La foudre : détection et cause possible d’incendie

La foudre a déjà fait l’objet de notre infolettre de janvier dernier. La formation de ce phénomène et son impact potentiel sur les structures ont alors été traités (cette infolettre peut être (re)lue ici).

Nous aborderons à présent deux autres aspects de la foudre :

  • La détection de ce phénomène; et
  • La foudre comme cause d’incendie

Détection de la foudre

La foudre constitue un phénomène dégageant une grande puissance sur une très courte durée. Les impulsions électromagnétiques, générées par le passage du courant lors de la décharge, peuvent être détectées à distance et localisées à l’aide de capteurs spécifiques. En Amérique du nord, ces capteurs constituent un réseau de surveillance : le National Lightning Detection Network (lequel inclut le Réseau canadien de détection de la foudre).

Ce réseau détecte et rend disponible la localisation des impacts de foudre « nuage-sol ». Il est possible d’obtenir un rapport de foudre qui recense les impacts dans un secteur spécifique, pendant une période de temps donnée.

Avant d’aller plus loin, il faut préciser qu’un éclair (Lightning Flash) est en fait généralement constitué de plusieurs décharges (Lightning Stroke). Un éclair « moyen » comprend ainsi trois à cinq décharges. Ces décharges ne durent que quelques millisecondes et la localisation de l’impact au sol peut se déplacer entre les décharges. Ce sont ces décharges qui sont détectées, de façon indépendante les unes des autres, par les capteurs du réseau de surveillance. Un unique éclair peut donc être composé de plusieurs points sur un rapport de foudre.

La probabilité de détection d’une décharge est d’environ 70 %. Une fois celle-ci détectée, l’emplacement de l’impact au sol est calculé et la carte indique l’ellipse de confiance associée à cette détection. Cette ellipse représente la zone dans laquelle l’impact a pu se produire, avec 99 % de probabilité.


Figures 1 et 2 – Exemples de rapport de foudre StrikeNet – Les éléments surlignés sont deux décharges d’un même éclair

En résumé, les éclairs sont quasiment tous détectés (à plus de 95 %). En revanche, il est possible qu’une des décharges composant cet éclair ne le soit pas elle-même. Quant aux décharges qui sont effectivement détectées, leur position rapportée est fiable.

 

Cause d’incendie

La foudre constitue un phénomène météorologique extrême en mesure de provoquer un incendie. Les dommages produits par la foudre et le risque d’incendie associé dépendront de l’emplacement de l’impact :

  • Impact direct sur le bâtiment;
  • Impact sur la ligne d’alimentation électrique aérienne desservant le bâtiment;
  • Impact indirect à proximité du bâtiment.

 

Impact direct

Lors d’un impact direct sur le bâtiment, la foudre frappera un élément en hauteur et trouvera un chemin vers le sol. Compte tenu de la quantité d’énergie présente, la plupart des matériaux de construction va, dans ces conditions, conduire le courant. Certains éléments vont suffisamment chauffer lors du passage du courant pour s’enflammer ou provoquer l’inflammation de matériaux combustibles adjacents. Des arcs électriques (court-circuit) peuvent également se produire au niveau des composants métalliques.

  • Lors d’une enquête, les éléments suivants peuvent indiquer un impact direct :
    • Montants de bois éventrés : l’eau présente dans le bois s’évapore quasi-instantanément lors du passage du courant. Son expansion provoque alors l’explosion du montant de bois ou même d’une portion de mur au complet;
    • Traces d’arc électrique au niveau de câbles ou surfaces métalliques extérieures;
    • Traces de carbonisation visibles à proximité de conduits métalliques (ex : tuyau d’eau);
    • Câbles sublimés par le passage du courant (« vaporisés ») et traces de carbonisation visibles à proximité;
    • Équipements électriques permanents endommagés dans l’ensemble du bâtiment.


Figures 3 à 7 – Dommages au bâtiment lors d’un impact direct

 

Impact sur la ligne d’alimentation électrique

À la suite d’un impact sur la ligne d’alimentation électrique aérienne desservant le bâtiment (ou à proximité de celle‑ci), un très fort courant peut transiter par les câbles et équipements électriques dudit bâtiment. Ces composants n’étant pas conçus pour absorber autant d’énergie, ils peuvent surchauffer et s’endommager. Des arcs électriques peuvent également être générés. Ces dommages peuvent être comparables à ceux observés lorsqu’une injection de courant depuis une ligne moyenne ou haute tension survient. Dans certains cas (lors de multiples décharges intenses et rapprochées par exemple), même les protections comme les parafoudres peuvent subir des dommages.

  • Lors d’une enquête, les éléments suivants peuvent indiquer un impact sur la ligne électrique desservant le bâtiment :
    • Câbles électriques chauffés de l’intérieur ou sublimés par le passage du courant. Traces de carbonisation visibles à proximité;
    • Équipements électriques endommagés dans l’ensemble du bâtiment;
    • Dommages au niveau des protections du réseau électrique et/ou au niveau du transformateur desservant le bâtiment.

Figure 8 – Dommages aux installations d’Hydro-Québec

 

Impact indirect

Lors d’un impact indirect, une partie de l’énergie émise lors de l’impact peut migrer dans le bâtiment via le câble de mise à la terre. Ce câble peut alors surchauffer et des arcs électriques peuvent se produire. Dans certains cas, le courant peut également migrer par des câbles de communication (câble coaxial par exemple).

  • Lors d’une enquête, les éléments suivants peuvent indiquer un impact indirect :
    • Câbles de continuité des masses ou du neutre chauffés de l’intérieur par le passage du courant, plus rarement sublimés. Traces de carbonisation visibles à proximité;
    • Équipements électriques endommagés dans l’ensemble du bâtiment.

 

Conclusion

Lorsqu’il est soupçonné qu’un incendie puisse être relié à la foudre, il est recommandé d’obtenir un rapport de foudre qui listera les impacts détectés dans les environs du bâtiment, pendant la période de temps pertinente.

Si le rapport de foudre révèle que le bâtiment se trouve dans un secteur où des impacts ont été détectés, même si le bâtiment ne se trouve pas directement dans l’ellipse de confiance d’une décharge, ce scénario d’incendie est à considérer. Compte tenu de l’imprécision existant au niveau de la détection des décharges (seulement 70 % d’entre elles sont détectées), il n’est en effet pas possible de conclure de manière définitive en se basant uniquement sur le rapport de foudre. Celui-ci n’est qu’un élément additionnel qui sera pris en compte lors de l’analyse permettant de déterminer la cause probable de l’incendie.

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Par Bastien Velsch, ing., M. Ing. Origine, Cause et Propagation d’Icendie

2019-09-19T18:40:52+00:00By |Nouvelles|0 Comments