Protecție la trăsnet prin cablu

Sarcina principală poate fi formulată. Aceasta este, în primul rând, pentru a proteja rețeaua de furtuni (în principal descărcări electrice atmosferice) și, în al doilea rând, pentru a face acest lucru fără a afecta firele electrice existente (și consumatorii conectați la aceasta). În acest caz, este adesea necesară rezolvarea problemei „colaterale” de aducere a dispozitivelor de împământare și de egalizare a potențialului la starea normală într-o rețea de distribuție reală.

Noțiuni de bază

Dacă vorbim despre documente, atunci protecția împotriva trăsnetului trebuie să respecte RD 34.21.122-87 „Instrucțiuni pentru dispozitivul de protecție împotriva trăsnetului a clădirilor și structurilor” și GOST R 50571.18-2000, GOST R 50571.19-2000, GOST R 50571.20-20.

Iata conditiile:

1. Lovitură directă de trăsnet - contactul direct al paratrăsnetului cu o clădire sau o structură, însoțit de fluxul de fulgere prin aceasta.
2. Manifestarea secundară a trăsnetului este inducerea de potențiale pe elementele structurale metalice, echipamente, în circuitele metalice deschise cauzate de descărcările de trăsnet din apropiere și crearea unui risc de scântei în obiectul protejat.
3. Deriva de potențial ridicat este transferul potențialelor electrice către clădirea sau structura protejată de-a lungul comunicațiilor metalice extinse (conducte subterane și de pământ, cabluri etc.), care apar în timpul loviturilor directe și apropiate ale trăsnetului și creează riscul apariției scânteilor în obiectul protejat. .

Este dificil și costisitor să se protejeze împotriva unui fulger direct. Un paratrăsnet nu poate fi plasat peste fiecare cablu (deși puteți trece complet la fibră optică cu un cablu de sprijin nemetalic). Nu putem decât să sperăm la probabilitatea neglijabilă a unui astfel de eveniment neplăcut. Și îndurați posibilitatea de vaporizare a cablului și arderea completă a echipamentului terminal (împreună cu protecțiile).

Pe de altă parte, o părtinire cu potențial ridicat nu este prea periculoasă, desigur, pentru o clădire rezidențială, nu pentru un depozit de praf. De fapt, durata pulsului cauzat de fulger este mult mai mică de o secundă (60 de milisecunde sau 0,06 secunde sunt de obicei luate ca test). Secțiunea transversală a firelor de perechi răsucite este de 0,4 mm. în consecință, va fi necesară o tensiune foarte mare pentru a introduce energie mare. Acest lucru se întâmplă, din păcate, la fel cum este cu totul posibil ca un fulger direct să lovească acoperișul unei case.

Nu este realist să deteriorați o sursă de alimentare tipică cu un vârf scurt de înaltă tensiune. Pur și simplu, transformatorul nu îl va lăsa să iasă din înfășurarea primară. Iar convertorul de impulsuri are suficientă protecție.

Un exemplu este cablarea electrică în zonele rurale, unde cablurile ajung în clădire prin aer și, desigur, sunt supuse unor întreruperi semnificative în timpul furtunilor. În mod normal, nu este asigurată nicio protecție specială (altele decât siguranțele sau eclatoarele).Dar cazurile de defectare a aparatelor electrice nu sunt foarte frecvente (deși se întâmplă mai des decât în ​​oraș).

Sistem de nivelare a potențialului.

Astfel, cel mai mare pericol practic îl reprezintă manifestările secundare ale fulgerelor (cu alte cuvinte, pickup-uri). În acest caz, factorii izbitori vor fi:

• apariția unei mari diferențe de potențial între părțile conductoare ale rețelei;
• inducție de înaltă tensiune în fire lungi (cabluri)

Protecția împotriva acestor factori este, respectiv:

• egalizarea potențialelor tuturor părților conductoare (în cel mai simplu caz - conexiune la un punct) și rezistența scăzută a buclei de masă;
• ecranarea cablurilor ecranate.

Să începem cu o descriere a potențialului sistem de nivelare - pe această bază, fără de care utilizarea oricăror dispozitive de protecție nu va da un rezultat pozitiv.

7.1.87. La intrarea în clădire, trebuie realizat un sistem de legătură echipotențială prin combinarea următoarelor părți conductoare:

• principal (portbag) conductor de protectie;
• cablul de împământare principal (trunchi) sau clemă de împământare principală;
• țevi de oțel de comunicații ale clădirilor și între clădiri;
• piese metalice ale structurilor clădirilor, paratrăsnet, încălzire centrală, sisteme de ventilație și aer condiționat. Astfel de părți conductoare trebuie să fie interconectate la intrarea în clădire.
• Se recomandă ca sistemele de echipotențial suplimentare să fie repetate în timpul transferului de putere.

7.1.88.Toate părțile conductoare expuse ale instalațiilor electrice fixe, părțile conductoare ale terților și conductoarele neutre de protecție a tuturor echipamentelor electrice (inclusiv prizele) trebuie conectate la sistemul suplimentar de legătură echipotențială...

Împământarea schematică a ecranului cablului, protecție împotriva trăsnetului și echipament activ conform noua ediție a PUE ar trebui făcut după cum urmează:

Legarea la pământ a ecranelor de cabluri, a paratrăsnetului și a echipamentelor active conform noii ediții PUE

În timp ce ediția veche prevedea următoarea schemă:

Legarea la pământ a ecranelor cablurilor, paratrăsnetelor și echipamentelor active în vechea ediție a PUE

Diferențele, cu toată nesemnificația lor externă, sunt destul de fundamentale. De exemplu, pentru o protecție eficientă împotriva trăsnetului a echipamentelor active, este de dorit ca toate potențialele să oscileze în jurul unui singur „sol” (de asemenea, cu rezistență scăzută la pământ).

Din păcate, prea puține clădiri sunt construite în Rusia conform unui PUE nou, mai eficient. Și putem spune cu fermitate - nu există „pământ” în casele noastre.

Ce să faci în acest caz? Există două opțiuni — să reproiectați întreaga rețea de alimentare acasă (o opțiune nerealistă) sau să utilizați ceea ce este disponibil în mod rezonabil (dar, în același timp, amintiți-vă spre ce să urmăriți).

Legarea la pământ a cablurilor și echipamentelor.

Împământarea echipamentului activ este de obicei ușoară. Dacă este o serie industrială, atunci probabil că există un terminal dedicat pentru asta. Este mai rău cu modelele desktop ieftine - pur și simplu nu au conceptul de „sol” (și, prin urmare, nimic la pământ). Iar riscul mai mare de deteriorare este compensat pe deplin de prețul mai mic.

Problema infrastructurii de cablu este mult mai complexă.Singurul element de cablu care poate fi împământat fără a pierde semnalul util este ecranul. Este recomandabil să folosiți astfel de cabluri pentru așezarea „orificiilor”? Ca răspuns, aș dori doar să citez un citat lung:

În 1995, un laborator independent a efectuat o serie de teste comparative ale sistemelor de cabluri ecranate și neecranate. Teste similare au fost efectuate în toamna anului 1997. O secțiune controlată de cablu de 10 metri lungime a fost așezată într-o cameră de absorbție a ecoului protejată de perturbațiile externe. Un capăt al liniei a fost conectat la un hub de rețea 100Base-T, iar celălalt la un adaptor de rețea pentru PC. Partea de control a cablului a fost expusă la interferențe cu intensitatea câmpului de 3 V / m și 10 V / m în intervalul de frecvență de la 30 MHz la 200 MHz. S-au obţinut două rezultate semnificative.

În primul rând, nivelul de interferență într-un cablu neecranat de categoria 5 se dovedește a fi de 5-10 ori mai mare decât într-un cablu ecranat cu o tensiune de câmp RF de 3 V / m. În al doilea rând, în absența traficului de rețea, concentratorul de rețea efectuat pe cablu neecranat arată o sarcină de rețea de peste 80% la unele frecvențe. Puterea semnalului protocolului 100Base-T peste 60 MHz este foarte scăzută, dar foarte importantă pentru recuperarea formei de undă.Totuși, chiar și cu interferențe peste 100 MHz, sistemul neecranat a eșuat testul. În același timp, a fost observată o scădere a vitezei de transmisie a datelor cu două ordine de mărime.

Sistemele de cablu ecranate au trecut toate testele, dar împământarea eficientă este esențială pentru funcționarea lor cu succes.

Un punct important trebuie remarcat aici.În SCS tradițional, împământarea se face pe toată lungimea liniei - continuu de la un port de echipament activ la altul (deși, în teorie, împământarea ar trebui să fie asigurată într-un singur punct). Este extrem de dificil să împământați corect o rețea mare distribuită și majoritatea instalatorilor, în general, nu folosesc cabluri ecranate.

În rețelele „de acasă”, nu ar trebui să vorbim despre împământarea rețelei, ci despre împământarea liniilor individuale. Aceste. Vă puteți gândi la fiecare linie individuală ca la o pereche răsucită neecranată plasată într-un tub metalic (la urma urmei, scopul scutului este de a proteja partea „aerului” a liniei).

Acest lucru simplifică foarte mult lucrurile. Ca rezultat, utilizarea cablului ecranat este mai mult decât recomandată. Dar numai cu împământare bună la intrarea în clădire. Se recomandă să faceți acest lucru pe ambele părți conform următoarei reguli:

Legarea la pământ a ecranului cablului

Pe de o parte, se realizează o împământare „moartă”. Pe de altă parte, prin izolare galvanică (eclator, condensator, eclator). În cazul unei simple împământare pe ambele părți, într-un circuit electric închis între clădiri, pot apărea curenți de egalizare nedoriți și/sau cleme parazite.

În mod ideal, este recomandabil să-l împământați cu un conductor separat de o secțiune transversală decentă la subsolul casei și să vă conectați acolo direct la magistrala echipotențială. În practică, totuși, este suficient să folosiți cel mai apropiat zero de protecție.În același timp, eficiența protecției împotriva trăsnetului a rețelei scade, dar nu prea semnificativ, doar ușor (mai degrabă în teorie decât în ​​practică) probabilitatea de deteriorare a consumatorilor de electricitate din casă din potențialul crescut crește.