הגנה מפני ברקים בכבלים

ניתן לגבש את המשימה העיקרית. זאת, ראשית, כדי להגן על הרשת מפני סופות רעמים (בעיקר פריקות חשמל אטמוספריות), ושנית, לעשות זאת מבלי לפגוע בחוטי החשמל הקיימים (ובצרכנים המחוברים אליה). במקרה זה, לעתים קרובות יש צורך לפתור את בעיית ה"בטחונות" של הבאת התקני הארקה והשוויון הפוטנציאליים למצב תקין ברשת הפצה אמיתית.

מושגי יסוד

אם אנחנו מדברים על מסמכים, אז הגנת ברקים חייבת לציית ל-RD 34.21.122-87 "הוראות למכשיר הגנת ברקים של מבנים ומבנים" ו- GOST R 50571.18-2000, GOST R 50571.19-2000, GOST R 50571.20.

להלן התנאים:

1. מכת ברק ישירה - מגע ישיר של מטה הברק עם בניין או מבנה, מלווה בזרימת ברק דרכו.
2. הביטוי המשני של ברק הוא השראת פוטנציאלים על אלמנטים מבניים מתכתיים, ציוד, במעגלי מתכת פתוחים הנגרמים על ידי פריקות ברק בקרבת מקום ויצירת סיכון של ניצוצות באובייקט המוגן.
3. סחיפה בפוטנציאל גבוה היא העברת פוטנציאלים חשמליים לבניין או למבנה המוגן לאורך תקשורת מתכת מורחבת (צינורות תת-קרקעיים וקרקעיים, כבלים וכו'), המתרחשים במהלך פגיעות ברק ישירות וקרובות ויוצרים סיכון של ניצוצות באובייקט המוגן. .

קשה ויקר להגן מפני פגיעת ברק ישירה. לא ניתן להניח מקל ברק מעל כל כבל (אם כי ניתן לעבור לחלוטין לסיבים אופטיים עם כבל תמיכה לא מתכתי). אנחנו יכולים רק לקוות להסתברות זניחה לאירוע לא נעים שכזה. ולסבול אפשרות של אידוי כבל ושחיקה מוחלטת של ציוד הקצה (יחד עם ההגנות).

מצד שני, הטיה בעלת פוטנציאל גבוה אינה מסוכנת מדי, כמובן, לבניין מגורים, ולא למחסן אבק. למעשה, משך הדופק שנגרם על ידי ברק הוא הרבה פחות משנייה (בדרך כלל לוקחים 60 מילישניות או 0.06 שניות כבדיקה). החתך של חוטי הזוג המעוות הוא 0.4 מ"מ. בהתאם, יידרש מתח גדול מאוד כדי להכניס אנרגיה גבוהה. זה, למרבה הצער, קורה - בדיוק כפי שניתן בהחלט לפגיעת ברק ישירה בגג הבית.

זה לא ריאלי לפגוע בספק כוח טיפוסי עם ספייק קצר במתח גבוה. השנאי פשוט לא נותן לו לצאת מהפיתול הראשי. ולממיר הדופק יש מספיק הגנה.

דוגמה לכך היא חיווט חשמל באזורים כפריים — כאשר הכבלים מגיעים לבניין דרך האוויר והם כמובן נתונים לשיבושים משמעותיים במהלך סופות רעמים. בדרך כלל לא מסופקת הגנה מיוחדת (מלבד נתיכים או פערי ניצוץ).אבל מקרים של כשל של מכשירי חשמל אינם נפוצים מאוד (אם כי הם קורים לעתים קרובות יותר מאשר בעיר).

מערכת פילוס פוטנציאל.

לפיכך, הסכנה המעשית הגדולה ביותר היא הביטויים המשניים של ברק (במילים אחרות, טנדרים). במקרה זה, הגורמים הבולטים יהיו:

• הופעת הבדל פוטנציאלי גדול בין החלקים המוליכים של הרשת;
• אינדוקציה של מתח גבוה בחוטים ארוכים (כבלים)

ההגנה מפני גורמים אלה היא בהתאמה:

• השוואת הפוטנציאלים של כל החלקים המוליכים (במקרה הפשוט ביותר - חיבור בנקודה אחת) והתנגדות נמוכה של לולאת האדמה;
• מיגון של כבלים מסוככים.

נתחיל בתיאור של מערכת הפילוס הפוטנציאלית - מבסיס זה, שבלעדיו השימוש בכל התקני הגנה לא ייתן תוצאה חיובית.

7.1.87. בכניסה לבניין יש לבצע מערכת חיבור שוויון פוטנציאל בשילוב החלקים המוליכים הבאים:

• ראשי (תא מטען) מוליך מגן;
• חוט הארקה ראשי (תא מטען) או מהדק הארקה ראשי;
• צינורות פלדה של תקשורת מבנים ובין מבנים;
• חלקי מתכת של מבני בניין, מיגון ברקים, הסקה מרכזית, מערכות אוורור ומיזוג אוויר. חלקים מוליכים כאלה חייבים להיות מחוברים זה לזה בכניסה לבניין.
• מומלץ לחזור על מערכות חיבור שווי פוטנציאל נוספות במהלך העברת הכוח.

7.1.88.כל החלקים המוליכים החשופים של מתקנים חשמליים קבועים, חלקים מוליכים של צדדים שלישיים ומוליכי הגנה ניטרליים של כל הציוד החשמלי (כולל שקעים) חייבים להיות מחוברים למערכת החיבור הנוספת של שווי הפוטנציאל...

הארקה סכמטית של מגן הכבל, מיגון ברקים וציוד אקטיבי בהתאם מהדורה חדשה של PUE צריך להיעשות באופן הבא:

הארקה של מסכי כבלים, בולמי ברקים וציוד אקטיבי לפי המהדורה החדשה PUE

בעוד שהמהדורה הישנה סיפקה את התוכנית הבאה:

הארקה של מגני כבלים, בולמי ברקים וציוד אקטיבי במהדורה הישנה של PUE

ההבדלים, עם כל חוסר המשמעות החיצוני שלהם, הם די יסודיים. לדוגמה, להגנת ברקים יעילה של ציוד פעיל, רצוי שכל הפוטנציאלים יתנדנדו סביב "קרקע" בודדת (גם עם התנגדות קרקע נמוכה).

אבוי, מעט מדי בניינים נבנים ברוסיה לפי PUE חדש ויעיל יותר. ואפשר לומר בתוקף - אין "אדמה" בבתים שלנו.

מה לעשות במקרה זה? ישנן שתי אפשרויות - לעצב מחדש את כל רשת החשמל בבית (אפשרות לא ריאלית), או להשתמש במה שזמין באופן סביר (אבל במקביל לזכור למה לשאוף).

הארקה של כבלים וציוד.

הארקת ציוד אקטיבי בדרך כלל קלה. אם מדובר בסדרה תעשייתית, אז כנראה שיש טרמינל ייעודי לכך. זה גרוע יותר עם דגמים שולחניים זולים - פשוט אין להם את הרעיון של "קרקע" (ולכן אין מה לקרקע). והסיכון הגדול יותר לנזק יפוצה במלואו על ידי המחיר הנמוך יותר.

נושא תשתית הכבלים הוא הרבה יותר מורכב.אלמנט הכבל היחיד שניתן להארקה מבלי לאבד את האות השימושי הוא המגן. האם מומלץ להשתמש בכבלים כאלה להנחת "פתחי אוורור"? בתגובה, אני רק רוצה לצטט ציטוט ארוך:

בשנת 1995, מעבדה עצמאית ערכה סדרה של בדיקות השוואתיות של מערכות כבלים מסוככות ולא מסוככות. בדיקות דומות בוצעו בסתיו 1997. קטע מבוקר של כבל באורך 10 מטרים הונח בתא קולט הד מוגן מפני הפרעות חיצוניות. קצה אחד של הקו היה מחובר לרכזת רשת 100Base-T והשני למתאם רשת למחשב. חלק הבקרה של הכבל נחשף להפרעות בעוצמת השדה של 3 V/m ו-10 V/m בטווח התדרים שבין 30 מגה-הרץ ל-200 מגה-הרץ. התקבלו שתי תוצאות משמעותיות.

ראשית, מתברר שרמת ההפרעות בכבל לא מסוכך מקטגוריה 5 גבוהה פי 5-10 מאשר בכבל מסוכך עם מתח שדה RF של 3 V/m. שנית, בהיעדר תעבורת רשת, רכז הרשת המבוצע על כבל לא מסוכך מציג יותר מ-80% עומס רשת בתדרים מסוימים. עוצמת האות של פרוטוקול 100Base-T מעל 60 מגה-הרץ היא נמוכה מאוד, אך חשובה מאוד להתאוששות צורות גל. עם זאת, גם עם הפרעות מעל 100 מגה-הרץ, המערכת הבלתי-ממוגנת נכשלה בבדיקה. במקביל, נרשמה ירידה במהירות העברת הנתונים בשני סדרי גודל.

מערכות כבלים מסוככות עברו את כל הבדיקות, אך הארקה יעילה חיונית להפעלתן המוצלחת.

יש לציין כאן נקודה חשובה.ב-SCS מסורתי, הארקה מתבצעת לכל אורך הקו - ברציפות מנמל ציוד פעיל אחד לאחר (אם כי בתיאוריה יש לספק הארקה בנקודה אחת). קשה מאוד לקרקע כהלכה רשת מבוזרת גדולה ורוב המתקינים בדרך כלל אינם משתמשים בכבלים מסוככים.

ברשתות "ביתיות" לא צריך לדבר על הארקת הרשת אלא על הארקת קווים בודדים. אלה. אתה יכול לחשוב על כל קו בודד כעל זוג מעוות לא מסוכך המונח בצינור מתכת (אחרי הכל, מטרת המגן היא להגן על חלק ה"אוויר" של הקו).

זה מאוד מפשט את העניינים. כתוצאה מכך, השימוש בכבל מסוכך הוא יותר ממומלץ. אבל רק עם הארקה טובה בכניסה לבניין. מומלץ לעשות זאת משני הצדדים לפי הכלל הבא:

הארקה של מגן הכבל

מצד אחד, מתבצעת הארקה "מתה". מצד שני, דרך בידוד גלווני (פער ניצוץ, קבל, פער ניצוץ). במקרה של הארקה פשוטה משני הצדדים, במעגל חשמלי סגור בין בניינים, עלולים להיווצר זרמי השוואה לא רצויים ו/או מהדקים תועים.

באופן אידיאלי, רצוי להארקה עם מוליך נפרד בחתך הגון למרתף הבית ולחבר שם ישירות לאפיק שווי הפוטנציאל. אולם בפועל, די להשתמש באפס המגן הקרוב ביותר.יחד עם זאת, יעילות ההגנה מפני ברקים של הרשת יורדת, אך לא משמעותית מדי, רק במעט (ולא בתיאוריה מאשר בפועל) עולה ההסתברות לנזק לצרכני החשמל בבית מהפוטנציאל המוגבר.