Ochrona odgromowa kabli

Główne zadanie można sformułować. Ma to na celu, po pierwsze, ochronę sieci przed burzami (głównie wyładowaniami atmosferycznymi), a po drugie, zrobienie tego bez szkody dla istniejących przewodów elektrycznych (i podłączonych do nich odbiorców). W takim przypadku często konieczne jest rozwiązanie „zabezpieczającego” problemu doprowadzenia urządzeń uziemiających i wyrównujących potencjał do normalnego stanu w rzeczywistej sieci dystrybucyjnej.

Podstawowe koncepcje

Jeśli mówimy o dokumentach, to ochrona odgromowa musi być zgodna z RD 34.21.122-87 „Instrukcje dotyczące urządzenia odgromowego budynków i budowli” oraz GOST R 50571.18-2000, GOST R 50571.19-2000, GOST R 50571.20-2000.

Oto warunki:

1. Bezpośrednie uderzenie pioruna — bezpośrednie zetknięcie się piorunochronu z budynkiem lub budowlą, któremu towarzyszy przepływ pioruna.
2. Wtórnym przejawem wyładowania atmosferycznego jest indukowanie się potencjałów na metalowych elementach konstrukcyjnych, urządzeniach, w otwartych obwodach metalowych, wywołane pobliskimi wyładowaniami atmosferycznymi i stwarzające zagrożenie iskrzenia w chronionym obiekcie.
3. Dryf wysokiego potencjału to przeniesienie potencjałów elektrycznych na chroniony budynek lub konstrukcję wzdłuż rozbudowanych połączeń metalowych (rurociągi podziemne i naziemne, kable itp.), które występują podczas bezpośrednich i bliskich uderzeń pioruna i stwarzają ryzyko iskrzenia w chronionym obiekcie .

Ochrona przed bezpośrednim uderzeniem pioruna jest trudna i kosztowna. Nie można umieścić piorunochronu nad każdym kablem (chociaż można całkowicie przejść na światłowód za pomocą niemetalowego kabla nośnego). Możemy mieć tylko nadzieję na znikome prawdopodobieństwo wystąpienia tak nieprzyjemnego zdarzenia. I znieść możliwość odparowania kabla i całkowitego przepalenia urządzeń końcowych (wraz z zabezpieczeniami).

Z drugiej strony, wysokie napięcie wstępne nie jest oczywiście zbyt niebezpieczne dla budynku mieszkalnego, a nie dla składowiska pyłu. W rzeczywistości czas trwania impulsu spowodowanego piorunem jest znacznie krótszy niż sekunda (za test przyjmuje się zwykle 60 milisekund lub 0,06 sekundy). Przekrój przewodów skrętki wynosi 0,4 mm. w związku z tym do wprowadzenia dużej energii będzie wymagane bardzo duże napięcie. To się niestety zdarza — tak samo jak bezpośrednie uderzenie pioruna w dach domu jest całkowicie możliwe.

Uszkodzenie typowego zasilacza krótkim skokiem wysokiego napięcia jest nierealne. Transformator po prostu nie wypuści go z uzwojenia pierwotnego. A przetwornik impulsów ma wystarczającą ochronę.

Przykładem jest okablowanie elektryczne na obszarach wiejskich — gdzie kable docierają do budynku drogą powietrzną i są oczywiście narażone na znaczne zakłócenia podczas burzy. Zwykle nie zapewnia się żadnej specjalnej ochrony (poza bezpiecznikami lub iskiernikami).Ale przypadki awarii urządzeń elektrycznych nie są zbyt częste (choć zdarzają się częściej niż w mieście).

Potencjalny system poziomowania.

Zatem największym praktycznym niebezpieczeństwem są wtórne przejawy wyładowań atmosferycznych (innymi słowy, przetworniki). W tym przypadku uderzającymi czynnikami będą:

• pojawienie się dużej różnicy potencjałów między przewodzącymi częściami sieci;
• indukcja wysokiego napięcia w długich przewodach (kable)

Ochrona przed tymi czynnikami to odpowiednio:

• wyrównanie potencjałów wszystkich części przewodzących (w najprostszym przypadku połączenie w jednym punkcie) i niska rezystancja pętli masy;
• ekranowanie kabli ekranowanych.

Zacznijmy od opisu systemu niwelacji potencjału – od tej podstawy, bez którego zastosowanie jakichkolwiek zabezpieczeń nie da pozytywnego rezultatu.

7.1.87. Przy wejściu do budynku należy wykonać system wyrównania potencjałów poprzez połączenie następujących części przewodzących:

• główny (bagażnik) przewód ochronny;
• główny (magazynowy) przewód uziemiający lub główny zacisk uziemiający;
• stalowe rury komunikacyjne budynków i między budynkami;
• metalowe elementy konstrukcji budowlanych, instalacje odgromowe, centralnego ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji. Takie części przewodzące muszą być ze sobą połączone przy wejściu do budynku.
• Zaleca się powtórzenie dodatkowych systemów wyrównania potencjałów podczas przenoszenia mocy.

7.1.88.Wszystkie dostępne części przewodzące stałych instalacji elektrycznych, części przewodzące osób trzecich oraz neutralne przewody ochronne wszystkich urządzeń elektrycznych (w tym gniazdek) muszą być podłączone do dodatkowego systemu wyrównania potencjałów...

Schemat uziemienia ekranu kabla, ochrony odgromowej i urządzeń aktywnych wg nowa edycja PUE należy wykonać w następujący sposób:

Uziemienia ekranów kablowych, odgromników i urządzeń aktywnych wg nowego wydania PUE

Podczas gdy stare wydanie przewidywało następujący schemat:

Uziemienia ekranów kabli, odgromników i urządzeń aktywnych w starym wydaniu PUE

Różnice, mimo całej ich zewnętrznej nieistotności, są dość fundamentalne. Na przykład dla skutecznej ochrony odgromowej urządzeń aktywnych pożądane jest, aby wszystkie potencjały oscylowały wokół jednej „masy” (również przy małej rezystancji uziemienia).

Niestety, w Rosji buduje się zbyt mało budynków według nowego, wydajniejszego PUE. I możemy śmiało powiedzieć - w naszych domach nie ma „ziemi”.

Co zrobić w tym przypadku? Są dwie opcje — przeprojektować całą sieć elektryczną w domu (opcja nierealna) lub wykorzystać to, co jest w miarę dostępne (ale jednocześnie pamiętać, do czego dążyć).

Uziemienie kabli i urządzeń.

Uziemienie sprzętu aktywnego jest zwykle łatwe. Jeśli jest to seria przemysłowa, prawdopodobnie jest do tego dedykowany terminal. Gorzej jest z tanimi modelami komputerów stacjonarnych — po prostu nie mają pojęcia „uziemienie” (a zatem nie ma nic do uziemienia). A większe ryzyko uszkodzenia jest w pełni rekompensowane niższą ceną.

Kwestia infrastruktury kablowej jest znacznie bardziej złożona.Jedynym elementem kabla, który można uziemić bez utraty użytecznego sygnału, jest ekran. Czy wskazane jest stosowanie takich kabli do układania „wentylatorów”? W odpowiedzi chciałbym tylko zacytować długi cytat:

W 1995 roku niezależne laboratorium przeprowadziło serię testów porównawczych ekranowanych i nieekranowanych systemów kablowych. Podobne testy przeprowadzono jesienią 1997 roku. Kontrolowany odcinek kabla o długości 10 metrów ułożono w komorze pochłaniającej echo, zabezpieczonej przed zakłóceniami zewnętrznymi. Jeden koniec linii był podłączony do koncentratora sieciowego 100Base-T, a drugi do karty sieciowej komputera PC. Część sterująca kabla była narażona na zakłócenia o natężeniu pola 3 V/m i 10 V/m w zakresie częstotliwości od 30 MHz do 200 MHz. Uzyskano dwa znaczące wyniki.

Po pierwsze, poziom zakłóceń w nieekranowanym kablu kategorii 5 okazuje się być 5-10 razy wyższy niż w kablu ekranowanym o napięciu pola RF 3 V / m. Po drugie, przy braku ruchu sieciowego, koncentrator sieciowy wykonany na kablu nieekranowanym wykazuje na niektórych częstotliwościach ponad 80% obciążenia sieci. Siła sygnału protokołu 100Base-T powyżej 60 MHz jest bardzo niska, ale bardzo ważna dla odzyskiwania kształtu fali.Jednak nawet przy zakłóceniach powyżej 100 MHz nieekranowany system nie przeszedł testu. Jednocześnie odnotowano spadek prędkości transmisji danych o dwa rzędy wielkości.

Systemy kabli ekranowanych pomyślnie przeszły wszystkie testy, ale skuteczne uziemienie jest niezbędne do ich pomyślnego działania.

W tym miejscu należy zwrócić uwagę na ważną kwestię.W tradycyjnym SCS uziemienie jest wykonywane na całej długości linii — w sposób ciągły od jednego portu urządzeń aktywnych do drugiego (chociaż teoretycznie uziemienie powinno być zapewnione w jednym punkcie). Właściwe uziemienie dużej rozproszonej sieci jest niezwykle trudne, a większość instalatorów generalnie nie używa kabli ekranowanych.

W sieciach „domowych” nie należy mówić o uziemieniu sieci, ale o uziemieniu poszczególnych linii. Te. O każdej linii można myśleć jak o nieekranowanej skrętce umieszczonej w metalowej rurce (w końcu ekran ma za zadanie chronić „powietrzną” część linii).

To znacznie upraszcza sprawę. W rezultacie użycie kabla ekranowanego jest więcej niż zalecane. Ale tylko z dobrym uziemieniem przy wejściu do budynku. Zaleca się wykonanie tego z obu stron według następującej zasady:

Uziemienie ekranu kabla

Z jednej strony wykonywane jest „martwe” uziemienie. Z drugiej strony poprzez izolację galwaniczną (iskiernik, kondensator, iskiernik). W przypadku prostego uziemienia po obu stronach, w zamkniętym obwodzie elektrycznym między budynkami mogą wystąpić niepożądane prądy wyrównawcze i/lub zwarcia błądzące.

Idealnie byłoby go uziemić osobnym przewodem o przyzwoitym przekroju do piwnicy domu i tam podłączyć bezpośrednio do szyny ekwipotencjalnej. W praktyce jednak wystarczy użyć najbliższego zera ochronnego.Jednocześnie zmniejsza się skuteczność ochrony odgromowej sieci, ale niezbyt znacząco, tylko nieznacznie (raczej w teorii niż w praktyce) wzrasta prawdopodobieństwo uszkodzenia odbiorników energii elektrycznej w domu od zwiększonego potencjału.