Мълниезащита на кабелите

Основната задача може да бъде формулирана. Това е, първо, за да се защити мрежата от гръмотевични бури (предимно атмосферни електрически разряди), и второ, да се направи това, без да се навреди на съществуващите електрически проводници (и на потребителите, свързани към него). В този случай често е необходимо да се реши «съпътстващият» проблем за привеждане на заземяващите и потенциалните изравнителни устройства в нормално състояние в реална разпределителна мрежа.

Основни понятия

Ако говорим за документи, тогава мълниезащитата трябва да отговаря на RD 34.21.122-87 „Инструкции за устройството за мълниезащита на сгради и конструкции“ и GOST R 50571.18-2000, GOST R 50571.19-2000, GOST R 50571.20-2000.

Ето условията:

1. Директен удар на мълния — директен контакт на мълниеотводния канал със сграда или конструкция, придружен от потока на мълния през него.
2. Вторичната проява на мълния е индуцирането на потенциали върху метални конструктивни елементи, оборудване, в отворени метални вериги, причинени от близки разряди на мълния и създаващи риск от искри в защитения обект.
3. Дрейф с висок потенциал е прехвърлянето на електрически потенциали към защитената сграда или конструкция по разширени метални комуникации (подземни и наземни тръбопроводи, кабели и др.), Които възникват при директни и близки удари на мълния и създават риск от искри в защитения обект.

Трудно и скъпо е да се защити срещу директен удар на мълния. Мълниеприемник не може да бъде поставен над всеки кабел (въпреки че можете напълно да преминете към оптични влакна с неметален поддържащ кабел). Можем само да се надяваме на незначителната вероятност за такова неприятно събитие. И изтърпете възможността за изпаряване на кабела и пълно изгаряне на крайното оборудване (заедно със защитите).

От друга страна, отклонението с висок потенциал не е твърде опасно, разбира се, за жилищна сграда, а не за склад за прах. Всъщност продължителността на импулса, предизвикан от мълния, е много по -малко от секунда (60 милисекунди или 0,06 секунди обикновено се вземат като тест). Напречното сечение на проводниците с усукана двойка е 0,4 мм. съответно ще е необходимо много голямо напрежение за внасяне на висока енергия. Това, за съжаление, се случва — точно както е напълно възможно директен удар от мълния да удари покрива на къща.

Не е реалистично да повредите типично захранване с кратък скок на високо напрежение. Трансформаторът просто няма да го остави да излезе извън първичната намотка. И импулсният преобразувател има достатъчна защита.

Пример е електрическото окабеляване в селските райони — където кабелите достигат до сградата по въздуха и, разбира се, са обект на значителни смущения по време на гръмотевични бури. Обикновено не се осигурява специална защита (освен предпазители или искрови пролуки). Но случаите на повреда на електрически уреди не са много чести (въпреки че се случват по -често, отколкото в града).

Потенциална система за изравняване.

Така най -голямата практическа опасност представляват вторичните прояви на мълния (с други думи, пикапи). В този случай поразителните фактори ще бъдат:

• появата на голяма потенциална разлика между проводимите части на мрежата;
• индукция на високо напрежение в дълги проводници (кабели)

Защитата срещу тези фактори е съответно:

• изравняване на потенциалите на всички проводящи части (в най -простия случай — свързване в една точка) и ниско съпротивление на заземяващия контур;
• екраниране на защитени кабели.

Нека започнем с описание на потенциалната система за изравняване — от тази основа, без която използването на каквито и да е защитни устройства няма да даде положителен резултат.

7.1.87. На входа на сградата трябва да се извърши система за изравняване на потенциал чрез комбиниране на следните проводящи части:

• главен (багажник) защитен проводник;
• основен (магистрален) заземяващ проводник или главна заземяваща скоба;
• стоманени тръби на комуникации на сгради и между сгради;
• метални части от строителни конструкции, мълниезащита, централно отопление, вентилационни и климатични системи. Такива проводими части трябва да бъдат свързани помежду си на входа на сградата.
• Препоръчва се по време на преноса на енергия да се повтарят допълнителни системи за еквипотенциално свързване.

7.1.88. Всички открити проводящи части на стационарни електрически инсталации, проводящи части на трети страни и неутрални защитни проводници на цялото електрическо оборудване (включително контакти) трябва да бъдат свързани към допълнителната система за изравняване на потенциала …

Схематично заземяване на кабелния щит, мълниезащитата и активното оборудване съгласно ново издание на PUE трябва да се направи както следва:

Заземяване на кабелни екрани, мълниезащити и активно оборудване съгласно новото издание ПУЕ

Докато старото издание предвиждаше следната схема:

Заземяване на кабелни екрани, мълниезащити и активно оборудване в старото издание на PUE

Разликите, при цялата външна незначителност, са доста фундаментални. Например, за ефективна мълниезащита на активно оборудване е желателно всички потенциали да се колебаят около една -единствена «земя» (освен това, с ниско съпротивление на заземяване).

Уви, твърде малко сгради са построени в Русия според нов, по -ефективен PUE. И можем твърдо да кажем — в нашите къщи няма „земя“.

Какво да направите в този случай? Има две възможности — да преработите цялата захранваща мрежа у дома (нереална опция), или да използвате разумно наличното (но в същото време помнете към какво да се стремите).

Заземяване на кабели и оборудване.

Заземяването на активно оборудване обикновено е лесно. Ако е от индустриална серия, тогава вероятно има специален терминал за това. По -лошо е с евтините настолни модели — те просто нямат концепцията за «земя» (и съответно няма какво да се заземи). И по -големият риск от щети се компенсира напълно от по -ниската цена.

Въпросът с кабелната инфраструктура е много по -сложен. Единственият кабелен елемент, който може да бъде заземен без загуба на полезния сигнал, е щитът. Препоръчително ли е да се използват такива кабели за полагане на «вентилационни отвори»? За отговор бих искал само да цитирам дълъг цитат:

През 1995 г. независима лаборатория провежда поредица от сравнителни тестове на екранирани и неекранирани кабелни системи. Подобни тестове бяха проведени и през есента на 1997 г. Контролиран участък от кабел с дължина 10 метра беше положен в ехо-абсорбираща камера, защитена от външни смущения. Единият край на линията беше свързан към мрежов концентратор 100Base-T, а другият към мрежовия адаптер на персонален компютър. Контролната част на кабела беше изложена на смущения със силата на полето от 3 V / m и 10 V / m в честотния диапазон от 30 MHz до 200 MHz. Получени са два значими резултата.

Първо, нивото на смущения в неекраниран кабел от категория 5 се оказва 5-10 пъти по-високо, отколкото в екраниран кабел с напрежение на радиочестотното поле 3 V / m. Второ, при липса на мрежов трафик, мрежовият концентратор, извършен върху неекраниран кабел, показва повече от 80% натоварване на мрежата при някои честоти. Силата на сигнала на протокола 100Base-T над 60 MHz е много ниска, но много важна за възстановяване на формата на вълната.Въпреки това, дори при наличие на смущения над 100 MHz, неекранираната система не е преминала теста. В същото време бе отбелязано намаляване на скоростта на предаване на данни с два порядъка.

Екранираните кабелни системи са преминали всички тестове, но ефективното заземяване е от съществено значение за тяхната успешна работа.

Тук трябва да се отбележи важен момент. В традиционните SCS заземяването се извършва по цялата дължина на линията — непрекъснато от едно пристанище на активно оборудване до друго (въпреки че на теория заземяването трябва да се осигури в една точка). Изключително трудно е правилно да се заземи голяма разпределена мрежа и повечето монтажници по принцип не използват екранирани кабели.

В «домашните» мрежи не трябва да се говори за заземяване на мрежата, а за заземяване на отделни линии. Тези. Можете да си представите всяка отделна линия като неекранирана усукана двойка, поставена в метална тръба (в края на краищата, целта на екрана е да защитава «въздушната» част на линията).

Това значително опростява нещата. В резултат на това използването на екраниран кабел е повече от препоръчително. Но само с добро заземяване при влизане в сградата. Препоръчително е да направите това от двете страни съгласно следното правило:

Заземяване на кабелния щит

От една страна се извършва «мъртво» заземяване. От друга страна, чрез галванична изолация (искрена междина, кондензатор, искрова междина). В случай на просто заземяване от двете страни, в затворена електрическа верига между сгради, могат да възникнат нежелани изравнителни токове и / или бездомни захващания.

В идеалния случай е препоръчително да се заземи с отделен проводник с прилично напречно сечение към мазето на къщата и да се свърже там директно към шината за изравняване на потенциала. На практика обаче е достатъчно да се използва най -близката защитна нула. В същото време ефективността на мълниезащитата на мрежата намалява, но не прекалено значително, само леко (по -скоро на теория, отколкото на практика) вероятността от повреда на електрическите потребители в къщата от увеличения потенциал се увеличава.