts d'arc se divisent en deux types principaux : les arcs en série et les arcs en parallèle.
Un arc en série se produit au niveau d’un point de rupture au sein d’un même conducteur – par exemple, une connexion desserrée à l’intérieur d’une prise, un brin de cuivre fissuré à l’intérieur d’une fiche, des contacts d’interrupteur brûlés ou de minuscules fissures à l’intérieur d’un câble.

Le danger de ce défaut réside dans le fait que le courant d’un arc en série est limité par la charge. Prenons l’exemple d’une lampe de 60 W ne consommant que 0,25 A dans des conditions normales. Même si un arc en série se produit, le courant de défaut reste limité par l’impédance de la lampe à quelques milliampères – généralement entre 2 A et 10 A, bien en dessous du seuil de déclenchement d’un disjoncteur différentiel (RCBO) ou d’un disjoncteur miniature (MCB) standard.

En d’autres termes, un circuit de prise présentant un mauvais contact grave semble parfaitement « en bon état » aux yeux d’un disjoncteur différentiel (RCBO). Pourtant, la température d’un arc en série peut dépasser 2 000 °C, ce qui suffit à enflammer instantanément les matériaux combustibles à proximité. Selon les statistiques sur les incendies au Royaume-Uni, les défauts de ce type – impliquant des appareils et des câbles d’alimentation – représentent jusqu’à 23 % des incendies d’origine électrique.

Un arc de série reste « invisible » car la forme d'onde de son courant est similaire à celle d'une charge normale. Cependant, son bruit à haute fréquence et la forme en « épaule plate » au passage à zéro du courant constituent les caractéristiques clés qu'un AFDD utilise pour l'identifier. En surveillant en continu les composantes haute fréquence de la forme d’onde du courant, l’AFDD peut détecter un arc électrique dangereux et couper le circuit défectueux en quelques millisecondes – soit plusieurs ordres de grandeur plus rapidement que le déclenchement thermique d’un disjoncteur différentiel à courant résiduel (RCBO).

Comment un AFDD détecte à la fois les arcs en série et les arcs en parallèle

Un AFDD est un dispositif électronique spécialement conçu pour détecter les défauts d’arc dangereux. Sa technologie de base repose sur un microprocesseur qui analyse en continu la forme d’onde électrique, distinguant les événements de commutation normaux des arcs réellement dangereux.

Détection des arcs en série

L’AFDD surveille en permanence le bruit à haute fréquence et la distorsion de la forme d’onde au passage à zéro du courant. Lorsqu’il détecte un profil correspondant à un arc en série dangereux, il émet une commande de déclenchement. Conformément à la norme CEI 62606, un AFDD doit détecter de manière fiable les arcs en série et déconnecter automatiquement le circuit défectueux. Les produits de marques telles qu’ABB permettent de se protéger contre les arcs en série, les arcs en parallèle, les défauts à la terre, les surcharges et les surtensions, offrant ainsi une précision de surveillance bien supérieure à celle des dispositifs traditionnels.

Détection d'arcs parallèles

Un arc parallèle se produit entre la phase et le neutre ou entre la phase et la terre de protection. Les disjoncteurs différentiels (RCBO) sont plus à même de détecter les arcs parallèles à haute énergie, car le courant de court-circuit est important et peut déclencher instantanément le déclenchement électromagnétique. Cependant, aux premiers stades, un arc parallèle peut se comporter comme une « fuite » présentant une impédance relativement élevée – une condition que les disjoncteurs différentiels à coupure de courant (RCBO) ne parviennent souvent pas à détecter. Un disjoncteur de protection contre les arcs (AFDD) agit alors comme une protection de secours, éliminant le défaut avant même que le RCBO ne se déclenche.

Remarque concernant les déclenchements intempestifs : Certains équipements génèrent un courant d’appel pouvant atteindre plusieurs dizaines d’ampères. Sa forme d’onde peut ressembler à celle d’un arc parallèle et entraîner un déclenchement intempestif d’un AFDD. En laboratoire, les AFDD installés sur des circuits comportant des charges fortement filtrées peuvent parfois ne pas détecter de manière fiable les arcs en série. Il est donc essentiel de choisir des marques reconnues ayant passé avec succès des tests anti-interférences rigoureux. Eaton, par exemple, a lancé des produits « AFDD+ » qui suppriment spécifiquement les sources d’interférences courantes telles que les étincelles des balais de charbon des aspirateurs et des outils électriques, réduisant ainsi considérablement le taux de déclenchements intempestifs.

Cas dans lesquels l'utilisation d'un dispositif de détection des défauts d'arc (AFDD) est fortement recommandée

Selon la norme CEI, les types de circuits terminaux suivants doivent être protégés contre les risques d'incendie dus à des défauts d'arc dans le circuit terminal par un dispositif de détection des défauts d'arc :

1. Circuits de prises de courant situés dans des lieux où des personnes dorment – par exemple, maisons de retraite, établissements d'hébergement pour personnes handicapées, hôtels, écoles primaires, écoles maternelles, logements.

2. Lieux classés BE2 en raison d’un risque accru d’incendie lié à la nature des matériaux traités ou stockés – par exemple, granges, ateliers de menuiserie, papeteries.

3. Lieux abritant des objets irremplaçables – musées, bâtiments historiques, archives.

4. Lieux de travail situés dans des immeubles de grande hauteur.

5. Locaux agricoles abritant du bétail.

De plus, cette même norme recommande que les autres circuits terminaux soient protégés par un AFDD.

Les recommandations de fabricants tels qu’Eaton précisent que les AFDD sont particulièrement recommandés pour les chambres d’hôtel, les espaces de couchage dans les crèches ou les maisons de retraite, les granges et les ateliers de menuiserie, les entrepôts stockant des matériaux combustibles, les bâtiments en bois, les monuments nationaux, les musées et les lieux publics tels que les aéroports et les gares.

Recommandations d’utilisation des AFDD par type de bâtiment

Foire aux questions

Q1 : Les AFDD remplaceront-ils les disjoncteurs différentiels à courant résiduel (RCBO) à l'avenir ?

R : Non. Un AFDD ne peut pas remplacer la protection contre les surcharges, les courts-circuits ou les défauts à la terre. Les disjoncteurs différentiels (RCBO) et les AFDD remplissent des rôles fondamentalement différents : ils sont complémentaires, et non substituables. La meilleure solution consiste à utiliser un dispositif combiné RCBO+AFDD, ou à installer un AFDD en aval d’un RCBO.

Q2 : À quelle fréquence les AFDD provoquent-ils des déclenchements intempestifs ?

R : Les premiers AFDD présentaient effectivement des problèmes de déclenchements intempestifs, mais les modèles modernes ont considérablement réduit ce phénomène grâce à des algorithmes améliorés. Des marques telles qu’Eaton utilisent des « tests de diaphonie » et des algorithmes sophistiqués pour distinguer clairement les arcs électriques réels des étincelles normales. Cependant, certains AFDD peuvent encore être sensibles aux étincelles de commutation normales des moteurs à balais de carbone.

Q3 : Les AFDD sont-ils obligatoires selon le NEC américain ?

R : Oui. Aux États-Unis, le dispositif équivalent est appelé AFCI. Conformément à la section 210.12 du NEC 2023, les circuits dérivés de 15 A et 20 A, 120 V dans les logements – couvrant 14 pièces ou zones, y compris les chambres, les salons, les couloirs, les placards et les salles de bains – doivent être protégés par un AFCI. Le NEC 2023 a également explicitement étendu la protection par AFCI aux chambres d’hôtes et aux suites dans les hôtels et les motels.

Résumé – Faire le bon choix pour votre établissement

Un disjoncteur différentiel (RCBO) traite les défauts « visibles » du circuit : surcharge, court-circuit et défaut à la terre. Un disjoncteur de protection contre les arcs électriques (AFDD) est conçu pour faire face au danger « invisible mais mortel » que représentent les arcs électriques dangereux. Ces deux dispositifs ne s’opposent pas ; ils fonctionnent en complémentarité.

Si vous disposez de suffisamment d’espace dans votre tableau de distribution, l’approche la plus sûre consiste à installer un AFDD autonome en série avec un RCBO. Si l’espace est limité ou si vous préférez un câblage plus simple, optez pour un dispositif combiné intégrant un AFDD et un disjoncteur différentiel à courant résiduel (RCBO) dans un seul module – conformément aux exigences actuelles des normes CEI 61009-1 et CEI 62026, c’est là le véritable sens de la « protection complète du circuit ».