Kabel blixtskydd

Huvuduppgiften kan formuleras. Detta är för det första för att skydda nätverket från åskväder (främst atmosfäriska elektriska urladdningar), och för det andra för att göra detta utan att skada de befintliga elektriska ledningarna (och de konsumenter som är anslutna till den). I det här fallet är det ofta nödvändigt att lösa "säkerhetsproblemet" att bringa jordnings- och potentialutjämningsanordningarna till normalt tillstånd i ett verkligt distributionsnät.

Grundläggande koncept

Om vi ​​pratar om dokument, måste åskskydd följa RD 34.21.122-87 "Instruktioner för åskskyddsanordningen för byggnader och strukturer" och GOST R 50571.18-2000, GOST R 50571.19-2000, GOST R 50500-200.

Här är villkoren:

1. Direkt blixtnedslag — blixtledarens direktkontakt med en byggnad eller struktur, åtföljd av blixtens flöde genom den.
2. Den sekundära manifestationen av blixtnedslag är induktionen av potentialer på metallkonstruktionselement, utrustning, i öppna metallkretsar orsakade av närliggande blixtladdningar och skapar risk för gnistor i det skyddade föremålet.
3. Högpotentialdrift är överföringen av elektriska potentialer till den skyddade byggnaden eller strukturen längs utökade metallkommunikationer (rörledningar under jord och mark, kablar etc.), som uppstår vid direkta och nära blixtnedslag och skapar risk för gnistor i det skyddade föremålet .

Det är svårt och dyrt att skydda mot ett direkt blixtnedslag. En blixtledare kan inte placeras över varje kabel (även om du helt kan byta till fiberoptik med en icke-metallisk stödkabel). Vi kan bara hoppas på den försumbara sannolikheten för en sådan obehaglig händelse. Och uthärda möjligheten av kabelförångning och fullständig utbränning av terminalutrustningen (tillsammans med skydden).

Å andra sidan är en högpotential bias inte alltför farlig, naturligtvis, för ett bostadshus, inte ett dammlager. Faktum är att varaktigheten av pulsen som orsakas av blixten är mycket mindre än en sekund (60 millisekunder eller 0,06 sekunder tas vanligtvis som ett test). Tvärsnittet för de tvinnade partrådarna är 0,4 mm. följaktligen kommer en mycket hög spänning att krävas för att införa hög energi. Detta händer tyvärr – precis som det är fullt möjligt för ett direkt blixtnedslag att träffa taket på ett hus.

Det är inte realistiskt att skada ett typiskt nätaggregat med en kort högspänningsspets. Transformatorn släpper den inte ur primärlindningen. Och pulsomvandlaren har tillräckligt med skydd.

Ett exempel är elektriska ledningar på landsbygden – där kablarna når byggnaden via luften och naturligtvis utsätts för betydande störningar under åskväder. Inget speciellt skydd (annat än säkringar eller gnistgap) tillhandahålls normalt.Men fall av fel på elektriska apparater är inte särskilt vanliga (även om de händer oftare än i staden).

Potentialavvägningssystem.

Den största praktiska faran är alltså de sekundära manifestationerna av blixtar (med andra ord pickuper). I det här fallet kommer de slående faktorerna att vara:

• uppkomsten av en stor potentialskillnad mellan de ledande delarna av nätverket;
• högspänningsinduktion i långa ledningar (kablar)

Skydd mot dessa faktorer är respektive:

• utjämning av potentialerna för alla ledande delar (i det enklaste fallet - anslutning vid en punkt) och lågt motstånd hos jordslingan;
• skärmning av skärmade kablar.

Låt oss börja med en beskrivning av det potentiella utjämningssystemet - från denna grund, utan vilken användningen av några skyddsanordningar inte kommer att ge ett positivt resultat.

7.1.87. Vid ingången till byggnaden måste ett potentialutjämningssystem utföras genom att kombinera följande ledande delar:

• huvud (trunk) skyddsledare;
• huvud (trunk) jordledning eller huvudjordklämma;
• stålrör för kommunikation av byggnader och mellan byggnader;
• metalldelar av byggnadskonstruktioner, åskskydd, centralvärme, ventilation och luftkonditioneringssystem. Sådana ledande delar måste sammankopplas vid ingången till byggnaden.
• Det rekommenderas att ytterligare potentialutjämningssystem upprepas under kraftöverföringen.

7.1.88.Alla exponerade ledande delar av fasta elektriska installationer, ledande delar från tredje part och neutrala skyddsledare för all elektrisk utrustning (inklusive uttag) måste anslutas till det extra potentialutjämningssystemet...

Schematisk jordning av kabelskärmen, åskskydd och aktiv utrustning enl ny upplaga av PUE bör göras enligt följande:

Jordning av kabelskärmar, blixtavledare och aktiv utrustning enligt den nya upplagan PUE

Medan den gamla utgåvan gav följande schema:

Jordning av kabelskärmar, blixtavledare och aktiv utrustning i den gamla utgåvan av PUE

Skillnaderna är, trots all deras yttre obetydlighet, ganska grundläggande. Till exempel, för effektivt åskskydd av aktiv utrustning, är det önskvärt att alla potentialer oscillerar runt en enda "jord" (också med lågt jordmotstånd).

Tyvärr byggs för få byggnader i Ryssland enligt en ny, mer effektiv PUE. Och vi kan bestämt säga - det finns ingen "jord" i våra hus.

Vad ska man göra i det här fallet? Det finns två alternativ — att designa om hela elnätet hemma (ett orealistiskt alternativ), eller att använda det som är rimligt tillgängligt (men samtidigt komma ihåg vad du ska sikta på).

Jordning av kablar och utrustning.

Att jorda aktiv utrustning är vanligtvis lätt. Om det är en industriserie, så finns det förmodligen en dedikerad terminal för det. Det är värre med billiga stationära modeller — de har helt enkelt inte konceptet "jord" (och därför inget att jorda). Och den större skaderisken kompenseras fullt ut av det lägre priset.

Frågan om kabelinfrastruktur är mycket mer komplex.Det enda kabelelementet som kan jordas utan att förlora den användbara signalen är skärmen. Är det lämpligt att använda sådana kablar för att lägga "ventiler"? Som svar vill jag bara citera ett långt citat:

1995 genomförde ett oberoende laboratorium en serie jämförande tester av skärmade och oskärmade kabelsystem. Liknande tester genomfördes hösten 1997. En kontrollerad kabelsektion 10 meter lång lades i en ekobsorberande kammare skyddad från yttre störningar. Ena änden av linjen var ansluten till en 100Base-T nätverkshubb och den andra till en PC-nätverksadapter. Styrdelen av kabeln utsattes för störningar med fältstyrkan på 3 V/m och 10 V/m i frekvensområdet från 30 MHz till 200 MHz. Två signifikanta resultat erhölls.

För det första visar sig störningsnivån i en oskärmad kabel av kategori 5 vara 5-10 gånger högre än i en skärmad kabel med en RF-fältspänning på 3 V / m. För det andra, i frånvaro av nätverkstrafik, visar nätverkskoncentratorn som utförs på oskärmad kabel mer än 80 % nätverksbelastning vid vissa frekvenser. Signalstyrkan för 100Base-T-protokollet över 60 MHz är mycket låg, men mycket viktig för vågformsåterställning, men även med störningar över 100 MHz misslyckades det oskärmade systemet testet. Samtidigt noterades en minskning av dataöverföringshastigheten med två storleksordningar.

Skärmade kabelsystem har klarat alla tester, men effektiv jordning är avgörande för att de ska fungera framgångsrikt.

En viktig punkt bör noteras här.I traditionell SCS sker jordning längs hela linjens längd – kontinuerligt från en aktiv utrustningsport till en annan (även om jordning i teorin bör tillhandahållas vid en enda punkt). Det är extremt svårt att ordentligt jorda ett stort distribuerat nätverk och de flesta installatörer använder i allmänhet inte skärmade kablar.

I "hem"-nät ska man inte tala om att jorda nätverket, utan om att jorda enskilda linjer. Dessa. Du kan tänka på varje enskild lina som ett oskärmat tvinnat par placerat i ett metallrör (trots allt är syftet med skölden att skydda "luft"-delen av linan).

Detta förenklar saker och ting mycket. Som ett resultat är användningen av skärmad kabel mer än rekommenderad. Men bara med bra jordning när man går in i byggnaden. Det rekommenderas att göra detta på båda sidor enligt följande regel:

Jordning av kabelskärmen

Å ena sidan utförs en "död" jordning. Å andra sidan, genom galvanisk isolering (gnistgap, kondensator, gnistgap). Vid enkel jordning på båda sidor, i en sluten elektrisk krets mellan byggnader, kan oönskade utjämningsströmmar och/eller ströklämmor uppstå.

Helst är det lämpligt att jorda den med en separat ledare med ett anständigt tvärsnitt till husets källare och ansluta där direkt till ekvipotentialbussen. I praktiken räcker det dock att använda närmaste skyddsnolla.Samtidigt minskar effektiviteten av åskskyddet av nätverket, men inte alltför signifikant, endast något (snarare i teorin än i praktiken) sannolikheten för skador på elektriska konsumenter i huset från den ökade potentialen ökar.