IEC TR 61000-5-3:1999

RAPPORT CEI
TECHNIQUE IEC
TR 61000-5-3
TECHNICAL
Première édition
REPORT
First edition
1999-07
PUBLICATION FONDAMENTALE EN CEM
BASIC EMC PUBLICATION
Compatibilité électromagnétique (CEM) –
Partie 5-3:
Guides d'installation et d'atténuation –
Concepts de protection IEMN-HA
Electromagnetic compatibility (EMC) –
Part 5-3:
Installation and mitigation guidelines –
HEMP protection concepts
Numéro de référence
Reference number
IEC/TR 61000-5-3:1999
Numéros des publications Numbering
Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are
sont numérotées à partir de 60000. issued with a designation in the 60000 series.
Publications consolidées Consolidated publications
Les versions consolidées de certaines publications de Consolidated versions of some IEC publications
la CEI incorporant les amendements sont disponibles. including amendments are available. For example,
Par exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to
indiquent respectivement la publication de base, la the base publication, the base publication incor-
publication de base incorporant l’amendement 1, et la porating amendment 1 and the base publication
publication de base incorporant les amendements 1 incorporating amendments 1 and 2.
et 2.
Validité de la présente publication Validity of this publication
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état under constant review by the IEC, thus ensuring that
actuel de la technique. the content reflects current technology.
Des renseignements relatifs à la date de reconfir- Information relating to the date of the reconfirmation
mation de la publication sont disponibles dans le of the publication is available in the IEC catalogue.
Catalogue de la CEI.
Les renseignements relatifs à des questions à l’étude et Information on the subjects under consideration and
des travaux en cours entrepris par le comité technique work in progress undertaken by the technical
qui a établi cette publication, ainsi que la liste des committee which has prepared this publication, as well
publications établies, se trouvent dans les documents ci- as the list of publications issued, is to be found at the
dessous: following IEC sources:
• «Site web» de la CEI* • IEC web site*
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Publié annuellement et mis à jour Published yearly with regular updates
régulièrement (On-line catalogue)*
(Catalogue en ligne)*
• Bulletin de la CEI
• IEC Bulletin
Disponible à la fois au «site web» de la CEI*
Available both at the IEC web site* and
et comme périodique imprimé
as a printed periodical
Terminologie, symboles graphiques
Terminology, graphical and letter
et littéraux
symbols
En ce qui concerne la terminologie générale, le lecteur
For general terminology, readers are referred to
se reportera à la CEI 60050: Vocabulaire Electro-
IEC 60050: International Electrotechnical Vocabulary
technique International (VEI).
(IEV).
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux
For graphical symbols, and letter symbols and signs
et les signes d'usage général approuvés par la CEI, le
approved by the IEC for general use, readers are
lecteur consultera la CEI 60027: Symboles littéraux à
referred to publications IEC 60027: Letter symbols to
utiliser en électrotechnique, la CEI 60417: Symboles
be used in electrical technology, IEC 60417: Graphical
graphiques utilisables sur le matériel. Index, relevé et
symbols for use on equipment. Index, survey and
compilation des feuilles individuelles, et la CEI 60617:
compilation of the single sheets and IEC 60617:
Symboles graphiques pour schémas.
Graphical symbols for diagrams.
* Voir adresse «site web» sur la page de titre.
* See web site address on title page.

RAPPORT CEI
TECHNIQUE IEC
TR 61000-5-3
TECHNICAL
Première édition
REPORT
First edition
1999-07
PUBLICATION FONDAMENTALE EN CEM
BASIC EMC PUBLICATION
Compatibilité électromagnétique (CEM) –
Partie 5-3:
Guides d'installation et d'atténuation –
Concepts de protection IEMN-HA
Electromagnetic compatibility (EMC) –
Part 5-3:
Installation and mitigation guidelines –
HEMP protection concepts
 IEC 1999 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni No part of this publication may be reproduced or utilized in
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, any form or by any means, electronic or mechanical,
électronique ou mécanique, y compris la photo-copie et les including photocopying and microfilm, without permission in
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– 2 – TR 61000-5-3 © CEI:1999
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 6
INTRODUCTION .8
Articles
1 Domaine d’application . 10
2 Documents de référence . 10
3 Définitions. 12
4 Généralités .12
5 Principes de protection. 14
5.1 Généralités . 14
5.2 Zonage . 14
5.3 Protection contre les perturbations rayonnées . 16
5.4 Protection contre les perturbations conduites . 16
5.5 Guides de câblage et d'installation . 18
5.5.1 Points d'entrée . 18
5.5.2 Principes de câblage . 18
5.5.3 Câbles . 20
5.6 Relation entre les principes de protection contre l’IEMN-HA et contre la foudre. 20
5.6.1 Sources d'IEMN-HA et de foudre . 22
5.6.2 Protections contre l’IEMN-HA et la foudre . 22
5.6.3 Examen des deux types d'environnement . 24
6 Sélection des composants. 26
6.1 Sélection des composants du circuit. 26
6.2 Sélection des dispositifs de protection contre les perturbations rayonnées . 28
6.3 Sélection des dispositifs de protection contre les perturbations conduites . 28
6.3.1 Généralités . 28
6.3.2 Catégories de dispositifs . 28
6.3.3 Protection d'interfaces de ligne types. 36
7 Principes de protection. 42
7.1 Considérations générales. 42
7.2 Considérations topologiques . 42
7.3 Définition des principes de protection . 44
7.3.1 Principes de protection des bâtiments . 44
7.3.2 Principes de protection des enceintes blindées . 46
8 Comparaison entre les mesures de protection contre les perturbations conduites
dues à l’IEMN-HA et les impulsions électromagnétiques dues à la foudre (IEMF) . 48
8.1 Généralités . 48
8.2 Courant de crête î . 48
8.3 di/dt maximal . 50
8.4 du/dt maximal . 50
8.5 Intégrale i × dt. 50
8.6 Intégrale i × dt. 50
8.7 Durée à mi-valeur . 52
8.8 Conclusions sur la comparaison entre la protection IEMN-HA et la protection IEMF . 52

TR 61000-5-3 © IEC:1999 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 7
INTRODUCTION .9
Clause
1 Scope . 11
2 Reference documents . 11
3 Definitions. 13
4 General. 13
5 Protection principles. 15
5.1 General. 15
5.2 Zoning . 15
5.3 Protection against radiated disturbance . 17
5.4 Protection against conducted disturbance. 17
5.5 Wiring and installation guidelines . 19
5.5.1 Points of entry. 19
5.5.2 Wiring concepts . 19
5.5.3 Cables . 21
5.6 Relation between HEMP and lightning protection principles . 21
5.6.1 HEMP and lightning sources. 23
5.6.2 HEMP and lightning protections . 23
5.6.3 Discussion on the two types of environment. 25
6 Component selection. 27
6.1 Selection of circuit components . 27
6.2 Selection of protective devices against radiated disturbance . 29
6.3 Selection of protective devices against conducted disturbance. 29
6.3.1 General. 29
6.3.2 Device categories. 29
6.3.3 Protection of typical line interfaces . 37
7 Protection concepts. 43
7.1 General considerations . 43
7.2 Topological considerations . 43
7.3 Definition of protection concepts. 45
7.3.1 Building protection concepts . 45
7.3.2 Protection concepts for shielded enclosures . 47
8 Comparison of protection measures against conducted disturbances due to HEMP and
lightning electromagnetic pulse (LEMP) . 49
8.1 General. 49
8.2 Peak current î . 49
8.3 Maximum di/dt . 51
8.4 Maximum du/dt . 51
8.5 Integral i × dt. 51
8.6 Integral i × dt. 51
8.7 Time to half-value . 53
8.8 Conclusions on the comparisons between HEMP and LEMP protection. 53

– 4 – TR 61000-5-3 © CEI:1999
Pages
Annexe A Environnements de rayonnement dus à l’IEMN-HA initiale et à la foudre. 54
Annexe B Installation montrant l'utilisation d'un transformateur de répartition avec
enroulement primaire connecté en triangle . 74
Annexe C Caractéristiques des mesures de protection du point de vue des transmissions. 76
Figure 1 – Exemple de pénétrations de perturbations rayonnées et conduites
à travers une double barrière de protection . 14
Figure 2 – Tension et intensité traversant un parafoudre à gaz pendant une onde de choc . 18
Figure 3 – Principes de câblage. 20
Figure 4 – Circuit de protection type. 34
Figure 5 – Dispositif empêchant le rayonnement du courant de choc dans la zone protégée . 52
Tableau 1 – Principes de protection des bâtiments. 44
Tableau 2 – Principes de protection des enceintes blindées . 46
Tableau 3 – Formes d'ondes de courant de foudre et d'IEMN-HA utilisables pour des essais. 48

TR 61000-5-3 © IEC:1999 – 5 –
Page
Annex A Early-time HEMP and lightning radiated environments. 55
Annex B Arrangement showing the use of a distribution transformer with a primary delta
winding . 75
Annex C Transmission characteristics of protective measures . 77
Figure 1 – Example of penetration of radiated and conducted disturbances through
a two-barrier protection. . 15
Figure 2 – Voltage and current flowing through a gas arrester during a surge event. 19
Figure 3 – Concepts for wiring systems. 21
Figure 4 – Typical protection circuit. 35
Figure 5 – Solution to prevent surge current from radiating into protected area. 53
Table 1 – Building protection concepts. 45
Table 2 – Protection concepts for shielded enclosures . 47
Table 3 – Lightning and HEMP current waveforms which can be used for tests. 49

– 6 – TR 61000-5-3 © CEI:1999
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
COMPATIBILITÉ ÉLECTROMAGNÉTIQUE (CEM) –
Partie 5-3: Guides d'installation et d'atténuation –
Concepts de protection IEMN-HA
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Électrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation
Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, rapports techniques, spécifications techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités
nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent rapport technique peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La tâche principale des comités d’études de la CEI est l’élaboration des Normes inter-
nationales. Toutefois, un comité d’études peut proposer la publication d’un rapport technique
lorsqu’il a réuni des données de nature différente de celles qui sont normalement publiées
comme Normes internationales, cela pouvant comprendre, par exemple, des informations sur
l’état de la technique.
Un rapport technique ne doit pas nécessairement être révisé avant que les données qu’il
contient ne soient plus jugées valables ou utiles par le groupe de maintenance.
La CEI 61000-5-3 qui est un rapport technique, a été établie par le sous-comité 77C: Immunité
à l’impulsion électromagnétique nucléaire à haute altitude (IEMN-HA), du comité d’études 77
de la CEI: Compatibilité électromagnétique.
Elle a le statut de publication fondamentale en CEM conformément au Guide 107 de la CEI.
Le texte de ce rapport technique est issu des documents suivants:
Projet d’enquête Rapport de vote
77C/58/CDV 77C/69/RVC
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de ce rapport technique.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Ce document, purement informatif, ne doit pas être considéré comme une Norme inter-
nationale.
TR 61000-5-3 © IEC:1999 – 7 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY (EMC) –
Part 5-3: Installation and mitigation guidelines –
HEMP protection concepts
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical reports, technical specifications or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this technical report may be the subject of
patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
The main task of IEC technical committees is to prepare International Standards. However, a
technical committee may propose the publication of a technical report when it has collected
data of a different kind from that which is normally published as an International Standard, for
example "state of the art".
Technical reports do not necessarily have to be reviewed until the data they provide are
considered to be no longer valid or useful by the maintenance team.
IEC 61000-5-3, which is a technical report, has been prepared by subcommittee 77C: Immunity
to high altitude nuclear electromagnetic pulse (HEMP), of IEC technical committee 77:
Electromagnetic compatibility.
It has the status of a basic EMC publication in accordance with IEC Guide 107.
The text of this technical report is based on the following documents:
Enquiry draft Report on voting
77C/58/CDV 77C/69/RVC
Full information on the voting for the approval of this technical report can be found in the report
on voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC directives, Part 3.
This document, which is purely informative is not to be regarded as an International Standard.

– 8 – TR 61000-5-3 © CEI:1999
INTRODUCTION
La CEI 61000-5 fait partie de la série de normes 61000 de la CEI, selon la répartition suivante:
Partie 1: Généralités
Considérations générales (introduction, principes fondamentaux)
Définitions, terminologies
Partie 2: Environnement
Description de l’environnement
Classification de l’environnement
Niveaux de compatibilité
Partie 3: Limites
Limites d’émission
Limites d’immunité (dans la mesure où ces limites ne relèvent pas des comités de produits)
Partie 4: Techniques d’essai et de mesure
Techniques de mesure
Techniques d’essai
Partie 5: Guides d’installation et d’atténuation
Guide d’installation
Méthodes et dispositifs d'atténuation
Partie 6: Normes génériques
Partie 9: Divers
TR 61000-5-3 © IEC:1999 – 9 –
INTRODUCTION
IEC 61000-5 is a part of the IEC 61000 series, according to the following structure:
Part 1: General
General considerations (introduction, fundamental principles)
Definitions, terminology
Part 2: Environment
Description of the environment
Classification of the environment
Compatibility levels
Part 3: Limits
Emission limits
Immunity limits (in so far as these limits do not fall under the responsibility of the product
committees)
Part 4: Testing and measurement techniques
Measurement techniques
Testing techniques
Part 5: Installation and mitigation guidelines
Installation guidelines
Mitigation methods and devices
Part 6: Generic standards
Part 9: Miscellaneous
– 10 – TR 61000-5-3 © CEI:1999
COMPATIBILITÉ ÉLECTROMAGNÉTIQUE (CEM) –
Partie 5-3: Guides d'installation et d'atténuation –
Concepts de protection IEMN-HA
1 Domaine d’application
La présente partie de la CEI 61000 définit et donne des informations sur les principes de
protection contre les impulsions électromagnétiques dues aux explosions nucléaires à haute
altitude et désignées ci-après par IEMN-HA.
L'objet de ce rapport technique est de fournir des éléments permettant
– de mettre au point un système de protection adéquat des bâtiments publics contre l’IEMN-
HA;
– d'évaluer les systèmes de protection existants en tenant compte des contraintes imposées
par l’IEMN-HA;
– de comparer les spécifications de protection contre la foudre et contre l’IEMN-HA pour
déterminer si elles peuvent être combinées à faible coût;
– de souligner les différences entre les prescriptions de protection contre l’IEMN-HA et les
prescriptions de protection contre la foudre pour permettre d'évaluer les conséquences de
l’IEMN-HA quand aucune mesure de protection supplémentaire n'est prise, hormis celles
concernant la foudre.
2 Documents de référence
CEI 60050(161):1990, Vocabulaire électrotechnique international (VEI) – Chapitre 161:
Compatibilité électromagnétique
CEI 60060-2:1994, Techniques des essais à haute tension – Partie 2: Systèmes de mesure
CEI 60099-1:1991, Parafoudres – Partie 1: Parafoudres à résistance variable avec éclateurs
pour réseaux à courant alternatif
CEI 61000-2-9:1996, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 2: Environnement-
Section 9: Description de l’environnement IEMN-HA – Perturbations radiantes. Publication
fondamentale en CEM
CEI 61000-2-10:1998, Compatibilité électromagnétique (CEM ) – Partie 2-10: Environnement –
Description de l’environnement IEMN-HA – Perturbations conduites. Publication fondamentale
en CEM
CEI 61000-2-11, Compatibilité électromagnétique (CEM ) – Partie 2-11: Environnement –
1)
Classification de l’environnement IEMN-HA
CEI 61000-4-5:1995, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 4: Techniques d’essai et
de mesure – Section 5: Essai d’immunité aux ondes de choc
___________
1)
A publier.
TR 61000-5-3 © IEC:1999 – 11 –
ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY (EMC) –
Part 5-3: Installation and mitigation guidelines –
HEMP protection concepts
1 Scope
This part of IEC 61000 defines and gives information on protection concepts against
electromagnetic pulse due to a high altitude nuclear explosion (denoted in what follows by the
abbreviation HEMP).
The aim of this technical report is to provide elements for
– the design of an adequate protection for civil facilities against HEMP;
– the evaluation of already existing protections with respect to stresses imposed by HEMP;
– the comparison of the requirements of HEMP and lightning protection in order to show if
they can be combined at low cost;
– an emphasis of the differences between the requirements of HEMP and lightning protection
in order to permit an evaluation of the consequences of HEMP when no additional
measures are taken beyond existing lightning protection.
2 Reference documents
IEC 60050(161):1990, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Chapter 161:
Electromagnetic compatibility
IEC 60060-2:1994, High voltage test techniques – Part 2: Measuring systems
IEC 60099-1:1991, Surge arresters – Part 1: Non-linear resistor type gapped arresters for a.c.
systems
IEC 61000-2-9:1996, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 2: Environment – Section 9:
Description of HEMP environment – Radiated disturbance. Basic EMC publication
IEC 61000-2-10:1998, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 2-10: Environment –
Description of HEMP environment – Conducted disturbance. Basic EMC publication
IEC 61000-2-11, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 2-11: Environment – Description
1)
of HEMP environment – Classification of HEMP environments
IEC 61000-4-5:1995, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4: Testing and measurement
techniques – Section 5: Surge immunity test
___________
1)
To be published.
– 12 – TR 61000-5-3 © CEI:1999
CEI 61000-4-23, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 4-23: Techniques d'essai et
de mesure – Méthodes d'essais pour les dispositifs de protection pour les perturbations
1)
rayonnées IEMN-HA. Publication fondamentale en CEM
CEI 61000-4-24:1997, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 4: Techniques d’essai et
de mesure – Section 24: Méthodes d'essai pour les dispositifs de protection pour perturbations
conduites IEMN-HA. Publication fondamentale en CEM
CEI 61000-4-25, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 4-25: Techniques d'essai et
de mesure – Prescriptions IEMN-HA et méthodes d'essai pour l'équipement et les systèmes.
1)
Publication fondamentale en CEM
CEI/TR 61000-5-4:1996, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 5: Guide d’installation
et d’atténuation – Section 4: Immunité à l’IEMN-HA – Spécifications des dispositifs de
protection contre les perturbations rayonnées dues à l’IEMN-HA. Publication fondamentale en
CEM
CEI 61000-5-5:1996, Compatibilité électromagnétique (CEM) – Partie 5: Guides d’installation et
d’atténuation – Section 5: Spécification des dispositifs de protection pour perturbations
conduites IEMN-HA. Publication fondamentale en CEM
CEI 61312-1:1995, Protection contre l’impulsion électromagnétique générée par la foudre –
Partie 1: Principes généraux
3 Définitions
Pour les besoins du présent rapport technique, les définitions de la CEI 60050(161) ainsi que
les définitions suivantes s’appliquent.
3.1
barrière électromagnétique
surface qui, d'un point de vue topologique, est close pour empêcher ou limiter l'entrée de
champs électromagnétiques et de transitoires de conduction. La barrière est constituée par le
traitement de la surface du blindage et des points d'entrée; elle enveloppe le volume protégé
3.2
pénétration
passage d'énergie électromagnétique d'un volume dans un autre à travers une barrière
électromagnétique, qui peut se faire de différentes façons: diffusion à travers la barrière, par
les ouvertures et par les conducteurs reliant les deux volumes (fils, câbles, conduites,
tuyauteries, canalisations, etc.)
4 Généralités
L’IEMN-HA est étudiée, d’un point de vue environnemental, à l’article 3 de la CEI 61000-2-9 et
de la CEI 61000-2-10.
L’étude des principes de protection entraîne l’examen des procédures de blindage des
bâtiments, des matériels et de leurs interconnexions (lignes et câbles de transmission). Le
terme «blindage» est utilisé ici dans son sens le plus général, c’est-à-dire cages, armoires,
câbles blindés, filtres et parasurtenseurs.
___________
1)
A publier.
TR 61000-5-3 © IEC:1999 – 13 –
IEC 61000-4-23, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-23: Testing and measurement
techniques – Test methods for protective devices for HEMP and other radiated disturbance.
1)
Basic EMC publication
IEC 61000-4-24:1997, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4: Testing and measurement
techniques – Section 24: Test methods for protective devices for HEMP conducted
disturbances. Basic EMC publication.
IEC 61000-4-25, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-25: Testing and measurement
techniques – HEMP requirements and test methods for equipment and systems. Basic EMC
1)
Publication
IEC/TR 61000-5-4:1996, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 5: Installation and
mitigation guidelines – Section 4: Immunity to HEMP – Specification for protective devices
against HEMP radiated disturbance. Basic EMC Publication
IEC 61000-5-5:1996, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 5: Installation and mitigation
guidelines – Section 5: Specification of protective devices for HEMP conducted disturbance.
Basic EMC Publication
IEC 61312-1:1995, Protection against lightning electromagnetic impulse – Part 1: General
principles
3 Definitions
For the purpose of this technical report, the definitions of IEC 60050(161) together with the
following definitions apply.
3.1
electromagnetic barrier
topologically closed surface made to prevent or limit EM fields and conducted transients from
entering the enclosed space. The barrier consists of the shield surface and points-of-entry
treatments and encloses the protected volume
3.2
penetration
transfer of electromagnetic energy through an electromagnetic barrier from one volume to
another. This can take place in different ways: by diffusion through the barrier, through
apertures and through conductors connecting the two volumes (wires, cables, conduits, pipes,
ducts, etc.)
4 General
The subject of HEMP is covered from an environmental point of view in clause 3 of
IEC 61000-2-9 and IEC 61000-2-10.
The discussion of the protection concepts refers to shielding procedures for buildings,
equipments and connections between them (transmission lines and cables). The term
"shielding" is used here in its more general sense, i.e. cages, cabinets, shielded cables,
filtering and surge suppressors.
___________
1)
To be published.
– 14 – TR 61000-5-3 © CEI:1999
5 Principes de protection
5.1 Généralités
Ce paragraphe traite des principes généraux de protection appliqués pour la plupart des
méthodes de protection définies à l’article 7.
Dans les zones protégées (bâtiments, installations, systèmes ou matériels), deux grandes
sources de perturbations sont à prévoir: le rayonnement électromagnétique direct (pertur-
bations rayonnées) et la pénétration par conduction de surtensions et de surintensités
(perturbations conduites) (voir figure 1).
E  H
E, H
re
1 barrière
1st barrier
(blindage)
(building)
E, H
E  H
e
2 barrière
2nd barrier
(blindage)
(shielding)
Matériel
Equipment
Pénétration conduite avec
Conducted penetration with
parasurtenseur
lightning protection
Protection contre
EMI protection
Lightning
les interférences
& EMI protection
électromagnétiques
IEC  801/99
Figure 1 – Exemple de pénétrations de perturbations rayonnées et conduites
à travers une double barrière de protection
La figure 1 montre un exemple d'installation protégée par deux barrières. Les perturbations
rayonnées peuvent être atténuées par des éléments de construction (béton, barres nervurées et
autres éléments métalliques, etc.) ou par la mise en place de blindages métalliques spécialement
prévus à cet effet. La protection contre les perturbations conduites pénétrant par les lignes
entrantes ou sortantes peut être obtenue par la mise en court-circuit momentanée de la ligne
allant vers le blindage, par la réduction de la largeur de la bande de fréquences ou par l'asso-
ciation de ces deux méthodes (parasurtenseurs et filtres, par exemple). De nombreux bâtiments
sont déjà équipés de cette façon pour se protéger de la foudre. Comme indiqué plus loin, on doit
vérifier qu'ils répondent, au moins en partie, à la nécessité de se protéger contre l’IEMN-HA. Les
parasurtenseurs sont des éléments non linéaires. Au-dessous d'une certaine tension, leur
résistance se trouve dans la plage des mégohms; à l'état passant, elle peut devenir inférieure à
1 mΩ. L'efficacité des parasurtenseurs ne peut donc ni être exprimée en décibels ni être
directement comparée à l’efficacité du blindage. Les pertes d'insertion d'un filtre de ligne et
l'atténuation de rayonnement d’un écran correspondent également à deux phénomènes très
différents. Il convient cependant de souligner que, si la tension (ou énergie) résiduelle d'une ligne
dans la zone protégée est comparable à la tension (ou énergie) pouvant être induite sur cette
ligne par les champs qui pénètrent à travers le blindage, toute réduction supplémentaire de la
tension (ou énergie) conduite n'apportera pas d'amélioration notable.
5.2 Zonage
Dans un système très étendu dans l'espace, il est parfois souhaitable de définir des zones
présentant des niveaux de perturbation différents, cela parce que certaines parties du système
ne sont pas essentielles et n'ont donc pas besoin d'être protégées ou parce qu'elles sont
moins sensibles que d'autres. Un zonage correct implique que dans une zone donnée, il y ait
une protection suffisante contre la pénétration pour que la perturbation résiduelle conduite et la
perturbation rayonnée soient comparables et qu’aucune ne soit plus élevée. Le paragraphe 5.2
de la CEI 61000-5-6 définit le zonage et classe les zones de protection d’un point de vue de la
CEM. Cette comparaison n'est réalisable que si on compare la sensibilité d'un matériel donné

TR 61000-5-3 © IEC:1999 – 15 –
5 Protection principles
5.1 General
This subclause deals with general protection principles that can be applied to most of the
protection concepts as defined in clause 7.
In protected areas (buildings, installations, systems or equipment), two main sources of
disturbance – direct electromagnetic radiation (radiated disturbance) and conducted pene-
tration of voltage and current surges (conducted disturbance) – are foreseen (see figure 1).
E, H
E  H
st
1st barrier
1 barrier
(building)
E, H (shielding)
E  H
2nd band rrier
2 barrier
(shielding)
(shielding)
EquiEquipmpmentent
Conducted penetration with
Conducted penetration with
lightning protection
lightning protection
EMI protection
EMI protection
Lightning
IEC  801/99
& EMI protection
Figure 1 – Example of penetration of radiated and conducted disturbances
through a two-barrier protection
This figure shows an example of an installation protected by two barriers. The radiated
disturbance may be attenuated by construction elements of buildings (concrete, rebars and
other metal parts, etc.) or by metal shields installed specifically for this purpose. Protection
against conducted disturbances penetrating via incoming and outgoing lines may be achieved
by momentarily short-circuiting the line to the shield, by frequency bandwidth limitation or by
combinations of both (e.g. surge protectors plus filters). Very often, such protection already
exists in many buildings against lightning. As discussed below, a check shall be performed to
decide if the lightning protection complies at least partially with the needs for protection against
HEMP. Surge protectors are extremely non-linear elements. Below a certain voltage, their
resistance is in the megohm range but during conduction it may be down to less than 1 mΩ.
Their effectiveness cannot therefore be expressed in decibels or directly compared to shield
effectiveness. The insertion loss of a line filter and the radiation attenuation of a shield also
describe two completely different items. Nevertheless, it should be noted that, when the
residual voltage (or energy) on a line in the protected area is comparable to the voltage (or
energy) that can be induced on the line by fields penetrating the shield, further reduction of the
conducted voltage (or energy) will not be very beneficial.
5.2 Zoning
In a spatially extended system, it may be advisable to define zones of different disturbance
levels. One reason for this may be that parts of the system are not essential and therefore do
not need to be protected, or that some parts of the system are not as susceptible as others.
Correct zoning implies that sufficient penetration protection be applied to make the residual
conducted disturbance comparable to the radiated disturbance within a zone, so that
conducted interference is not a dominant disturbance within the zone. A definition of zoning
and a classification of protection zones from an EMC point of view is given in 5.2 of
IEC 61000-5-6. This comparison can be performed only by comparing the susceptibility of a

– 16 – TR 61000-5-3 © CEI:1999
à chaque type de perturbation. La susceptibilité du matériel peut être déterminée à l'aide
d'essais spécifiques décrits dans la CEI 61000-4-25, mais la comparaison n'est pas facile car
le matériel peut être plus ou moins sensible à un type de perturbation.
La limite d'une zone est définie par une structure mécanique (mur en béton, structure nervurée
ou blindage métallique plein) permettant une certaine atténuation du rayonnement dont la
valeur par rapport au degré de protection est définie à l’article 7. Les lignes traversant les
limites entre les zones doivent être protégées contre les perturbations conduites à tous les
points d'entrée. Si une ligne traverse plusieurs frontières, les dispositifs de protection doivent
être coordonnés conformément aux indications de 6.3.3.6. Si le blindage est imparfait, c'est-à-
dire si son atténuation moyenne est inférieure à 40 dB entre 14 kHz et 1 GHz environ (voir
également la CEI 61000-5-4), on doit vérifier que les courants de blindage ne rayonnent pas
dans la zone et ne créent pas de chutes de tension inductives entre les différents points
d'entrée. Dans ce cas, il est préférable d'avoir un seul point d'entrée (point d’entrée unique)
par zone.
5.3 Protection contre les perturbations rayonnées
Un des rôles d'un blindage est d'atténuer le rayonnement en champ libre et d'empêcher la
pénétration du rayonnement dû aux courants de ligne et de blindage dans la zone protégée. Ce
dernier point est très important dans le cas de blindages imparfaits. Les structures mécaniques
telles que les murs en béton, les treillis métalliques et les éléments de construction métalliques
peuvent contribuer à l'atténuation totale de champ si elles sont correctement intégrées dans un
concept de protection multiple. L'utilisation optimale de ces structures n'est possible qu'à
condition
...