Ochrana kabelu před bleskem
Hlavní úkol lze formulovat. To je zaprvé, aby byla síť chráněna před bouřkami (hlavně atmosférickými elektrickými výboji), a zadruhé, aby to bylo provedeno bez poškození stávajících elektrických vodičů (a spotřebitelů k nim připojených). V tomto případě je často nutné řešit "kolaterální" problém uvedení uzemňovacích a potenciálových vyrovnávacích zařízení do normálního stavu v reálné distribuční síti.
Základní pojmy
Pokud mluvíme o dokumentech, pak ochrana před bleskem musí odpovídat RD 34.21.122-87 "Pokyny pro zařízení na ochranu před bleskem budov a staveb" a GOST R 50571.18-2000, GOST R 50571.19-2000, GOST R 50571.20-2000.
Zde jsou podmínky:
- Přímý úder blesku — přímý kontakt hromosvodu s budovou nebo stavbou doprovázený prouděním blesku skrz ni.
- Sekundárním projevem blesku je indukce potenciálů na kovových konstrukčních prvcích, zařízeních, v otevřených kovových obvodech způsobená blízkými výboji blesku a vytvářející riziko jisker v chráněném objektu.
- Vysokopotenciální snos je přenos elektrických potenciálů do chráněné budovy nebo konstrukce po prodloužených kovových komunikacích (podzemní a zemní potrubí, kabely atd.), které vznikají při přímých a blízkých úderech blesku a vytvářejí riziko jisker v chráněném objektu. .
Před přímým úderem blesku je obtížné a nákladné chránit. Hromosvod nelze umístit přes každý kabel (i když s nekovovým nosným kabelem můžete zcela přejít na vláknovou optiku). Nezbývá než doufat v zanedbatelnou pravděpodobnost takové nepříjemné události. A snést možnost odpaření kabelu a úplného vyhoření koncového zařízení (spolu s ochranami).
Na druhou stranu, vysokopotenciální zkreslení není příliš nebezpečné, samozřejmě pro obytný dům, nikoli pro sklad prachu. Ve skutečnosti je trvání pulzu způsobeného bleskem mnohem kratší než jedna sekunda (jako test se obvykle bere 60 milisekund nebo 0,06 sekundy). Průřez kroucené dvoulinky je 0,4 mm. v souladu s tím bude pro zavedení vysoké energie zapotřebí velmi velké napětí. To se bohužel stává – stejně jako je zcela možné, že přímý úder blesku zasáhne střechu domu.
Není reálné poškodit typický napájecí zdroj krátkou špičkou vysokého napětí. Transformátor to z primárního vinutí jen tak nepustí. A pulsní měnič má dostatečnou ochranu.
Příkladem je elektrické vedení ve venkovských oblastech – kde se kabely dostávají do budovy vzduchem a jsou samozřejmě vystaveny značnému narušení během bouřek. Normálně není poskytována žádná zvláštní ochrana (kromě pojistek nebo jiskřiště).Případy výpadku elektrospotřebičů ale nejsou příliš časté (i když se stávají častěji než ve městě).
Potenciální nivelační systém.
Největším praktickým nebezpečím jsou tedy sekundární projevy blesků (jinými slovy snímače). V tomto případě budou zarážejícími faktory:
- výskyt velkého potenciálového rozdílu mezi vodivými částmi sítě;
- vysokonapěťová indukce v dlouhých drátech (kabelech)
Ochrana proti těmto faktorům je v tomto pořadí:
- vyrovnání potenciálů všech vodivých částí (v nejjednodušším případě — spojení v jednom bodě) a nízký odpor zemní smyčky;
- stínění stíněných kabelů.
Začněme popisem potenciálního vyrovnávacího systému - z tohoto základu, bez kterého použití jakýchkoli ochranných zařízení nepřinese pozitivní výsledek.
7.1.87. Na vstupu do budovy je nutné provést systém vyrovnání potenciálů kombinací následujících vodivých částí:
- hlavní (kufr) ochranný vodič;
- hlavní (kmenový) zemnící vodič nebo hlavní zemnící svorka;
- ocelové trubky komunikací budov a mezi budovami;
- kovové části stavebních konstrukcí, ochrana před bleskem, ústřední topení, ventilace a klimatizační systémy. Takové vodivé části musí být na vstupu do budovy vzájemně propojeny.
- Během přenosu energie se doporučuje opakovat další systémy vyrovnání potenciálů.
7.1.88.Všechny nechráněné vodivé části pevných elektroinstalací, vodivé části třetích osob a nulové ochranné vodiče všech elektrických zařízení (včetně zásuvek) musí být připojeny k systému dodatečného vyrovnání potenciálů...
Schematické uzemnění stínění kabelu, ochrany před bleskem a aktivního zařízení dle nové vydání PUE by mělo být provedeno následovně:
Uzemnění stínění kabelů, bleskojistek a aktivních zařízení dle nového vydání PUE
Zatímco staré vydání poskytovalo následující schéma:
Uzemnění stínění kabelů, bleskojistek a aktivních zařízení ve starém vydání PUE
Rozdíly jsou přes veškerou svou vnější bezvýznamnost zcela zásadní. Například pro účinnou ochranu aktivního zařízení před bleskem je žádoucí, aby všechny potenciály oscilovaly kolem jediné "země" (rovněž s nízkým zemním odporem).
Bohužel se v Rusku staví příliš málo budov podle nového, efektivnějšího PUE. A můžeme pevně říci - v našich domech není žádná "země".
Co dělat v tomto případě? Jsou dvě možnosti — předělat celou energetickou síť doma (nerealistická varianta), nebo použít to, co je rozumně dostupné (ale zároveň pamatovat na to, na co se zaměřit).
Uzemnění kabelů a zařízení.
Uzemnění aktivního zařízení je obvykle snadné. Pokud je to průmyslová řada, pak je na to pravděpodobně vyhrazený terminál. Horší je to s levnými stolními modely — ty zkrátka nemají koncept „země“ (a tedy nic k zemi). A větší riziko poškození je plně kompenzováno nižší cenou.
Problém kabelové infrastruktury je mnohem složitější.Jediným kabelovým prvkem, který lze uzemnit bez ztráty užitečného signálu, je stínění. Je vhodné používat takové kabely pro pokládku «průduchů»? V reakci na to bych jen rád citoval dlouhý citát:
V roce 1995 provedla nezávislá laboratoř sérii srovnávacích testů stíněných a nestíněných kabelových systémů. Podobné testy byly provedeny na podzim roku 1997. Řízený úsek kabelu o délce 10 metrů byl položen v komoře pohlcující echo chráněné před vnějšími rušeními. Jeden konec linky byl připojen k síťovému rozbočovači 100Base-T a druhý k síťovému adaptéru PC. Řídící část kabelu byla vystavena rušení o síle pole 3 V/m a 10 V/m v kmitočtovém rozsahu od 30 MHz do 200 MHz. Byly získány dva významné výsledky.
Za prvé, úroveň rušení v nestíněném kabelu kategorie 5 je 5-10krát vyšší než ve stíněném kabelu s napětím RF pole 3 V / m. Za druhé, při absenci síťového provozu vykazuje síťový koncentrátor prováděný na nestíněném kabelu více než 80% zatížení sítě na některých frekvencích. Síla signálu protokolu 100Base-T nad 60 MHz je velmi nízká, ale velmi důležitá pro obnovu tvaru vlny, ale i při rušení nad 100 MHz nestíněný systém v testu neuspěl. Zároveň bylo zaznamenáno snížení rychlosti přenosu dat o dva řády.
Stíněné kabelové systémy prošly všemi testy, ale pro jejich úspěšný provoz je nezbytné účinné uzemnění.
Zde je třeba poznamenat důležitý bod.V tradičním SCS se uzemnění provádí po celé délce vedení – nepřetržitě od jednoho aktivního portu zařízení k druhému (ačkoli by teoreticky mělo být uzemnění zajištěno v jediném bodě). Je extrémně obtížné správně uzemnit velkou distribuovanou síť a většina instalačních techniků obecně nepoužívá stíněné kabely.
V "domácích" sítích by se nemělo mluvit o uzemnění sítě, ale o uzemnění jednotlivých vedení. Tyto. Každé jednotlivé vedení si můžete představit jako nestíněný kroucený pár umístěný v kovové trubce (ostatně účelem stínění je chránit „vzduchovou“ část vedení).
To značně zjednodušuje věci. V důsledku toho je použití stíněného kabelu více než doporučeno. Ale pouze s dobrým uzemněním při vstupu do budovy. Doporučuje se to provést na obou stranách podle následujícího pravidla:
Uzemnění stínění kabelu
Na jedné straně se provádí «mrtvé» uzemnění. Na druhé straně přes galvanické oddělení (jiskřiště, kondenzátor, jiskřiště). V případě jednoduchého uzemnění na obou stranách může v uzavřeném elektrickém obvodu mezi budovami docházet k nežádoucím vyrovnávacím proudům a/nebo bludným svorkám.
Ideálně je vhodné uzemnit ho samostatným vodičem slušného průřezu do sklepa domu a tam napojit přímo na ekvipotenciální sběrnici. V praxi však stačí použít nejbližší ochrannou nulu.Účinnost ochrany před bleskem sítě přitom klesá, ale ne příliš výrazně, pouze mírně (spíše teoreticky než prakticky) se zvyšuje pravděpodobnost poškození elektrických spotřebičů v domě zvýšeným potenciálem.