Грозозащита в щитке: Устройства защиты от импульсных перенапряжений (грозозащита)

Содержание

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (грозозащита)

Недавно задумался над тем, что в доме много важной и дорогостоящей техники. Но она совсем беззащитна перед скачками напряжений, особенно во время грозы. После всей прочитанной информации мне удалось сделать лучший выбор - я решил купить грозозащиту (УЗИП). И теперь я хочу помочь Вам определиться.

Рынок предлагает нам специальные приборы, которые способны обезопасить технику и электронику от скачков в сети. Их называют устройствами защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) или же ограничителями импульсных перенапряжений (ОПС).


Как обезопаситься?

Если Вы хотите наверняка обезопасить собственную технику, то нужно создать многоуровневую (не меньше трехступенчастой) систему защиты с помощью УЗИП. ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98) определяет использование данных приборов и выделяет такие классы:


Класс В (I)

Защищают от прямого попадания молнии в систему молниезащиты дома и линии электропередач. Их монтируют в вводно-распределительном устройстве. Установка допускается исключительно на входе в сооружение и только в одном из двух мест: вводно-распределительный прибор и главный распределительный щит.

Класс С (I)

Данные приборы позволяют оградить токораспределительную сеть объекта от разнообразных коммутационных помех или применяются как вторая ступень защиты от попадания молнии.

Класс D (III)

Данные устройства обеспечивают защиту электроприборов от остатков скачков напряжения. Прибор монтируется прямо возле потребителя. Они оформляются в самых разнообразных конструкциях: сетевые вилки, розетки, отдельные модули для установки на DIN-рейку/навесной монтаж.


Устройства УЗИП

База создания данных устройств - это разрядники/варисторы. В большинстве случаев УЗИП оснащены индикаторными приборами, которые дают сигнал в случае поломки устройства. Но единственным изъяном устройств на базе варисторов является необходимость остывания после того, как прибор сработает. Это существенно сказывается на качестве защиты при многократных ударах молнии.

Использование УЗИП

Для того, чтобы гарантировать максимальную защиту объектов от возможных скачков напряжения, прежде всего нужно построить надежную систему заземления, а также уравнивания потенциалов. Необходимо помнить, что использовать можно только два вида систем заземления: TN-S или TN-CS, которые должны иметь разделенные нулевые и защитные проводники.

Защитные устройства необходимо монтировать с соблюдением расстояния не меньше 10 м (по электрокабелю) между соседними ступенями защиты. Это обеспечит верную последовательность срабатывания УЗИП.

Для подключения по воздушной линии подойдут защитные устройства на основе разрядников с плавкими вставками. В главный щит дома устанавливаются варисторные УЗИП I-II классов. В щитки, расположенные на этажах - III класс устройств. Для обеспечения дополнительной защиты, в розетки подключают УЗИП (вставки и удлинители).

Системы молниезащиты и защиты от импульсных перенапряжений - ОБО Беттерман

Системы молниезащиты и защиты от импульсных перенапряжений

УЗИП и средства внешней молниезащиты являются обязательными элементами при возведении различных типов зданий.

Их использование позволяет защитить объекты от воздействия разрядов молнии, которые могут оказывать влияние на:

  • Работоспособность различных электроприборов (вплоть для полного их вывода из строя).
  • Состояние людей, находящихся в помещении или вблизи иного объекта, в который ударила молния. Электрическое, тепловое и электромагнитное поля, образующиеся при этом, могут нанести человеку серьёзную травму.
  • Целостность конструкции объекта, в который произошло попадание молнии: при этом вполне вероятны различного рода механические повреждения кровли и других элементов здания, и даже возгорания.

Избежать указанных негативных последствий, либо свести к минимуму их воздействие на объект, человека, и электроприборы поможет молниезащита зданий и сооружений от компании ОБО Беттерманн.

Что такое молниезащита

Под ней понимают комплекс мероприятий и технических решений, для предотвращения или минимизации последствий удара молнии. И направлен этот комплекс на защиту, прежде всего, людей, самих объектов, а также электроприборов.

Внешняя и внутренняя молниезащита

Различают внутреннюю и внешнюю молниезащиту. К первой категории относят системы (изделия), главная цель которых – предотвратить выход из строя оборудования из-за скачков в сети, воздействия ЭМП и других факторов. Сюда входят:

  • Шины выравнивания потенциалов. Такие средства защиты от перенапряжений объединяют все протяженные металлические конструкции здания (сооружения) и компенсируют разницу потенциалов в разных точках (при ее возникновении), не допуская образования электрического разряда.
  • УЗИП (устройство защиты от импульсных перенапряжений). Они, как понятно из названия, нейтрализуют импульсы перенапряжения, возникающие из-за наводок, вызванных воздействием молнии.

УЗИП, в свою очередь, подразделяются на 3 класса:

  • I класс. Такое устройство защиты от перенапряжения устанавливается в систему электроснабжения до счетчика.
  • Устройства II класса монтируются в распределительных щитках. Они позволяют нейтрализовать остаточные импульсы, прошедшие через изделия первого класса, а также последствия перенапряжений, возникающих в ходе коммутаций в высоковольтных сетях.
  • III класс. Такие молниезащитные элементы устанавливаются непосредственно перед потребителями энергии. Их главное назначение – фильтрация возникающих в сети высокочастотных помех.

Внешняя молниезащита отвечает за «перехват» разряда молнии и его отвод в землю. Типовой состав такой системы включает молниеприемник, который выполняет роль «перехватчика», токоотвод, отвечающий за подачу тока к заземлителю, и, непосредственно, сам заземлитесь.

Средства защиты от молнии

ОБО Беттерманн выпускает широкий перечень устройств для молниезащиты зданий и сооружений.

Выбрать внешнюю и внутреннюю молниезащиту можно у официальных дистрибьюторов компании ОБО Беттерманн в Вашем регионе. В фирменном каталоге ОБО Вы сможете выбрать:

  • Элементы, благодаря которым осуществляется защита от импульсных перенапряжений силовых сетей, а также слаботочных (телекоммуникационных) систем.
  • Компоненты заземления.
  • Системы уравнивания потенциалов.
  • Элементы внешней молниезащиты – молниеприемое и заземляющее оборудование, на которые возлагается защита от прямых ударов молнии.

Благодаря широкому выбору решений для молниезащиты от ОБО Беттерманн, Вы сможете реализовать различные схемы и способы молниезащиты с учетом особенностей конкретного объекта. В ассортименте компании найдется решения для частных домов, офисных, производственных и других типов зданий (сооружений).

Реализация эффективной защиты от ударов и воздействия молнии зависит от особенностей объекта. Получить помощь в подборе необходимых компонентов системы Вы можете у официальных представителей компании ОБО Беттерманн в Вашем регионе.

заземление и молниезащита для частного дома, дачи, коттеджа

Уважаемые читатели! Инструкция объёмная, поэтому специально для вашего удобства мы сделали навигацию по её разделам (см. ниже).

Дом только что построен или куплен - перед вами именно то заветное жилище, которое вы ещё недавно видели на эскизе или фотографии в объявлении. А может быть вы живёте в собственном доме уже не первый год, и каждый уголок в нём стал родным. Обладать своим личным домом замечательно, но вместе с ощущением свободы, в довесок вы получаете и ряд обязанностей. И сейчас мы не будем говорить о домашних хлопотах, речь пойдёт о такой необходимости, как заземление для частного дома. Любой частный дом включает в себя следующие системы: электрическую сеть, водопровод и канализацию, газовую или электрическую систему обогрева. Дополнительно устанавливаются система охраны и сигнализации, вентиляции, система «умный дом» и др. Благодаря этим элементам, частный дом становится комфортной средой жизни современного человека. Но по-настоящему он оживает благодаря электрической энергии, которая приводит в работу оборудование всех указанных выше систем.

К сожалению, электричество имеет и обратную сторону. У всего оборудования есть срок службы, в каждый прибор заложена определенная надёжность, поэтому работать они будут не вечно. Кроме того, при проектировании или монтаже самого дома, электрики, коммуникаций или оборудования также могут быть допущены ошибки, которые способны сказаться на электробезопасности. В силу этих причин часть электрической сети может оказаться повреждённой. Характер аварий бывает разный: могут произойти короткие замыкания, которые отключаются автоматическими выключатели, а могут случиться пробои на корпус. Сложность в том, что проблема пробоя носит скрытый характер. Произошло повреждение проводки, поэтому корпус электрической плиты оказался под напряжением. При неправильных мерах заземления, повреждение никак себя не проявит, пока человек не прикоснется к плите и не получит удар током. Поражение электричеством случится из-за того, что ток ищет путь в землю, а единственным подходящим проводником послужит тело человека. Допускать этого нельзя.

Такие повреждения представляют наибольшую угрозу для безопасности людей, потому что для их раннего обнаружения, а, следовательно, чтобы защититься от них, обязательно нужно иметь заземление.

В рамках данной статьи рассматривается, какие действия нужно предпринять по организации заземления для частного дома или дачи.

Необходимость установки заземления в частном доме определяется системой заземления, т.е. режимом нейтрали источника питания и способом прокладки нулевого защитного (PE) и нулевого рабочего (N) проводников. Также может быть важен тип питающей сети - воздушная линия или кабельная. Конструктивные различия систем заземления позволяют выделить три варианта электроснабжения частного дома:

Система TN-S

Основная система уравнивания потенциалов (ОСУП) объединяет все крупные токопроводящие части здания, в обычном состоянии не имеющие электрического потенциала, в единый контур с главной заземляющей шиной. Рассмотрим графический пример выполнения СУП в электроустановке жилого дома.

Вначале рассмотрим самый прогрессивный подход к электрическому питанию дома – систему TN-S. В этой системе PE и N проводники разделены на всем протяжении, и необходимости в установке заземления у потребителя нет.

Нужно только завести PE-проводник на главную шину заземления, и далее развести с нее проводники заземления к электроприборам. Реализуется такая система как кабельной, так воздушной линией, в случае последней прокладывается ВЛИ (воздушная линия изолированная) с помощью самонесущих проводов (СИП).

Но такое счастье выпадает далеко не всем потому, что старые воздушные линии передачи используют старую систему заземления – TN-C. В чём же её особенность? В данном случае PE и N на всём протяжении линии прокладываются одним проводником, в котором совмещены функции и нулевого защитного и нулевого рабочего проводников - так называемый PEN-проводник. Если раньше использовать такую систему разрешалось, то с введением в 2002 году ПУЭ 7 изд., а именно пункта 1.7.80 применение УЗО в системе TN-C оказалось под запретом. Без использования УЗО ни о какой электробезопасности не может быть речи. Именно УЗО отключает питание при повреждении изоляции, как только оно произошло, а не в тот момент, когда человек прикоснется к аварийному прибору.

Чтобы соблюсти все необходимые требования, систему TN-C необходимо модернизировать до TN-C-S.

 

Система TN-C-S

В системе TN-C-S по линии так же прокладывается PEN-проводник. Но, теперь уже, пункт 1.7.102 ПУЭ 7 изд. говорит, что на вводах ВЛ к электроустановкам должны быть выполнены повторные заземления PEN-проводника. Выполняются они, как правило, у электрического столба, с которого выполняется ввод. При повторном заземлении производится разделение PEN-проводника на отдельные PE и N, которые и заводятся в дом. Норма повторного заземления содержится в пункте 1.7.103 ПУЭ 7 изд. и составляет 30 Ом, либо 10 Ом (при наличии в доме газового котла). Если заземление у столба не выполнено, необходимо обратиться в Энергосбыт, в чьём ведомстве находится электрический столб, распределительный щит и ввод в дом потребителя, и указать на нарушение, которое должно быть исправлено. Если распределительный щит находится в доме, разделение PEN нужно выполнить в этом щите, а повторное заземление сделать возле дома.

 

В таком виде TN-C-S успешно эксплуатируется, но с некоторыми оговорками:

  • если состояние ВЛ вызывает серьезные опасения: старые провода находятся не в лучшем состоянии, из-за чего возникает риск обрыва или перегорания PEN-проводника. Это чревато тем, что на заземленных корпусах электроприборов окажется повышенное напряжение, т.к. путь тока в линию через рабочий ноль прервется, и ток вернется с шины, на которой выполнялось разделение, через нулевой защитный проводник на корпус прибора;
  • если на линии не выполнены повторные заземления, то есть опасность, что ток повреждения перетечёт в единственное повторное заземление, что также приведёт к повышению напряжения на корпусе.

В обоих случаях электробезопасность оставляет желать лучшего. Решением этих проблем является система ТТ.

Система ТТ

В системе ТТ PEN-проводник линии используется в качестве рабочего нуля, а отдельно выполняется индивидуальное заземление, которое можно установить возле дома. Пункт 1.7.59 ПУЭ 7 изд. оговаривает такой случай, когда невозможно обеспечить электробезопасность, и разрешает использовать систему ТТ. Обязательно должно быть установлено УЗО, а его правильная работа должна обеспечиваться условием Rа*Iа<=50 В (где Iа - ток срабатывания защитного устройства; Ra - суммарное сопротивление заземлителя). «Инструкция по устройству защитного заземления» 1.03-08 уточняет, что для соблюдения этого условия сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 30 Ом, а в грунтах с высоким удельным сопротивлением – не более 300 Ом.

 

Цель заземления для частного дома состоит в том, чтобы получить необходимое сопротивление заземления. Для этого используются вертикальные и горизонтальные электроды, которые в совокупности должны обеспечить необходимое растекание тока. Вертикальные заземлители подходят для монтажа в мягком грунте, тогда как в каменистом их заглубление связано с большими трудностями. В таком грунте подойдут горизонтальные электроды.

Защитное заземление и заземление молниезащиты выполняются общими, один заземлитель будет универсальным и выполнять оба назначения, об этом говорится в пункте 1.7.55 ПУЭ 7 изд. Поэтому полезно будет узнать, как унифицировать молниезащиту и заземление. Чтобы наглядно увидеть процесс монтажа этих систем, описание процесса заземления для частного дома будет разделено на этапы.

Этап 1. Установка защитного заземления

Отдельным пунктом следует выделить защитное заземление в системе TN-S. Исходной точкой для установки заземления будет тип системы питания. Различия систем питания были рассмотрены в предыдущем пункте, поэтому мы знаем, что для системы TN-S заземление монтировать не нужно, нулевой защитный (заземляющий) проводник приходит с линии – требуется только присоединить его к главной заземляющей шине, и в доме будет заземление. Но нельзя говорить, что дому не нужна молниезащита. Значит это лишь то, что мы, не обращая внимание на этапы 1 и 2, сразу можем перейти к этапам 3-5, см. ниже
Системы TN-C и TT всегда требуют установку заземления, поэтому перейдём к самому главному.

Защитное заземление устанавливается у столба, либо у стены дома, в зависимости от того в каком месте выполняется разделение PEN-проводника. Желательно располагать заземлитель в непосредственной близости от главной заземляющей шины. Отличия TN-C от TT лишь в том, что в TN-C место заземления привязано к месту разделения PEN. Сопротивление заземления в обоих случаях должно быть не более 30 Ом в грунте с удельным сопротивлением 100 Ом*м, например суглинке, и 300 Ом в грунте с удельным сопротивлением более 1000 Ом*м. Значения одинаковые, хоть и опираемся мы на разные нормативы: для системы TN-C 1.7.103 ПУЭ 7 изд., а для системы ТТ — на пункт 1.7.59 ПУЭ и 3.4.8. Инструкции И 1.03-08. Так как отличий в необходимых мероприятиях нет, будем рассматривать общие решения для этих двух систем.

Для заземления достаточно забить шестиметровый вертикальный электрод.

Такое заземление получается очень компактным, установить его можно даже в подвале, никакие нормативные документы этому не противоречат. Необходимые действия для заземления описаны для мягкого грунта с удельным сопротивлением 100 Ом*м. Если грунт имеет сопротивление выше, требуются дополнительные расчёты, обратитесь к техническим специалистам ZANDZ.ru за помощью в расчётах и подборе материалов.

Этап 2. Заземление для газового котла

Если в доме установлен газовый котел, тогда, газовая служба может потребовать заземление с сопротивлением не более 10 Ом, руководствуясь пунктом 1.7.103 ПУЭ 7 изд. Данное требование должно быть отражено в проекте газификации.

Тогда для достижения нормы необходимо установить 15-ти метровый вертикальный заземлитель, который устанавливается в одну точку.

Установить можно и в несколько точек, например, в две или три, соединив затем горизонтальным электродом в виде полосы вдоль стены дома на расстоянии 1 м и на глубине 0,5-0,7 м. Установка заземлителя в несколько точек послужит также для цели молниезащиты, чтобы понять каким образом, перейдём к её рассмотрению.

Этап 3. Заземление для молниезащиты

Перед тем как монтировать заземление, нужно сразу решить, будет ли выполняться защита дома от молнии. Так, если конфигурация заземлителя для защитного заземления может быть любой, то заземление для молниезащиты должно быть определенного типа. Устанавливаются минимум 2 вертикальных электрода длиной 3 метра, объединённые горизонтальным электродом такой длины, чтобы между штырями было не менее 5 метров. Данное требование содержится в пункте 2.26 РД 34.21.122-87. Монтироваться такое заземление должно вдоль одной из стен дома, оно будет являться своего рода соединением в земле двух спущенных с крыши токоотводов. Если токоотводов несколько, правильным решением выглядит прокладка контура заземления для дома на расстоянии 1 м от стен на глубине 0,5-0,7 м, а в месте соединения с токоотводом установка вертикального электрода длиной 3 м.

Теперь настало время узнать, как сделать молниезащиту частного дома. Состоит она из двух частей: внешней и внутренней.

Этап 4. Внешняя молниезащита

Выполняется в соответствии СО 153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» (далее СО) и РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» (далее РД).

Защита зданий от разрядов молнии осуществляется с помощью молниеотводов. Молниеотвод представляет собой возвышающееся над защищаемым объектом устройство, через которое ток молнии, минуя защищаемый объект, отводится в землю. Оно состоит из молниеприёмника, непосредственно воспринимающего на себя разряд молнии, токоотвода и заземлителя.

Молниеотводы устанавливаются на кровлю таким образом, чтобы обеспечивалась надёжность защиты более 0,9 по СО, т.е. вероятность прорыва через молниеприёмную систему должна быть не более 10%. Более подробно о том, что такое надёжность защиты читайте в статье «Молниезащита частного дома». Как правило, они устанавливаются по краям конька кровли, если крыша двускатная. Когда крыша мансардная, четырёхскатная или ещё боле сложной формы, молниеприёмники могут быть закреплены на дымовых трубах.
Все молниеприёмники соединяются между собой токоотводами, спуски токоотводов выполняются к заземляющему устройству, которое у нас уже имеется.

Установка всех этих элементов обеспечит защиту дома от молнии, а точнее от опасности, которую несёт её прямой удар.

Этап 5. Внутренняя молниезащита

Защита дома от перенапряжений выполняется с помощью УЗИП. Для их установки необходимо заземление, потому что ток отводится в землю с помощью нулевых защитных проводников, присоединяемых к контактам этих устройств. Варианты установки зависят от наличия или отсутствия внешней молниезащиты.

  1. Имеется внешняя молниезащита
    В таком случае устанавливается классический защитный каскад из расположенных последовательно устройств классов 1, 2 и 3. УЗИП класса 1 монтируется на вводе и ограничивает ток прямого удара молнии. УЗИП класса 2 устанавливается либо также в вводном щитке, либо в распределительном, если дом большой, и расстояние между щитами больше 10 м. Предназначен он для защиты от наведенных перенапряжений, их он ограничивает до уровня 2500 В. Если в доме есть чувствительная электроника, то желательно установить и УЗИП класса 3, ограничивающий перенапряжения до уровня 1500 В, такое напряжение может выдержать большинство устройств. Устанавливается УЗИП класса 3 непосредственно у таких приборов.
  2. Внешняя молниезащита отсутствует
    Прямое попадание молнии в дом не берётся в расчёт, поэтому необходимости в УЗИП класса 1 нет. Остальные УЗИП устанавливаются так же, как описано в пункте 1. Выбор УЗИП также зависит от системы заземления.

На рисунке показан дом с установленными защитным заземлением, системой внешней молниезащиты и и комбинированным УЗИП класса 1+2+3, предназначенным для установки в системе ТТ.

Перечень оборудования для заземления и молниезащиты:

В таблице учтено устройство защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП) комбинированного типа класса 1+2+3 для системы ТТ. Выбор подходящей модели УЗИП зависит от системы заземления и других факторов, которые были учтены в приведённом примере.

Этап 6. Измерение сопротивления заземления

После установки системы заземления необходимо произвести замеры и получить протокол измерения сопротивления. Право оформлять и выдавать протокол имеют специалисты зарегистрированной в Ростехнадзоре электротехнической лаборатории. Найти уполномоченных специалистов можно в нашем Клубе Экспертов, который работает на всей территории России.

Протокол нужен для приёма газового оборудования в эксплуатацию, для газовой службы это будет подтверждением, что заземление соответствует норме 10 Ом. Понадобится протокол и для того, чтобы быть уверенным, что обеспечивается электробезопасность частного дома. Соблюдение требований нормативов будет гарантией безопасной эксплуатации электрической системы.

Рассмотрев поэтапно необходимые мероприятия, вы уже знаете, что нужно делать, чтобы обеспечить частный дом надёжными заземлением и молниезащитой.

 


Смотрите также:


Смотрите также:

ЭСИС Электрические системы и сетиЭСИС Электрические системы и сети

Молниезащита зданий разделяется на внешнюю и внутреннюю.

Внешняя система молниезащиты

Внешняя молниезащита представляет собой систему, обеспечивающую перехват молнии и отвод её в землю, тем самым, защищая здание (сооружение) от повреждения и пожара. В момент прямого удара молнии в строительный объект правильно спроектированное и сооруженное молниезащитное устройство должно принять на себя ток молнии и отвести его по токоотводам в систему заземления, где энергия разряда должна безопасно рассеяться. Прохождение тока молнии должно произойти без ущерба для защищаемого объекта и быть безопасным для людей, находящихся как внутри, так и снаружи этого объекта.

Существуют следующие виды внешней молниезащиты:

  • молниеприемная сеть;
  • натянутый молниеприемный трос;
  • молниеприемный стержень.

Помимо вышеупомянутых традиционных решений (приведенных как в международном стандарте МЭК 62305.4, так и в российских нормативных документах РД 34.21.122-87 и CO 153—343.21.122-2003) с середины 2000х годов получает распространение молниезащита с системой ранней стримерной эмиссии, также именуемая активной молниезащитой. Применение данной системы нормируется несколькими стандартами, в первую очередь французским NFC 17-102.

В общем случае внешняя молниезащита состоит из следующих элементов:

  • Молниеотво́д (молниеприёмник, громоотвод) — устройство, перехватывающее разряд молнии. Выполняется из металла (нержавеющая либо оцинкованная сталь, алюминий, медь)
  • Токоотво́ды (спуски) — часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.
  • Заземли́тель — проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через проводящую среду.

Молниезащита линии электропередачи

Внутренняя система молниезащиты

Внутренняя молниезащита представляет собой совокупность устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). Назначение УЗИП защитить электрическое и электронное оборудование от перенапряжений в сети, вызванных резистивными и индуктивными связями, возникающих под воздействием тока молнии. Общепринято выделяют перенапряжения, вызванные прямыми и непрямыми ударами молнии. Первые происходят в случае попадания молнии в здание (сооружение) или в подведенные к зданию (сооружению) линии коммуникаций (линии электропередачи, коммуникационные линии). Вторые — вследствие ударов вблизи здания (сооружения) или удара молнии вблизи линий коммуникаций. В зависимости от типа попадания различаются и параметры перенапряжений. Перенапряжения, вызванные прямым ударом, именуются Тип 1 и характеризуются формой волны 10/350 мкс. Они наиболее опасны, так как несут большую запасенную энергию. Перенапряжения, вызванные непрямым ударом, именуются Тип 2 и характеризуются формой волны 8/20 мкс. Они менее опасны: запасенная энергия примерно в семнадцать раз меньше, чем у Тип 1. Соответствующим образом классифицируются и УЗИП.

Нормативные документы

В России сложилась непростая ситуация с нормативными документами регламентирующими требования к молниезащите зданий. В настоящий момент существуют два документа на основе которых можно спроектировать систему молниезащиты. Это «Инструкция по молниезащите зданий и сооружений» РД 34.21.122-87[2] от 30 июля 1987 года и «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» CO 153—343.21.122-2003 от 30 июня 2003 года. В соответствии с положением Федерального закона от 27 декабря 2002 года № 184-ФЗ «О техническом регулировании» ст. 4 органы исполнительной власти вправе утверждать документы и акты только рекомендательного характера. К такому документу и относится «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций» CO 153—343.21.122-2003. Приказ Минэнерго России от 30.06.03№ 280 не отменяет действие предыдущего издания «Инструкция по молниезащите зданий и сооружений» от 30 июля 1987 года. Таким образом, проектные организации вправе использовать при определении исходных данных и при разработке защитных мероприятий положение любой из упомянутых инструкций или их комбинацию. Процесс проектирования осложняется и тем фактом что ни одна из указанных инструкций не освещает вопроса применения устройств защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений. Старая редакция инструкции вообще не предусматривала такого раздела, а новое CO 153—343.21.122-2003 освещает этот вопрос только на уровне теории, никаких указаний по практическому применению устройств защиты не предусмотрено. Все вопросы, которые не освещены в самой инструкции предписывается рассматривать в других нормативных документах, соответствующей тематики, в частности стандартов организации МЭК (Международной Электротехнической Комиссии). В декабре 2011 Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии выпустило ГОСТ Р МЭК 62305-1-2011 «Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы» и ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010 «Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 2. Оценка риска». Данные документы представляют собой аутентичный текст стандарта МЭК 62305, состоящего из четырёх частей, и призваны прояснить ситуацию с системами молниезащиты на территории Российской Федерации.

Типы УЗИП и типичные схемы применения внутренней молниезащиты

Устройство защиты от импульсных пернапряжений OVR T1+2 25 255 TS производства компании АББ

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) делятся на тип 1, тип 2 и тип 3. Тип 1 способен пропустить через себя всю энергию типичного удара молнии, не разрушившись. Но, за устройством типа 1 сохраняется достаточно большой бросок напряжения (единицы киловольт). Обычно тип 1 устанавливается только в сельской местности с воздушными линиями. Рекомендации компании ABB  требуют типа 1 в зданиях с громоотводами, а также в зданиях, подключенных воздушными линиями, и в зданиях, отдельно стоящих или находящихся рядом с высокими объектами (деревьями). По этим же рекомендациям городская квартирная и офисная проводка не требует типа 1 (считается, что тип 1 уже есть на КТП). Тип 2 не способен самостоятельно, без предшествующего типа 1, выдержать без разрушения удар молнии. Однако же его живучесть гарантируется в случае совместного применения с типом 1. Бросок напряжения за типом 2 обычно около 1.4-1.7 кВ. Тип 3 для своей живучести требует применения типов 1 и 2 перед собой, и устанавливается непосредственно рядом с потребителем. Им может являться, например, сетевой фильтр или же варисторная защита в блоках питания некоторых бытовых устройств (автоматика отопительных котлов). УЗИП не защищает от длительных перенапряжений, например, от повышения до 380В при «отгорании нуля». Более того, длительные перенапряжения могут привести к выходу УЗИП из строя. В случае сквозного прогорания УЗИП от фазы до PE возможно выделение на нем огромного количества тепла и пожар в щитке. Для защиты от этого УЗИП обязательно должен устанавливаться с защитой — плавкими вставками или же автоматическими выключателями. ABB рекомендует автоматические выключатели C40 для защиты УЗИП Тип 2 и плавкие вставки 125 A для защиты УЗИП Тип 1. Существуют также УЗИП, совмещенные с «автоматами» для своей защиты. В случае, когда вводной «автомат» имеет номинал <= 25A, возможно подключение УЗИП за ним, в этом случае вводной автомат также выполняет функции защиты УЗИП. Схемы молниезащиты выполняются либо с приоритетом безопасности, либо с приоритетом бесперебойности. В первом случае недопустимо разрушение УЗИП и иных устройств, а также ситуация, когда временно отключается молниезащита, но допустимо срабатывание автоматики с полным отключением потребителей. Во втором случае допустимо временное отключение молниезащиты, но недопустим перебой в снабжении потребителей. Схемы, рекомендуемые ABB, сделаны по принципу приоритета бесперебойности. В случае, когда нужен приоритет безопасности, возможно — при номинале вводного автомата <= 25А и наличии вводного УЗО — подключить УЗИП после УЗО, в этом случае вводной автомат защитит УЗИП от сквозного прогорания, а УЗО будет срабатывать при срабатывании УЗИП и требовать ручного повторного включения. При одновременной установке типа 1 и типа 2 расстояние между ними по кабелю должно быть не менее 10 м, расстояние от типа 2 до типа 3 и потребителей — также не менее 10 м. Это создает индуктивность, нужную для того, чтобы автомат более высокой ступени срабатывал раньше. Возможно также и использование УЗИП типов 1+2, совмещающих в одном корпусе оба устройства (защищается от прогорания так же, как тип 1). Устройства УЗИП имеют разные исполнение для различных систем TN-C, TN-S и ТТ. Необходимо выбирать устройство под свою систему заземления.

 

 

Поделиться ссылкой:

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

Нужно ли вам устройство для защиты от импульсных перенапряжений

Импульсные   перенапряжения   в   электрических   сетях   —   не   редкость. Возникают они при прямых или близких ударах молний, из-за переключений в высоковольтных сетях, а также из-за различных аварийных процессов. При этом особой опасности подвергаются частные домовладения, которые получают питание по воздушной линии электропередачи (ВЛ).

Молния   —   это   электрический   разряд   атмосферного   происхождения, который развивается между грозовым облаком и землей или между грозовыми облаками. Считается, что ток прямого удара молнии, составляет примерно 100 тысяч Ампер, а напряжение до 1 миллиарда Вольт. Форма импульса перенапряжения при ударе молнии показана на рисунке ниже.

Очевидно, что воздействие напряжения в десятки тысяч вольт на электроприборы, рассчитанные на 220В приведет как минимум к выходу их из строя, а чаще — к их возгоранию.

Когда нужно применять УЗИП

Защита зданий и сооружений от возгораний при прямом попадании молнии осуществляется молниеотводами. Для жилых зданий он представляет собой сваренную сетку из стали диаметром 8 мм на плоской кровле, с шагом ячейки 15х15 или трос, протянутый на коньке кровли, если она скатного типа.

Защита техники и электропроводки от воздействий молнии осуществляется специальными аппаратами — устройствами защиты от импульсных перенапряжений. Применение УЗИП при вводе в здание воздушной линией является обязательным. Такое требование предъявляет ПУЭ п.7.1.22. УЗИП могут выглядеть как модули, устанавливаемые на DIN-рейку, или как устройства, встраиваемые в вилки или розетки.

 

Стоит отметить, что автоматические выключатели и АВДТ не защищают электрооборудование от импульсных перенапряжений и реагируют только на ток КЗ, перегрузки или утечки на землю.

В случае питания дома по КЛ (кабельной линии), что характерно для многоэтажных домов, удар молнии в питающую сеть невозможен. Однако молния способна навести напряжение на больших расстояниях от места удара в землю с формой импульса 8/20 мкс, что менее опасно, но все равно способствует ускоренному старению изоляции электрооборудования. Поэтому применение УЗИП в кабельных сетях является рекомендуемым.

Функции УЗИП

УЗИП используется для защиты электрооборудования от коротких импульсов перенапряжения с фронтом волны 10/350 и 8/20 мкс (Т1/Т2), снижая напряжение до допустимых величин.

Т1 в дроби означает время, за которое импульс достигнет максимального значения в микросекундах. Т2 — время, за которое напряжение импульса снизится до половины от максимального значения. Естественно, что форма волны 10/350 мкс является более опасной, так как перенапряжение дольше воздействует на изоляцию электроустановок, вызывая ее ускоренное старение.

Конструкция и принцип работы УЗИП

УЗИП изготавливаются из оксидно-цинковых варисторов, разрядников или их комбинации. 90% стоимости УЗИП составляют именно эти элементы. В дешевых УЗИП варисторы имеют очень маленькие разрядные токи и часто выходит из строя.

Варисторы - это резисторы с нелинейным сопротивлением. В нормальном режиме сети варисторы имеют бесконечно большое сопротивление, через них ток не течет. При превышении напряжения, сопротивление варистора плавно падает, УЗИП пропускает через себя энергию перенапряжения.

Разрядники представляют собой трубку, наполненную инертным газом, с двумя или тремя электродами. При достижении напряжения определенного значения наступает пробой газового промежутка и срабатывание разрядника. Разрядники срабатывают медленнее, чем варисторы, поэтому их устанавливают между N и PE проводами на малые значения пробивного напряжения, так как в нормальном режиме напряжение между N и PE вовсе отсутствует.

УЗИП может пропустить через себя определенный ток без разрушения конструкции. Эти параметры называются:

  • импульсный ток (если УЗИП рассчитан на форму импульса 10/350 — класс I)
  • максимальный ток разряда (при форме импульса  8/20 — класс II)

Правильно выбрать эти параметры могут помочь специалисты техподдержки. В большинстве случаев типовым считается ток 12,5 кА для УЗИП класса I и 40 кА для класса II.

Классификация УЗИП

УЗИП делятся на три категории, в зависимости от класса испытания, а соответственно и места установки в сети — I, II, III. Согласно «Зоновой концепции» для полноценной защиты от перенапряжений следует устанавливать УЗИП разных классов каскадно, на стыке зон защиты:

1) В щите учета на опоре или на доме (снаружи) до счетчика следует устанавливать УЗИП класса I. Это устройство рассчитано на поглощение импульсов перенапряжения с формой волны 10/350 мкс и защищает от прямых ударов молнии в линию электропередачи или систему молниезащиты дома.

2) В распределительном щитке дома должен быть установлен УЗИП класса II. В функции этого аппарата будет входить гашение остаточного импульса, который прошел через УЗИП класса I, а также защита от перенапряжений, вызванных коммутацией в высоковольтных сетях.

3) В розетках, к которым подключается высокочувствительная цифровая техника, встраивается УЗИП класса III, которое будет выполнять функцию фильтрации высокочастотных помех.

При этом стоит иметь в виду, что между разными классами УЗИП должно выдерживаться расстояние не менее 15 метров кабеля, либо должен быть установлен специальный разделительный дроссель, иначе самая «слабая» ступень защиты примет на себя максимальную энергию импульса и выйдет из строя.

Исполнения УЗИП

УЗИП подключаются параллельно защищаемого оборудования и представляют собой корпус со сменными модулями или монолитную конструкцию.

В зависимости от системы заземления, принятой  на объекте, УЗИП нужно подключать по разному. Самыми распространенными в жилом секторе являются системы TN-C, TN-S и TT.

Система заземления TN-C

  • однофазная — варистор между L-N
  • трехфазная — варисторы между L1...L3-PEN

Система заземления TN-S

  • однофазная — варистор между L-PE, варистор между N-PE
  • трехфазная — варистор между L1...L3-PE, варистор между N-PE

Система заземления TТ

  • однофазная — варистор между L-N, разрядник между N-PE
  • трехфазная — варистор между L1...L3-N, разрядник между N-PE

Защита УЗИП

Несмотря на то, что УЗИП является устройством защиты электросети, оно само должно быть защищено от повреждений, которое может возникнуть из-за разрушения элементов конструкции в момент поглощения энергии перенапряжения. Нередко бывали случаи, когда из-за неграмотной защиты, УЗИП сами становились причиной возгораний.

  • Класс I должен быть защищен предохранителями на ток до 160А
  • Класс II должен быть защищен предохранителями на ток до 125А

Если ток предохранителя больше указанного, то должен быть установлен дополнительный предохранитель, защищающий оборудование щита от разрушения УЗИП.

В случае воздействия длительного перенапряжения на УЗИП, варисторы начнут пропускать ток и сильно нагреваться. Встроенный терморасцепитель отключает устройство от сети в случае, если температура варистора достигнет критического значения.

Допускается защищать УЗИП автоматическими выключателями с предельной коммутационной способностью (ПКС) не менее 6кА. Но устройства I может быть защищены только предохранителями, так как они могут отключить намного большие токи КЗ при воздействии повышенного напряжения. Например, предохранитель на рисунке имеет отключающую способность 50 кА.

Таким образом, правильное применение устройств защиты от импульсных перенапряжений позволит эффективно защитить электрооборудование от повреждений, вызванных перенапряжениями в сети.

 

Перейти в каталог

BSP Security - Грозозащита для IP

Системы IP-видеонаблюдения подвержены влиянию перенапряжений, бросков тока, статического электричества наведенных напряжений вследствие удара молнии во время грозы. Когда говорят о грозозащите, предполагают защиту от разрядов молнии при грозах. Удар молнии даже в нескольких километрах от объекта вызывает короткие импульсы в слаботочных сетях в несколько сотен вольт. Для защиты от прямого попадания молнии служат специальные сооружения, призванные перехватить удар молнии и отвести ее ток в сторону от объекта защиты. Это всем известные громоотвод (молниеотвод). Никаких устройств локальной защиты от прямого попадания молнии, которые можно было бы подключить к IP-камере, не существует. При прямом попадании молнии камера физически разрушится. Для молнии характерны значения напряжений в десятки миллионов вольт, а тока - сотни килоампер в импульсе до 100 микросекунд. Наиболее вероятная угроза для системы видеонаблюдения - это короткие импульсы перенапряжений.

Причины возникновения таких импульсов:

  • удар молнии поблизости от объекта, в т.ч. в молниеотвод - мощный электрический импульс и электромагнитное возмущение вызывает наведенную ЭДС в токопроводящих жилах цепей передачи информации и питания. В этой ситуации не помогает даже заглубление кабеля в толщу земли.
  • статическое электричество - перемещения кабеля, ионизированный воздух, погодные явления. Все это может вызвать появления импульсов статического напряжения, способных вывести из строя оконечное оборудование - коммутатор или видеокамеру. Наверняка, все испытывали на себе действие статического электричества, когда зимой снимали свитер из синтетических тканей. Даже такого рода разряды опасны для микроэлектроники.
  • перенапряжения вследствие коммутаций и переключений - подключение удаленной камеры, коммутация патчкордов в кроссовой, включение питания коммутатора на периметре, включение и отключение мощной нагрузки - это примеры переходных процессов в электрических цепях, сопровождающихся резкими скачками напряжения импульсного характера, что может вызвать сбои в работе и поломки.

Вне зависимости от способа возникновения импульсов перенапряжения, все они характеризуются значениями напряжения в несколько киловольт и временем воздействия в десятки микросекунд. И даже такого времени вполне достаточно, чтобы причинить непоправимый ущерб дорогостоящему оборудованию. Защитить от импульсных перенапряжений в информационных линиях и цепях питания призваны УЗИП (устройства защиты от импульсных перенапряжений).

Конструкция и классификация устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)Задача УЗИП - создать короткозамкнутую цепь на контакт заземления в момент воздействия импульса перенапряжения и тем самым предотвратить протекание тока через защищаемое оборудование. В то же время при отсутствии перенапряжений в цепи, УЗИП не должно оказывать сколько-нибудь заметного влияния на режим работы оборудования.
Для УЗИП широко используются искровые и газовые разрядники, варисторы, диоды-супрессоры. В камерах видеонаблюдения компании BSP Security применяются все вышеперечисленные компоненты, обеспечивающие защиту от коротких импульсных перенапряжений различного характера. Существуют различные классы устройств защиты I, II, III. Встроенная защита нашего оборудования соответствует УЗИП второго класса испытаний - испытания имитируют уже наведенные молниевые импульсы с формой 8/20 мкс. Устанавливаются уже после УЗИП I класса. Для стабильной работы оборудования обязательно электропитание надлежащего качества. На вводе в здание обязательно применение УЗИП класса I., скорее всего, уже предусмотрено проектом электроснабжения. Устанавливать дополнительное УЗИП класса I на щитке питания системы видеонаблюдения внутри здания нецелесообразно. Но если щит электропитания вынесен из здания, то для обеспечения грозозащиты необходимы применение УЗИП класса I и организация локального заземления.  Далее необходимо защитить информационные линии и линии электропитания камер. ЭДС может быть наведена на любой токопроводящий объект, и в первую очередь кабели: электропитания и информационный. Причем, если установить УЗИП возле одного конца, например, информационной линии Ethernet, будет осуществляться защита только того устройства, возле которого находится УЗИП. Аналогично и для цепей питания слаботочных устройств. Почему же нельзя поставить одно УЗИП на линию? Здесь все очень просто. Сопротивление кабеля слишком велико для того, чтобы импульсное перенапряжение, возникшее на незащищенном конце кабеля могло быть эффективно нейтрализовано УЗИП, установленным на другом конце. По этой причине наше оборудование имеет устройства защиты на обоих концах информационной линии в непосредственной близости к защищаемому устройству (регистраторы и коммутаторы) или встроенного непосредственно в него (IP-камеры).Стоит отметить, если IP-камера питается отдельным напряжением, то для питающего кабеля также необходимо предусматривать защиту как на выходе из БП, так и при подключении к камере.

ВНИМАНИЕ! БЕЗ ПОДКЛЮЧЕНИЯ К ЗАЗЕМЛЕНИЮ УЗИП НЕ ОБЕСПЕЧИВАЮТ ЗАЩИТУ. При этом заземление должно быть организовано в строгом соответствии с требованиями ПУЭ. Не стоит надеяться, что монтажник по месту прикрутит клемму заземления к любой ближайшей железке, и защита будет обеспечена.

Распространенные заблуждения

Для защиты достаточно молниеотвода

Молниеотвод или, в просторечии, громоотвод - это комплекс мероприятий, направленный на перехват, распределение и растекание тока, возникающего вследствие прямого попадания молнии в объект защиты.  Его задача - защитить здания и сооружения, взрывоопасные объекты, объекты энергетики и жизнеобеспечения от прямого попадания молнии и рисков связанных с этим: разрушения конструкций, пожаров, взрывов, отключения электрогенерирующих мощностей и т.п. Установка молниеотвода ни в коей мере не может изменить величину наведенных перенапряжений в электрических цепях объекта. Задача ограничения перенапряжений ложится полностью на УЗИП в электрических коммуникациях объекта.

Грозозащиту можно проверить электрошокером

Для начала, электрический импульс электрошокера не похож на измерительный импульс для проверки УЗИП. Это серия импульсов с определенной частотой в десятки герц. Данные испытания никак не соответствуют характеру воздействий в виде одиночных грозовых перенапряжений. К тому же, контур замыкания дуговых разрядов электрошокера ограничивается металлом корпуса оборудования, проводником линии питания или информационного кабеля и не распространяется на цепь. Поэтому судить о работе или не работе УЗИП при таких испытаниях некорректно.Для защиты достаточно заземлить камеру и экран кабеляЕсли видеокамера имеет металлический корпус, а кабель используется экранированный, то заземление корпуса камеры и экрана кабеля обязательно. Сможет ли это защитить от возникновения импульсных перенапряжений? Частично. Экран кабеля имеет достаточно высокое сопротивление, чтобы обеспечить быстрое стекание тока, возникающего в его толще вследствие воздействия электромагнитного возмущение от удара молнии.  И ни в коем случае не заземляйте экран кабеля с двух сторон, если не уверены в равном потенциале земли. Иначе по экрану потечет постоянный ток уравнивания потенциалов, который будет уже действовать не кратковременного, а постоянно, и может нарушить работу системы.

Устройства грозозащиты - одноразовые

Существует мнение, что грозозащита подобна плавкому предохранителю и выгорает после воздействия разряда, вызванного молнией. Это ошибочное мнение! Если в линии возникло импульсное перенапряжение в рамках класса УЗИП, то УЗИП выполняет свою функцию и не выходит из строя. Более того, при проведении испытаний УЗИП, его подвергают воздействию импульса перенапряжения не менее 15 раз. Если же УЗИП вышло из строя, то это означает, что импульс превышал расчетные значения, и тогда можно только порадоваться, что сгорело УЗИП, а не дорогостоящая IP-камера, коммутатор или видеорекордер.

Защита от перенапряжения сети для дома (220 и 380 вольт)

В современных бытовых приборах используется чувствительная электроника, что делает эти устройства уязвимыми перед перепадами напряжения. Поскольку устранить их не представляется возможным, необходима надежная защита. К сожалению, ее организация не входит в сферу обязанностей службы ЖКХ, поэтому заниматься этим вопросом приходится самостоятельно. Благо защитные устройства приобрести сегодня не проблема. Прежде чем перейти к описанию и принципу действия таких приборов, кратко расскажем о причинах, вызывающих скачки напряжения, и их последствиях.

Что такое перепад напряжения и его природа?

Под этим термином подразумевается краткосрочное изменение амплитуды напряжения электросети, с последующим восстановлением, близким к первоначальному уровню. Как правило, длительность такого импульса исчисляется я миллисекундами. Существует несколько причин для его возникновения:

  1. Атмосферные явления в виде грозовых разрядов, они способны вызвать перенапряжение в несколько киловольт, что не только гарантированно выведет электроприборы из строя, а и может стать причиной пожара. В данном случае жителям многоэтажек проще, поскольку организация защиты от таких предсказуемых явлений входит в обязанности поставщиков электричества. Что касается частных домов (особенно с воздушным вводом), то их жильцы должны самостоятельно заниматься этим вопросом или обращаться к специалистам.
  2. Скачки при коммутационных процессах, когда происходит подключение-отключение мощных потребителей.
  3. Электростатическая индукция.
  4. Подключение определенного оборудования (сварка, коллекторный электродвигатель и т.д.).

На рисунке ниже наглядно продемонстрирована величина грозового (Uгр) и коммутационного импульса (Uк) по отношению к номинальному напряжению сети (Uн).

Грозовой и коммутационный импульсы перенапряжения

Для полноты картины следует упомянуть и о долгосрочном повышении и понижении напряжения. Причиной первого является авария на линии, в результате которой происходит обрыв нулевого провода, что вызывает повышение до 380 вольт. Нормализовать ситуации никакими приборами не получится, потребуется ждать устранения аварии.

Длительное снижение напряжения можно часто наблюдать в сельской местности или дачных поселках. Это связано с недостаточной мощностью трансформатора на подстанции.

В чем заключается опасность перепадов?

В соответствии с допустимыми нормами, допускается отклонение от номинала в диапазоне от -10% до +10%. При скачках напряжение может существенно выйти за установленные границы. В результате блоки питания бытовой техники подвергаются перегрузке и могут выйти из строя или существенно сократить свой ресурс. При высоких или длительных перепадах велика вероятность возгорания проводки, и, как следствие, пожара.

Пониженное напряжение также грозит неприятностями, особенно к этому критичны компрессоры холодильных установок, а также многие импульсные блоки питания.

Защитные устройства

Существует несколько видов защитных устройств различающихся как по функциональности, так и по стоимости, одни из них обеспечивают защиту только одному бытовому прибору, другие – всем имеющимся в доме. Перечислим хорошо зарекомендовавшие себя и наиболее распространенные защитные устройства.

https://www.youtube.com/watch?v=e86nhzDoncM

Сетевой фильтр

Наиболее простой и доступный по деньгам вариант защиты маломощного бытового оборудования. Отлично зарекомендовал себя при бросках до 400-450 вольт. На более высокие импульсы устройство не рассчитано (в лучшем случае оно примет удар на себя, спасая дорогостоящую аппаратуру).

Фильтр удлинитель Swen Fort Pro

Основной элемент защиты у такого устройства – варистор (полупроводниковый элемент изменяющий сопротивление в зависимости от приложенного напряжения). Именно он выходит из строя при импульсе более 450 В. Вторая важная функция фильтра – защита от высокочастотных помех (возникают при работе электродвигателя, сварки и т.д.) отрицательно влияющих на электронику. Третьим элементом защиты является плавкий предохранитель, срабатывающий при КЗ.

Не следует путать фильтры с обычными удлинителями, которые не обладают защитными функциями, но похожи по внешнему виду. Чтобы различить их достаточно посмотреть паспорт изделия, где приведены полные характеристики. Отсутствие такового должно само по себе вызывать подозрение.

Стабилизатор

В отличие от предыдущего типа приборы этого класса позволяют нормализовать напряжение в соответствии с номинальным. Например, установив границу в пределах 110-250 В, на выходе устройства будет стабильные 220 В. Если напряжение выйдет за пределы допустимого, прибор отключит питание и возобновит его подачу после нормализации работы электросети.

Стабилизатор EDR-1000 от производителя Luxeon

В некоторых случаях (например, в сельской местности) установка стабилизатора является единственным способом повысить напряжение до необходимой нормы. Бытовые стабилизаторы выпускают двух модификаций:

  • Линейные. Они предназначены для подключения одного или нескольких бытовых приборов.
  • Магистральные, устанавливаются на входе электросети здания или квартиры.

И первые, и вторые следует подбирать исходя из мощности нагрузки.

Источники бесперебойного питания

Основное отличие от предыдущего типа является возможность продолжения подачи питания подключенного устройства после срабатывания защиты или полного отключения электричества. Время работы в таком режиме напрямую зависит от емкости аккумуляторной батареи и мощности нагрузки.

Бесперебойный блок питания APC, модель SC-420

В быту эти устройства в основном используются для подключения стационарных компьютеров, чтобы при проблемах с электросетью не потерять данные. При срабатывании защиты ИБП будет продолжать подачу питания в течение определенного времени, как правило, не более получаса (зависит характеристик устройства). Этого времени вполне достаточно, чтобы сохранить необходимые данные и корректно отключить компьютер.

Современные модели ИБП могут самостоятельно управлять работой компьютера через USB интерфейс, например, закрыть текстовый редактор (предварительно сохранив открытые документы), после чего произвести отключение. Это довольно полезная функция, если пользователь при срабатывании защиты не находился рядом.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений

Все перечисленные выше приборы обладают общим недостатком, у них не реализована действенная защита от импульса высокого напряжения. Если таковой произойдет, он, практически гарантированно выведет такие устройства из строя. Следовательно, защита должна быть организована таким образом, чтобы после срабатывания можно было оперативно привести ее в рабочее состояние. Этому требованию, как нельзя лучше отвечают УЗИП. На их основе организуется многоуровневая система защиты внутренних линий частного дома.

Одна из принятых классификаций таких устройств показана в таблице.

Таблица 1. Классификация УЗИП

Категория Применение
В (I) Обеспечивают защиту при прямом попадании грозового разряда по системе молниезащиты. Место установки – вводно-распределительное устройство или главный распределительный щит. Основная нормирующая характеристика – величина импульсного тока.
С (II) Защищают токораспределительную сеть от коммутационных импульсов, а также играют роль второго защитного уровня при грозовом разряде. Место установки – распределительный щит.
D (III) Обеспечивают последний уровень защиты, при которой к потребителям не допускаются остаточные броски напряжения и дифференциальные перенапряжения. Помимо этого обеспечивается фильтрация высокочастотных помех. Установка производится перед потребителем. Могут быть выполнены в виде модуля под розетку, удлинителя и т.д.

Пример организации трехуровневой защиты продемонстрирован ниже.

Организация трехуровневой защиты от перенапряжения

Конструктивные особенности УЗИП.

Устройство представляет собой платформу (С на рис. 6) со сменным модулем (В), внутри которого находятся варисторы. При их выходе из строя индикатор (А) изменит цвет (в приведенной на рисунке модели на красный).

УЗИП Finder (категория II)

Внешне устройство напоминает автоматический выключатель, крепление – такое же (под DIN рейку).

Особенностью УЗИП является необходимость замены модулей при выходе варисторов из строя (что довольно просто). Конструкция модулей выполнена таким образом, что установить их на платформу с другим номиналом невозможно. Единственный серьезный недостаток связан с характерными особенностями варисторов. Им необходимо время, чтобы остыть, многократное попадание грозового разряда существенно усложняет этот процесс.

Защитное реле

В завершении рассмотрим реле контроля напряжения (РКН), эти устройства способны обеспечить защиту бытовых приборов от коммутационных импульсов, перекоса фаз, а также пониженного напряжения. С грозовыми импульсами они не справятся, поскольку на это не рассчитаны. Их сфера применения – защита внутренней сети квартиры, то есть там, где обеспечение грозозащиты входит в обязанности электрокомпаний.

Приборы могут устанавливаться во входном щитке, непосредственно, после электросчетчика, для этого предусмотрено крепление под DIN рейку.

РКН можно подключать после счетчика

Помимо этого выпускаются модификации приборов в виде удлинителей питания и модулей под розетку.

РКН в виде удлинителя и розеточного модуля

Данные устройства могут произвести только защитное отключение сети, при выходе напряжения за указанные пределы (устанавливается кнопками управления), после нормализации электросети производится ее подключение. Стабилизация и фильтрация не производятся.
https://www.youtube.com/watch?v=AyTLz6G9Ul8

Предостережения

Не следует доверять защиту своего дома самодельным конструкциям, в бытовых условиях бывает проблематично настроить собранную схему и протестировать ее работу в критических режимах.

Не имея практического опыта в организации грозозащиты, не стоит пытаться реализовать ее самостоятельно, эту работу лучше доверить профессионалам. Рекомендуем рассматривать эту часть статьи как информационную.

Все манипуляции с электрощитом, приборами и проводкой необходимо проводить только при отключенном электропитании.

Список использованной литературы

  • Буткевич Г. В. «Дуговые процессы при коммутации электрических цепей» 1973
  • Д. В. Разевига «Техника высоких напряжений» 1976
  • Родштейн Л. А. «Электрические аппараты» 1981
  • Халилов Ф. Х., Евдокунин Г. А., Поляков B.C., Подпоркин Г. В., Таджибаев А. И. «Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений» 2002
  • Дмитриев М. В. «Применение ОПН в электрических сетях 6-750 кВ» 2007

Система передачи - Защита от молний



Изучение молний предшествовало электроэнергетическим системам. много веков. Наблюдения за громом продолжались в некоторых районах. более тысячелетия. Франклин и другие установили электрическую природа молнии, и ввел концепции экранирования и заземления для защиты конструкций. Первые линии электропередачи использовали до шесть воздушных экранов, натянутых над фазными проводниками и заземленных у вышек для эффективной молниезащиты.Позже в двадцатом века, неоднократные удары по высоким башням, зданиям и линиям электропередач, вопреки пословице "никогда не ударяет дважды", разрешает систематическое изучение параметров ударного тока. Улучшения в электронике, компьютеры, телекоммуникации, ракетная техника и спутниковые технологии имеют все расширили наши знания о молниях, в то же время раскрывая нас к постоянно растущим рискам экономического ущерба от его последствий.

1 Плотность заземления

Первый обратный ход от прямого прекращения отрицательного, нисходящего молния облако-земля является основным риском для энергосистемы компоненты.Положительные первые штрихи, отрицательные последующие штрихи и продолжающиеся токи также могут вызвать определенные проблемы. Традиционный индикатор молниеносной активности облака-земля определяется наблюдениями за громом, собраны в соответствии со стандартами Всемирной метеорологической организации и преобразованы Плотность земной вспышки:

TD - количество дней с громом в году

TH - количество часов с громом в год

GFD - количество первых ударов облака до земли на квадратный километр. в год

Долгосрочные данные о грозе показывают, что GFD имеет относительный стандарт отклонение 30%.

Наблюдения оптической переходной плотности проводились с использованием спутники, начиная с 1995 года. Эти данные имеют некоторые из тех же дефектов в качестве наблюдений за громом: облачная вспышка и активность земной вспышки одинаковы взвешенные, а наблюдения носят спорадический характер. Однако статистические соображения а также подробные наблюдения за орографическими особенностями местности теперь выступают за использование оптической переходной плотности, сообщает (Christian и другие., 2003; NASA, 2006) над наблюдениями за громом для оценки земли плотность вспышки.

Хорошую оценку плотности наземной вспышки можно получить, разделив значения оптической переходной плотности на фиг. 1 в 3,0 раза. Эта средний коэффициент действителен для четырех разных континентов, но может варьироваться в зависимости от регионов, призывая к более низкому коэффициенту в некоторых ограниченных областях, где штормы имеют более высокое соотношение положительных и отрицательных вспышек.


РИС.2 в год)

Типовые подходы к проектированию

0,3-1 0,1-0,3 Неэкранированное, одно- или трехполюсное АПВ 1-3 0,3-1

Одиночный верхний экран или неэкранированный с линейными разрядниками, верхний фазы, все башни 3-10 1-3

Два воздушных провода экрана 10-30 3-10

Два воздушных провода экрана с хорошим заземлением или линейными ограничителями перенапряжения 30-100 10-30

- - -

Три или более воздушных и встроенных экранирующих провода с хорошим заземлением; линейные ограничители перенапряжения; кабели подземные передачи

====

Уникальные электромагнитные сигналы от отдельных ударов молнии и имеют высокое отношение сигнал / шум на больших расстояниях.Многие одиночные станции были разработаны и откалиброваны счетчики молний, ​​каждый с хорошее различение между облачной вспышкой и земной вспышкой, используя простые электронные схемы. Это также было возможно более 30 лет на наблюдение этих сигналов с двумя или более станциями и на триангуляцию места ударов молнии по всему континенту. Местоположение молнии сети постоянно улучшались до такой степени, что несколько удары от одной вспышки могут быть разрешены с высокой пространственной и временной точность и высокая вероятность обнаружения (СИГРЭ, 2009).Значение GFD из этих данных должно быть основано примерно 400 отсчетов в каждой ячейке для уменьшения относительного стандартного отклонения процесса наблюдения ниже 5%. В областях с умеренной плотностью вспышки минимальный размер ячейки 20 × 20 км уместно.

2 Методы смягчения последствий

Методы смягчения молний для линий электропередачи должны быть подходящими для ожидаемой долгосрочной плотности наземных вспышек и надежности энергосистемы требования.В таблице 1 приведены типичные практики для пяти различных уровни грозовой активности для достижения надежности 1 отключение на 100 км линии в год на линии ВН.

Изоляция энергосистемы спроектирована так, чтобы выдерживать перенапряжения, генерируется в энергосистеме, в установившемся режиме, а также когда компоненты переключаются. К сожалению, даже самый слабый прямой удар молнии от повреждения экрана до фазного проводника вызовет перенапряжение который вспыхнет через изолятор, не защищенный от перенапряжения разрядник рядом.Как только дуга появляется на изоляторе, энергосистема ток короткого замыкания поддерживает эту дугу до тех пор, пока напряжение не будет снято защитным реле действия. Если частота вспышек мала, таблица 1 показывает, что некоторые коммунальные службы могут просто принять высокую частоту отключений, до 6 прерываний на 100 км в год, и может защитить от последствий с помощью автоматического повторное включение и резервные пути.

Эффективное воздушное экранирование с проводами, размещенными над фазными проводниками перехватывать вспышки и отводить их на землю, является наиболее распространенной формой молниезащиты на ЛЭП в районах с умеренным к высокой плотности наземной вспышки.

При ударе по воздушному экрану разность потенциалов на изоляторы - это сумма резистивного и индуктивного повышения напряжения на башня за вычетом связанного напряжения на фазных проводниках. Потенциал разница может привести к "обратному пробою" башни в фазный провод.

Возможен обратный пробой при большом пиковом токе хода, при стоянии сопротивление высокое и при низкой прочности изоляции.Упрощенные модели (CIGRE, 1991; IEEE, 1997; EPRI, 2005) доступны для проведения расчет грозового перенапряжения и согласование результатов с изолятором прочность, обеспечивающая молниеносные отказы. Схема этого процесса дается следующим образом.

3 Количество инсультов в линиях электропередач

Лидер молнии, тонкий столб электрически заряженной плазмы, развивается от облака до земли в серии ступенчатых поломок.Вблизи земли электрические поля достаточно высоки, чтобы удовлетворять условиям для непрерывного положительного зарождения лидера вверх от высоких предметов или проводники. Анализ одиночного ВЛ с помощью этого подхода приводит к…

… где NS - количество ударов по проводнику на 100 км линии длина в год h - средняя высота проводника над землей в метрах…

В зонах с умеренной и высокой плотностью ударов грунта, один или несколько надземных экранирующие провода обычно устанавливают над фазными проводниками.Эта защита обычно имеет вероятность успеха более 95%, но добавляет почти 10% к стоимость строительства линии, а также потери энергии от индуцированных токов. Модель проверки лидера была разработана для анализа отказов экранирования. точнее.

Цель состояла в том, чтобы снизить частоту отказов ниже установленной надежности IEEE. целевой показатель 0,05 на 100 км в год (IEEE, 1997).

4 Параметры тока хода

Когда нисходящий лидер контактирует с компонентом энергосистемы через восходящий лидер, накопленный заряд будет унесен из канала в заземленный объект через плазменный канал с высоким внутренним сопротивлением 600-4000 Ом. Благодаря этому высокому импедансу источника относительно импеданса заземленных конструкций подходит модель источника импульсного тока.

Бергер (1977) произвел самые надежные прямые измерения тока и поток заряда от отрицательных параметров молнии, направленной вниз от облака к земле. на приборной башне с 1947 по 1977 год.

Дополнительные наблюдения были предоставлены многими исследователями, а затем обобщены (Андерсон и Эрикссон, 1980; СИГРЭ, 1991; Таками и Окабе, 2007).Общее распределение тока хода можно приблизительно представить как логнормальный со средним значением 31 кА и логарифмическим стандартным отклонением sln (I) = 0,48. Вероятность превышения пикового тока первого обратного хода звездную величину I также можно оценить по (CIGRE, 1991; IEEE, 1997; EPRI, 2005; IEEE, 2010):

.

Пиковый ток хода, связанный с заданным уровнем вероятности P может быть получено путем обращения уравнения 4 для получения . ..

Это приводит к следующей таблице вероятностей.

ТАБЛИЦА 2 Вероятность превышения тока первого обратного удара при молнии Флэш

Таблица 2 предполагает, что вероятность первого отрицательного результата составляет 15%. пиковый ток обратного хода превысит 60 кА, и с вероятностью 85% она превысит 16 кА.

Форма волны тока первого обратного хода возрастает с вогнутостью. фронта, дающего максимальную крутизну около гребня волны, то затухает со временем до половины значения 50 мкс или более.Среднее значение максимальная крутизна (CIGRE, 1991) составляет 24 кА / мкс, с логарифмическим стандартным отклонением 0,60. Крутизна имеет сильную корреляцию с пиковой амплитудой (CIGRE, 1991; Takami and Okabe, 2007), что позволяет упростить моделирование с использованием единственное эквивалентное время фронта (пиковый ток, деленный на пиковую скорость нарастания).

Средний эквивалентный фронт составляет 1,4 мкс для среднего тока 31 кА, и увеличивается до 2,7 мкс при увеличении пикового тока хода до уровня 5% 100 кА.Эквивалентное время фронта 2 мкс рекомендуется для упрощенного анализ характеристик молнии (CIGRE, 1991; IEEE, 1997) с пиковой токи в диапазоне 50-150 кА.

5 Расчет грозового перенапряжения на заземленном объекте

Пиковое напряжение, возникающее в результате вспышки молнии, можно оценить по формуле сумма двух компонентов, увеличение резистивного напряжения ближайшего заземляющий электрод VR и индуктивный рост напряжения VL.Повышение напряжения VL, связанный с последовательной индуктивностью проводника и опоры L и эквивалентной время фронта (? t = 2 мкс) ...

... это VL = LI /? T. Термин VL будет дополнять, а иногда и доминировать над VR.

7 Расчет индуктивного повышения напряжения VL

Суммарная индуктивность конструкции может быть аппроксимирована выражением…

. 8 м / с)

При численном анализе можно заполнить последовательные и шунтирующие элементы импеданса. используя ту же процедуру.Высокие опоры передачи имеют больший ход раз t и, следовательно, более высокая индуктивность, что еще больше усугубляет увеличение заболеваемости инсультом с высотой линии. Тонкие стальные опорные конструкции и деревянные столбы с проволокой малого радиуса r, также будут иметь более высокий индуктивность, чем у решетчатых башен с несколькими путями к земле, что дает больший общий радиус. Индуктивность конструкций с оттяжками дается параллельным сочетанием индуктивности центрального структура и индуктивности отдельных оттяжек без учета взаимных сцепление (СИГРЭ, 1991).

8 Расчет нарастания напряжения на фазном проводе

Сильные электромагнитные поля, окружающие любую осветительную вспышку, освещают соседние проводники и вызывают протекание тока, что приводит к возникновению наведенных напряжений через изоляторы.

Поля от вертикальных ударов молнии до земли возле ВЛ может вызвать перенапряжения с пиковой величиной 100-300 кВ в соседних воздушных линиях линии без прямого окончания флеш-памяти.Это особая проблема только для систем среднего и низкого напряжения (IEEE, 2010).

В случае удара молнии непосредственно в провод заземления (OHGW) небольшая часть общего тока течет в горизонтальных направлениях, от места вспышки во все соединенные провода заземления, экранировать провод под фазами и любой фазный провод, защищенный параллельным линейный ограничитель перенапряжения. Повышение напряжения на каждом участнике этого тока поток увеличивает синфазное напряжение и снижает дифференциальное напряжение на изоляторы через поперечный электромагнитный (ТЕМ) или импульсный импеданс соединение с изолированными фазами.Конфигурации связки и корона могут улучшить эта желательная связь с импульсным сопротивлением для уменьшения половины общего повышение потенциала башни (VR + VL), но увеличение расстояния между фазы и заземляющие провода уменьшат эффект.

Расчет коэффициентов связи Cn на неприводной, незащищенной фазовые проводники требуют регистрации собственных и взаимных импульсных сопротивлений каждой фазы и заземляющего провода, устанавливая напряжение на пораженных проводниках к единице и вычисление роста потенциала на неприводных фазах от инверсия результирующей матрицы импульсного сопротивления.Упрощенные методы для системы с одним или двумя воздушными заземляющими проводами (CIGRE, 1991; IEEE, 1997) учитывать эффекты короны, зависящие от напряжения, а также жгут проводов импеданс.

Комбинированное пиковое напряжение изолятора в условиях грозового перенапряжения, VPk (кВ) с линейным временем фронта? T, равным 2 мкс, может быть приблизительно равно…

.

Где…

IPk - пиковый ток первого обратного хода (кА)

Cn - коэффициент связи импульсного сопротивления от n проводов заземления, модифицированный для эффектов короны

n - количество заземляющих проводов, включая OHGW, подземные OPGW и нейтральные провода и фазы защищены линейными ограничителями перенапряжения

ZGW - среднее значение импульсного сопротивления заземляющих проводов (Ом)

Rf - сопротивление пораженной опоры заземлению по формуле 6. (Ом)

L - индуктивность пораженной опоры от места расположения изолятора до земля (H) из уравнения 7

9 Совместное распределение пикового напряжения на изоляторах

Так как пиковый ток хода и удельное сопротивление у основания башни статистически независимы, совместное распределение их напряжения уровни напряжения могут быть получены путем суммирования вероятностей всех возможные события.

Таблица 4 показывает, что напряжение на изоляторе линии передачи изменяется в диапазоне 50: 1 в результате статистических изменений в молнии пиковая величина тока и изменения удельного сопротивления почвы от башни к башне.

Электроэнергетические компании часто устанавливают дополнительное подземное заземление. электроды, такие как вертикальные стержни или радиальные противовесы на метр ниже уровня земли на опорах с высоким удельным сопротивлением грунта. строительство спецификации могут требовать достижения сопротивления 20 Ом, где это возможно."Таким образом, распределение сопротивления опоры Rf в Таблице 4 изменено "обработкой правило ", которое следует эта общая модель:

• Если Rf <20 Ом, ничего не делать.

• Если 20 Ом

• Если Rf> 40 Ом, установите достаточно заземления, чтобы уменьшить Rf в раз. из 2.

Эта стратегия лечения повысит частоту отключения линии, как показано ниже.

10 Прочность изоляции

Градиент перекрытия грозового импульса (кВ CFO на метр сухой дуги расстояние) типичных изоляторов линии передачи линейно по широкий диапазон от 1 до 6 м. Критический уровень перекрытия (CFO) - это среднее напряжение, при котором происходит пробой при испытании со стандартным Волна грозового импульса напряжения с временем нарастания 1,2 мкс и временем до 50 мкс половинное значение и обычно распределяется с относительным стандартным отклонением около 5%. Финансовый директор для полных шкал грозового импульсного напряжения линейно с расстоянием от сухой дуги изолирующей колонны, как показано в Таблице 6.

Вероятность перекрытия с относительным стандартным отклонением 5% может удобно аппроксимировать уравнением 11. Например, с помощью VPk = 1136 кВ применительно к изоляции с CFO = 1080 кВ, вероятность перекрытия 85%. Однако точные функции нормального распределения легко доступны в электронных таблицах, таких как Excel, и их следует использовать где есть:

Напряжение пробоя грозового импульса имеет ярко выраженную нелинейную вольт-временную характеристику. характеристика, дающая возрастающую способность противостоять кратковременным импульсы при временах t менее 10 мкс по сравнению с полной мощностью CFO 540 кВ / м.Сама волна молнии достигает своего пика эквивалентным фронтом время около 2 мкс. Упрощенный метод может оценить возможность перекрытия в это время t, в результате чего фиксированная сила 822 кВ на метр длины сухой дуги DDry Arc на основе вольт-временной характеристики следующим образом:

… где…

DDry Arc - расстояние до сухой дуги изолятора (м) в диапазоне 1-6 м

t - время пробоя (мкс) в диапазоне 0. 3-14 мкс

CFO - пик приложенной стандартной волны грозового импульсного напряжения. (кВ), который вызывает пробои в 50% случаев;

Подход кривой зависимости напряжения от времени, такой как уравнение 12, остается в силе до момент времени, когда приложенная волна напряжения значительно отклоняется из стандартной тестовой волны. В случае линий передачи это точка хорошо определяется как время, в которое устранение отражений от заземляющие электроды близлежащих опор прибывают по истечении времени распространения tSpan соответствует 90% скорости света, c.Таблица 7 показывает, что длина пролета может изменить критическое напряжение пробоя на ± 10%, что приведет к изменению прогнозируемой скорости отключения линии примерно на ± 30%.

11 Расчет скорости отключения ЛЭП

Интенсивность молниеносных отключений линии передачи выражается числом вспышек на строку, уравнение 3, умноженное на вероятность перекрытия каждой вспышки. Таблицы 4 и 5 показали, как распределение пикового напряжения обратного пробоя изоляции изменяется в зависимости от распределение вероятности пикового тока первого обратного хода Ipk и сопротивление опоры Rf, учитывая, что другие факторы, такие как башня индуктивность Ltwr, количество OHGW n и соответствующий коэффициент связи Cn в уравнении 10 фиксированы.В таблицах 6 и 7 приведены характеристики изоляции. в зависимости от расстояния до сухой дуги изолятора DDry Arc и длины пролета, который также может быть рассчитан с помощью уравнения 12 для конкретной конструкции линии или раздел. Таким образом, расчет частоты отказов линии упрощается до расчет вероятности перекрытия для каждого элемента в таблице 4 или 5, суммированные по всему диапазону вероятностей, как показано на ИНЖИР. 2.

Компьютерные программы и методы расчета интенсивности грозовых отключений (CIGRE, 1991; IEEE, 1997; Hileman, 1999) используют упрощенные концепции проиллюстрированный на фиг. 2, но с добавлением деталей расчета, относящихся к…

• Автоматический расчет импульсного сопротивления отдельных проводников ZGW и коэффициенты связи Cn на каждом фазном проводе, включая нелинейные увеличение Cn с увеличением верхнего напряжения башни;

• Автоматический анализ риска отказа экранирования и последующего перекрытие от прямой молнии на фазный проводник;

• Интеграция линейного напряжения смещения для каждого градуса фазы (0 ° -360 °) установить долю отказов с обратным перекрытием между фазами;

Расширенные компьютерные модели доступны для расчета возможности многофазный или многоконтурный обратный пробой, а также для исследования эффекты применения ОПН на выбранных изоляторы для ограничения перенапряжения и увеличения коэффициентов связи на незащищенных фазах, как предложено в (CIGRE, 2010).

12 Повышение скорости молниеносных отключений линии передачи

Существует ряд вариантов, влияющих на отключение линии электропередачи. показатель. Конструкция с адекватными характеристиками экранирования будет использовать OHGW для обеспечивают примерно 0,05 отказов экранирования на 100 км в год для новых конструкций. Трудно переместить существующие OHGW на существующие линии. Если исследование показывает, что коррелированные по времени отключения молнии на линии являются результат скачков с малой пиковой амплитудой (<20 кА), оцененный из система определения местоположения молнии, затем применение линии передачи Следует рассмотреть возможность использования ограничителей перенапряжения с подходящей мощностью.

12.1 Увеличение расстояния до сухой дуги изолятора

Расстояние от сухой дуги изолятора, или количество дисков, выбранных для изолятора струны, оказывает заметное влияние на молниеносную передачу линий. На уровнях 115 и 138 кВ обычно используются 7 или 8 стандартных (146 × 254 мм) дисков или эквивалентной длины полимерного изолятора, дающей DDry Arc = 1-1,2 м. При 230 кВ 14 дисков являются общими, а линии сверхвысокого напряжения могут используйте диски 23-26 на уровне 500 кВ для DDry Arc = 3.4-3,8 м.

Этот диапазон размеров сухой дуги может изменить характеристики молнии. типичной линии передачи в 10 или более раз, как показано на Таблицы с 8 по 10.

12.2 Изменение распределения сопротивления опорой

Упрощенный пример электронной таблицы на фиг. 2 показывает относительное отключение коэффициент в таблицах 8 и 9, полученный, когда коммунальное предприятие прилагает усилия во время конструкция, позволяющая снизить большинство значений сопротивления основания до менее 20 Ом «там, где это возможно», используя график изменений в таблице 5.Если не предпринять никаких усилий для улучшения заземления, что приведет к необработанному значения сопротивления и напряжения напряжения в таблице 4, эффективность двойного Защита OHGW снижается с 78,7% до 73,0%, т. е. частота отказов была бы на 27% выше без обработки расстояния от сухой дуги 1 м с фиксированными другими характеристиками линии. По мере увеличения расстояния до сухой дуги улучшенное заземление приводит к большему частичному уменьшению частота отключений.

12.3 Увеличение эффективного количества заземляющих проводов с помощью UBGW

Количество параллельных экранированных проводов n имеет прямое значение в уравнении 10, а также косвенное влияние на значение Cn, электромагнитное коэффициент связи от всех n экранированных проводов (проводящих малая доля тока молнии) и изолированной фазы. Земля Провода также состоят из традиционных воздушных проводов заземления (OHGW). как подземные заземляющие провода (UBGW) и любые фазы, защищенные линией разрядники для защиты от перенапряжений, в том числе для цепей с более низким распределительным напряжением.UBGWs использовались на линиях электропередачи для обеспечения удобного доступа к оптические волокна, обеспечивающие защищенное расположение OPGW в металлической оболочке который не подвергается воздействию прямых ударов, а также устраняет неисправность переменного тока тока и для уменьшения электрических и магнитных полей в городских районах. UBGWs предпочтительнее подземного непрерывного противовеса для безопасности и защиты от молний функции защиты, так как они снижают стоимость установки, меньше окружающей среды удар, более легкий осмотр и большая физическая безопасность.Улучшенный коэффициент связи Cn, связанный с одним UBGW, показан в таблицах. 8 и 9 примерно так же эффективны, как и улучшения заземления для поддержания Сопротивление 20 Ом «там, где это возможно».

12.4 Увеличение эффективного количества проводов заземления с помощью линейных перенапряжений Разрядники

При правильном выборе линейные ОПН ограничивают переходные перенапряжения. через изоляторы в условиях грозового перенапряжения для предотвращения пробоев через близлежащие изоляторы.Предельное расстояние относительно эквивалента молнии время фронта обычно означает, что ОПН на одной опоре передачи обычно слишком далеко, чтобы обеспечить защиту изоляторов на том же самом фаза соседних башен. Таблицы с 8 по 10 предполагают, что дополнительно для исключения пробоев на защищаемых фазах протекание тока через ОПН и, как следствие, повышение потенциала на защищаемых фазы делают важные улучшения в молниеносных характеристиках незащищенных фазы на одной башне.Более подробные примеры, включая использование разрядники в цепи более низкого напряжения для защиты цепи более высокого напряжения, можно найти в (CIGRE, 2010).

13 Заключение

Вероятны прямые удары молнии по воздушной линии электропередачи. чтобы вызвать импульс к дуге SUP переноса изоляции, что приводит к схеме прерывание. Применение воздушных экранов, расположенных над фазой. проводников и должным образом заземлены на каждой опоре, могут снизить риск перекрытия на 70% -99.8% в зависимости от расстояния до сухой дуги изоляции и почвенные условия. Подземные заземляющие провода и фазы защищены линией ограничители перенапряжения улучшают электромагнитную связь и могут снизить риск обратного пробоя для достижения эффективности защиты, которая превышает 90% даже для систем с расстоянием сухой дуги 1 м.

См. Также ...

Институт молниезащиты - LPI

Национальный институт молниезащиты - Основы молниезащиты

Обзор молниезащиты

- Институт молниезащиты

Общая информация по отрасли

Институт молниезащиты - это общенациональная некоммерческая организация, основанная в 1955 году с целью продвижения образования, осведомленности и безопасности в области молниезащиты.Индустрия молниезащиты зародилась в Соединенных Штатах, когда Бенджамин Франклин постулировал, что молния - это электричество, и можно использовать металлический стержень, чтобы отвести молнию от здания. Молния является прямой причиной более 50 смертей и 400 травм ежегодно, и трудно защитить людей на открытых открытых площадках. Прямые удары молнии причиняют ущерб от пожара, превышающий 200 миллионов долларов в год, и страховые компании прямо или косвенно оплачивают претензии на миллиарды долларов, связанные с молниями. Большая часть этих имущественных потерь может быть сведена к минимуму, если не устранена, за счет применения надлежащей молниезащиты конструкций. LPI стремится к тому, чтобы современные системы молниезащиты обеспечивали наилучшее качество как материалов, так и методов установки, обеспечивая максимальную безопасность.

Национальная ассоциация противопожарной защиты . (NFPA) публикует документ # 780 под названием Стандарт для установки систем молниезащиты считается национальным руководством по проектированию полных систем молниезащиты в Соединенных Штатах.NFPA опубликовало свой первый документ по молниезащите в 1904 году. Документы NFPA, такие как Национальный электротехнический кодекс (NEC - NFPA 70), Национальный кодекс по топливному газу (NFPA 54) и Единый пожарный кодекс (NFPA 1), разрабатываются комитетом для рассмотрения. принятие новой информации по безопасности по конкретным вопросам, связанным с пожаром.

Стандарт защиты от молний № 780 пересматривается с трехлетним циклом для обновления. NFPA 780 включает молниезащиту для типовых строительных конструкций в четвертой главе в качестве требований для обычных конструкций.Документ 780 охватывает многие специальные конструкции от хранилищ опасных материалов до лодок и кораблей, а также открытых сооружений для пикников и дает рекомендации по личной безопасности на открытом воздухе. NFPA 780 предоставляет лучшее, что мы знаем сегодня в теории и технологиях, по системам защиты, протестированным опытными профессионалами в юридически признанном формате.

Испытания компонентов материалов молниезащиты на заводе перед отправкой для включения в список и маркировки проводятся Underwriters Laboratories, Inc.(UL) . Стандарт UL 96 отвечает минимальным требованиям к конструкции молниеприемников, кабельных жил, фитингов, соединителей и крепежных деталей, используемых в качественных системах молниезащиты. В UL есть инспекционный персонал, который регулярно посещает производственные объекты, чтобы проверить соответствие требованиям для дальнейшего использования утвержденных товарных этикеток.

Полевые проверки завершенных установок молниезащиты также могут быть организованы с UL через подрядчиков по установке, указанных в их программе.UL уже много лет выпускает продукт Master Label для систем, полностью соответствующих их стандарту UL 96A. Стандарт 96A основан на общих требованиях NFPA 780, но UL имеет Техническую группу по стандартам (STP) для проверки требований к более удобному для проверки формату, что приводит к некоторым различиям. UL также будет проверять на соответствие некоторым другим национально признанным стандартам (например, NFPA 780) для полностью соответствующих систем. Некоторые частичные конструкции могут быть доступны для полевой проверки в рамках их программы «Письмо с выводами».

Институт молниезащиты (LPI) принимает последнюю редакцию стандарта NFPA 780 в качестве справочного документа для проектирования систем. LPI выступает за использование UL в качестве стороннего органа по проверке компонентов в соответствии с их документами UL 96. LPI публикует этот документ # 175 , основанный на NFPA 780, с дополнительными пояснительными материалами, полезными для установщиков и сотрудников инспекторов.

LPI предоставляет отраслевую программу самоконтроля для сертификации участников подмастерьем, мастером-установщиком и дизайнером-инспектором.Люди сдают экзамены, которые включают требования перечисленных выше Стандартов молниезащиты и применение этих принципов к примерам проектирования. Продление членства требуется каждый год, при этом дополнительные экзамены сдают примерно каждые три года при обновлении национальных стандартов. Заключение контрактов со специалистами, прошедшими квалификацию в рамках процесса LPI, обеспечивает дополнительный уровень гарантии качества для первоначальной установки системы и ресурс для будущих проверок и обслуживания существующих систем.

LPI внедрил программу проверки для завершенных установок под названием LPI-IP . LPI-IP предоставляет услуги по сертификации более тщательно и полно, чем любая предыдущая программа проверки от LPI или других компаний, доступных в настоящее время на рынке. Благодаря использованию контрольно-пропускных пунктов, проверок и проверок на месте сертификация системы LPI-IP обеспечивает безопасность с привлечением квалифицированного монтажного персонала и независимых инспекторов. LPI-IP предлагает «Главный сертификат установки» для полных конструкций, «Восстановленный мастер-сертификат установки» для ранее сертифицированных конструкций и «Осмотр ограниченного объема» для частичных систем в определенных контрактах.Это важный элемент для специалиста, владельца и страховщика имущества, обеспечивающего проверку качественных установок молниезащиты сторонним независимым источником.

Системы молниезащиты для сооружений, как правило, не являются требованием национальных строительных норм и правил, хотя стандарты могут быть приняты властями, имеющими юрисдикцию в отношении общего строительства или определенных помещений. Так как молниезащита может рассматриваться как вариант, крайне важно, чтобы спецификатор, строительный подрядчик и страховщик имущества были знакомы с национальными стандартами для обеспечения наивысшего уровня безопасности. Системы молниезащиты зарекомендовали себя в плане защиты от физической опасности для людей, структурных повреждений зданий и отказов внутренних систем и оборудования. Полученная ценность начинается с правильного проектирования, продолжается с помощью методов качественного монтажа и должна включать проверку и сертификацию. Конечная цель - безопасная гавань, безопасность инвестиций и устранение возможного простоя системы в противовес одному из самых разрушительных природных явлений.

Общая информация о системе

Стандарты США для полных систем молниезащиты включают NFPA 780, UL 96 и 96A и LPI 175 . Эти стандарты основаны на фундаментальном принципе обеспечения разумно прямого металлического пути с низким сопротивлением и низким сопротивлением для прохождения тока молнии, а также принятия мер по предотвращению разрушения, пожара, повреждения, смерти или травмы при прохождении тока с крыши. уровни ниже класса.Стандарты представляют собой консенсус властей относительно основных требований к конструкции и характеристикам квалифицированных конструкций и продукции. Ожидается, что полная система защиты, основанная на принципах надежной инженерии, исследованиях, протоколах испытаний и полевом опыте, обеспечит безопасность людей и конструкций от молнии и ее побочных эффектов. Стандарты постоянно пересматриваются в отношении новых продуктов, строительных технологий и подтвержденных научных разработок для устранения опасности молнии.Хотя материальные компоненты могут казаться очень похожими, конфигурация общей конструкции системы за последние 25 лет резко изменилась, чтобы отразить сегодняшний образ жизни.

Есть пять элементов , которые должны быть на месте для обеспечения эффективной системы молниезащиты. Устройства для защиты от ударов должны быть пригодны для прямого попадания молнии и иметь рисунок, чтобы принимать удары до того, как они достигнут изоляционных строительных материалов. Жилы кабеля направляют ток молнии через конструкцию без повреждений между заглушками наверху и системой заземляющих электродов внизу.Система заземляющих электродов уровня ниже должна эффективно перемещать молнию к ее конечному пункту назначения вдали от конструкции и ее содержимого. Соединение или соединение системы молниезащиты с другими внутренними заземленными металлическими системами должно быть выполнено таким образом, чтобы исключить возможность попадания молнии в боковую вспышку изнутри. Наконец, устройства защиты от перенапряжения должны быть установлены на каждом служебном входе, чтобы остановить проникновение молнии от инженерных сетей и дополнительно уравнять потенциал между заземленными системами во время грозовых разрядов.Если эти элементы правильно идентифицированы на этапе проектирования, включены в аккуратную рабочую установку и в здании не происходит никаких изменений, система защитит от повреждений молнией. Элементы этой системы пассивного заземления всегда выполняют аналогичную функцию, но общая конструкция индивидуальна для каждой конкретной конструкции.

Компоненты молниезащиты изготовлены из материалов , устойчивых к коррозии, и они должны быть защищены от ускоренного износа.Многие компоненты системы будут подвергаться воздействию атмосферы и климата. Комбинации материалов, образующих электролитические пары в присутствии влаги, не должны использоваться. Компоненты токоведущей системы должны обладать высокой проводимостью. Преобладающие почвенные условия на площадке будут влиять на компоненты подземной системы. Срок службы системы и цикл обслуживания / замены зависят от выбора материала и местных условий. Системные материалы должны быть согласованы с используемыми конструкционными материалами, в том числе облицовками, колпаками, кожухами вентиляторов, различными системами кровли, чтобы поддерживать влагозащитную оболочку в течение предполагаемого срока службы здания.

Медь, медные сплавы (включая латунь и бронзу) и алюминий являются основными материалами компонентов системы. Они служат наилучшим сочетанием функций для переноса тока и защиты от атмосферных воздействий. Поскольку алюминиевые материалы имеют немного меньшую токонесущую способность и механическую прочность, чем изделия из меди аналогичного размера, перечисленные и маркированные материалы для молниезащиты включают детали большего физического размера. Например, чтобы считаться эквивалентным, воздушный терминал минимального размера должен иметь диаметр ½ дюйма в алюминии по сравнению с диаметром 3/8 дюйма в меди.

Вода, стекающая по меди, окисляет алюминий и гальванизированные поверхности, поэтому при согласовании конструкции системы необходимо учитывать гальванические аспекты для устранения возможных проблем с монтажом. Квалифицированные биметаллические фитинги используются для согласования компонентов системы для необходимых переходов от алюминия к меди. Они могут включать перечисленные продукты для этой цели или, в некоторых случаях, компоненты из нержавеющей стали. Алюминий никогда не может контактировать с землей или почвой. Алюминий никогда не должен контактировать с краской на щелочной основе или встраиваться непосредственно в бетон.

Если какое-либо изделие подвергается необычному механическому повреждению или смещению, оно может быть защищено молдингом или покрытием, но необходимо проявлять осторожность, чтобы противоударные устройства и другие компоненты, устанавливаемые на крыше, могли выполнять свои функции при приемке навесного оборудования. Компоненты молниезащиты под ударными клеммами могут быть скрытыми внутри здания ниже уровня крыши во время строительства или при доступе. Скорость тока молнии и разделение потока между несколькими путями не позволяют компонентам нагреваться до любой мгновенной температуры возгорания, опасной для типичных строительных материалов.Включение системы в конструкцию позволяет соединить структурный металлический каркас и внутренние заземленные системы и обеспечивает защиту от проблем смещения и обслуживания, которые полезны для продления срока службы системы.

Материалы, подходящие для использования в системах молниезащиты, перечислены в списке , помечены и протестированы как в соответствии со стандартом UL 96. Конструкция проводника включает максимальное увеличение площади поверхности для защиты от молнии и гибкость конфигурации для выполнения изгибов и поворотов, необходимых при установке.Основания аэровокзала эффективно передают удар от оконечного устройства к проводнику кабеля и надежно крепятся к различным поверхностям здания в суровых погодных условиях. Фитинги для сращивания должны поддерживать контакт с проводами, длина которых должна быть достаточной для передачи тока и выдерживать воздействие окружающей среды. Заземляющие электроды должны обеспечивать надлежащий контакт с землей для рассеивания заряда и удовлетворять требованиям пригодности для жизненного цикла в различных составах почвы. Размеры скрепляющих устройств позволяют обеспечить надлежащее соединение систем для выравнивания потенциалов по всей конструкции. Устройства защиты от импульсных перенапряжений соответствуют требованиям более высоких уровней тока для удовлетворения потребностей, связанных с молниезащитой.

Прекращение забастовки

Устройства защиты от ударов выполняют системную функцию по подключению прямых молний. Они представляют собой зонтик от проникновения молнии в непроводящие строительные материалы для защиты от пожара или взрыва. Любое металлическое тело толщиной 3/16 дюйма или более, выступающее над конструкцией, выдержит удар молнии, не прожигая.Поэтому в некоторых случаях строительные элементы могут быть включены в качестве прекращения забастовки. Высокие мачты или подвесные заземляющие провода, аналогичные средствам защиты линии электропередачи, могут служить в качестве защиты от удара. В большинстве случаев, однако, малые воздушные терминалы специального назначения составляют большинство систем защиты от ударов. Эти ненавязчивые компоненты предпочтительны из-за простоты монтажа и эстетических соображений, и их можно скоординировать для получения наиболее эффективной конфигурации для всех типовых строительных конструкций.

Окружающая нас атмосфера электрически заряжена, но свободный воздух поддерживает относительно сбалансированное распределение ионов. Когда мы поднимаем в воздух здание, дерево или даже человека в меньшей степени, мы меняем этот электрический баланс. Электрическое поле накапливается для изменения точек в геометрии наземных объектов. Такие элементы, как гребни и особенно концы гребней, края зданий с плоской крышей и даже больше, углы становятся точками накопления ионов, которые повышают восприимчивость к ударам молнии.Надлежащая система устройств защиты от ударов учитывает эти реалии за счет использования молний в настроенной схеме, предназначенной для использования точек естественного накопления ионов в здании для втягивания молнии в систему защиты. Чем выше конструкция и чем серьезнее плоские изменения (например, от вертикальной стены до горизонтальной плоской крыши), тем больше возможностей для крепления на этих критических стыках. Более чем столетняя практика доказала, что разработка системы воздушных терминалов , выступающих всего на 10 дюймов над этими структурными точками акцента и вдоль гребней и краев, обеспечивает перехват около 95% зарегистрированных вспышек молний, ​​включая большинство жестокий. Некоторые удары молнии с меньшим потенциалом теоретически могут возникать на плоских плоскостях вдали от устройств защиты от ударов, разработанных в соответствии со стандартами, но последствия находятся в приемлемых пределах для обычного строительства. Учитывая более низкий уровень энергии, требуемый для байпаса, другие компоненты структурного заземления, входящие в полную систему молниезащиты, и случайную вероятность соединения с компонентом системы в любом случае, этот метод защиты здания считается наиболее эффективным.

Защита самых высоких и наиболее выступающих элементов здания с помощью устройств защиты от удара, в зависимости от геометрии здания, также обеспечивает некоторый уровень защиты для нижних выступов конструкции или элементов, находящихся в «тени» полностью защищенных зон на более высоких уровнях. Зона защиты существует от любого устройства для защиты от вертикальных ударов и даже больше от вертикального полностью защищенного уровня здания. Зона защиты описана в Стандартах молний с использованием сферической модели с радиусом 150 футов (46 метров) для определения объектов, находящихся под защитой более высоких элементов системы, или расширения зданий на расстояния, требующие дополнительной защиты с помощью дополнительных ударных клемм. Это похоже на катание мяча диаметром 300 футов (92 метра) с высоты по зданию, а затем по зданию на противоположный уровень во всех мыслимых направлениях. Если мяч касается изолированного строительного материала, то добавляется дополнительный ударный зажим. Зоны, поддерживаемые ударными клеммами, ударными клеммами и уклонами, а также вертикальные стены, тогда находятся под защитой правильно спроектированных элементов системы. Эта геометрическая модель для защиты конструкций в целом основана на последнем этапе процесса присоединения молнии и снова покрывает более 90% возможных ударов.На более ответственных конструкциях, таких как те, которые содержат взрывчатые вещества или легковоспламеняющиеся жидкости и пары, модель уменьшается до сферы радиусом 100 футов (30 метров), которая покрывает более 98% зарегистрированных ударов молний.

Система защиты от ударов защищает конструкцию от ударов молнии, обеспечивая предпочтительные точки крепления. В большинстве случаев предпочтительнее использовать медные или алюминиевые молниеотводы из-за их проводимости и устойчивости к погодным условиям.Квалифицированные выступающие металлические строительные элементы также могут выполнять эту функцию. В особых обстоятельствах, когда нельзя допустить проникновения молнии, использование высоких мачт и воздушных заземляющих проводов, используемых в модели с уменьшенной зоной, может обеспечить дополнительную защиту. Защита таких вещей, как стандарты освещения или деревья, может обеспечить некоторую защиту области на основе модели зоны. Конструктивная конфигурация ударной нагрузки - это первый ключевой элемент в обеспечении полной системы молниезащиты.

Проводники

Система проводов . Компонент полной молниезащиты включает в себя кабели основных размеров, конструкционную сталь здания, а также соединительные или соединительные провода с внутренними заземленными системами здания.Основные проводники выполняют токопроводящую функцию от устройств защиты от удара до системы заземления. Основные кабели изготовлены из меди или алюминия с высокой проводимостью, которые хорошо работают во внешних условиях. Молния ищет путь к земле, поэтому даже при использовании очень проводящих материалов кабели следует прокладывать горизонтально или вниз. Это похоже на концепцию гравитационного потока воды на наклонных плоских участках в водосточные желоба или в водосточных желобах в водосточные системы.Кабели необходимо прокладывать, используя длинные плавные изгибы не менее 90 градусов. Молния создает значительную механическую нагрузку на кабели, в результате чего могут быть повреждены острые изгибы или углы, а в худшем случае молния может перекрыть дугу. Эту механическую силу можно сравнить с подачей воды под давлением через пожарный шланг - проводник будет пытаться выпрямиться, вызывая опасность повреждения соединительных фитингов, крепежных элементов или самого проводника.

Медные и алюминиевые жилы основных кабелей для молниезащиты разработаны по стандарту гладкого переплетения или канатной свивки с использованием отдельных проводов меньшего сечения. Такая конструкция обеспечивает максимальную площадь поверхности на единицу веса проводника для размещения молнии, которая быстро распространяется по поверхности. Эта конструкция также позволяет упростить изгиб и формирование системы проводов вдоль, вокруг и над элементами конструкции здания. Открытые проводники крепятся с максимальным интервалом в три фута, чтобы удерживать систему на месте от ветра и непогоды. Все устройства защиты от удара должны быть подключены к проводникам с минимальным количеством проводов или двумя путями к системе заземления.Устройства защиты от ударов, покрывающие различные области конструкции, должны быть соединены между собой для образования единой системы либо посредством проводов на крыше, либо через токоотводы, либо путем соединения элементов системы заземления для разных уровней или выступов крыши. Жилы молниеотводов могут быть скрыты под или внутри конструкции - на чердаках и в стенах, или в бетонных насыпях - потому что скорость молнии снижает возможность нагрева проводников до температуры искрового воспламенения строительных материалов, намного ниже опасного уровня.

Нисходящие или токоотводы - это элементы системы основных проводов, которые обычно переносят молнию от системы уровня крыши в систему заземления. Это может быть кабельный провод или сплошной стальной каркас , соответствующий требованиям , толщиной 3/16 дюйма или больше, или их комбинация. Арматурная сталь или арматура неприемлемы в качестве замены проводника кабеля, но каждый нисходящий вывод кабеля должен быть прикреплен к несущему каркасу вверху и внизу каждого вертикального участка.Все устройства защиты от ударов должны иметь как минимум два пути к земле, чтобы разделить молнию по нескольким путям, поэтому в самом маленьком здании должно быть минимум два нисходящих вывода. Нисходящие линии для больших зданий могут быть рассчитаны со средними интервалами 100 футов для площади периметра здания, хотя системные компоненты для специальных элементов конструкции здания могут потребовать дополнительных токоотводов для удовлетворения требований множественных трасс. Важно рассчитать площадь защищаемого периметра, чтобы получить правильное распределение нисходящих водопроводов для коньковых крыш, которые включают в себя заделки от ударов только вдоль вершины.

Обеспечение множественных путей для тока молнии имеет большое преимущество, заключающееся в снижении общей энергии в любом проводнике. Это влияет не только на размер проводника, но и удерживает молнию на указанных нами путях, чтобы свести к минимуму боковую миграцию внутренних систем и уменьшить потенциальные проблемы внутренней индукции. Стандарты молниезащиты требуют минимального количества по периметру, но большее количество путей может быть очень полезным в обеспечении клетки защиты для оборудования и людей внутри.Тот факт, что конструкция из стального каркаса создает наибольшее количество квалифицированных вертикальных путей, соединенных горизонтально на многоуровневых структурах, делает его использование в качестве нисходящих проводов предпочтительным для обеспечения улучшенной защиты от проникновения побочного эффекта молнии. Несмотря на то, что кабельные жилы требуются для нисходящих водопроводов в бетонных конструкциях, необходимое соединение арматуры помогает создать аналогичную сеть защиты в проектах высотного строительства.

Заземление

Правильно выполненные заземляющие соединения необходимы для эффективного функционирования системы молниезащиты, поскольку они служат для распределения молнии по земле.Это не означает, что сопротивление заземляющего соединения должно быть низким, а скорее, что распределение металла в земле или на ее поверхности в крайних случаях должно быть таким, чтобы позволять рассеивание разряда молнии без причинения ущерба.

Низкое сопротивление желательно, но не обязательно, о чем могут свидетельствовать крайние случаи, с одной стороны, когда здание находится во влажной глинистой почве, а с другой - здание, стоящее на голом камне. В первом случае, если грунт имеет нормальное удельное сопротивление, сопротивление надлежащего заземляющего электрода должно быть менее 50 Ом, и два таких соединения с землей на небольшом прямоугольном здании опытным путем были признаны достаточными. В этих благоприятных условиях просто обеспечить адекватные средства для рассеивания энергии вспышки без возможности серьезного повреждения. Во втором случае было бы невозможно выполнить хорошее заземление в обычном смысле этого слова, потому что большинство видов горных пород являются изоляционными или имеют, по крайней мере, высокое удельное сопротивление; следовательно, чтобы получить эффективную основу, необходимы более сложные средства. Наиболее эффективные системы представляют собой разветвленную сеть проводов , проложенную на поверхности скалы, окружающей здание, к которой подключены токоотводы.Сопротивление между таким устройством и землей может быть высоким, но в то же время распределение потенциала вокруг здания по существу такое же, как если бы оно покоилось на проводящей земле, и результирующий защитный эффект также по существу такой же. Система заземляющих электродов для защиты от молний служит для отвода молнии в любой слой почвы и отвода от конструкции.

Сеть заземляющих электродов будет определяться в основном опытом и суждением лица, планирующего установку, с должным учетом минимальных требований Стандартов, которые предназначены для охвата обычных случаев, которые могут возникнуть, соблюдая Имейте в виду, что, как правило, чем шире доступный подземный металл, тем эффективнее система заземления. Схема заземления зависит от характера почвы: от одиночных заземляющих стержней, когда почва глубокая, до использования нескольких электродов, заземляющих пластин, радиальных проводов или подземных проводных сетей, когда почва неглубокая, сухая или с плохой проводимостью. Каждый нисходящий кабель должен заканчиваться соединением заземляющего электрода, предназначенным для системы молниезащиты. Электроды или электроды системы связи не должны использоваться вместо электродов заземления молнии. Конечный продукт должен включать соединение отдельных заземляющих электродов разных систем.

По возможности, заземляющие электроды должны быть подключены снаружи к фундаментной стене или достаточно далеко, чтобы избежать заглубленных опор, заглушек труб и т. Д. Заземляющие электроды следует устанавливать ниже линии замерзания, где это возможно. Материалы, используемые для заземляющих электродов, должны подходить к любому щелочному или кислотному составу почв для длительного срока службы.

Во время разряда молнии по системе проводников заземляющие электроды следует рассматривать как точки, через которые протекает сильный ток между системой защиты от удара молнии и землей вокруг конструкции.Следовательно, размещение с целью отвода потока тока от конструкции наиболее выгодным образом является важным. Это будет реализовано путем размещения заземляющих устройств на внешних концах, таких как углы и внешние стены конструкции, и избегая, насколько это возможно, прохождения тока под зданием. В некоторых случаях, особенно когда речь идет о пристройках к существующему зданию, может возникнуть необходимость разместить отводы и заземление внутри и под конструкцией.

Заземляющий контур , окружающий конструкцию, соединяющую все нисходящие кабели в их основании и / или устройства заземляющих электродов, является лучшим способом выравнивания потенциала для всей системы молниезащиты. Всегда можно иметь разные значения сопротивления заземляющих электродов даже на одной и той же конструкции.

Поскольку разделение молнии по нескольким путям начинается в точке завершения удара и проходит через систему проводов до земли, разные значения сопротивления электродов могут нарушить эту функцию.Заземленный контур решает эту потенциальную проблему и обеспечивает разветвленную сеть проводов для улучшения системы заземления. Контур заземления требуется для каждой конструкции , превышающей 60 футов в высоту. Если соединительный контур не может быть установлен в земле, его можно разместить внутри конструкции для выполнения этого требования. Этот контур уровня земли также обеспечивает соединение с другими заземленными системами здания.

Все заземляющие средства в конструкции или на ней должны быть соединены между собой для обеспечения общего потенциала земли с использованием молниеотвода основного размера.Сюда входит система заземляющих электродов молниезащиты, заземления системы электрических, коммуникационных и антенн , а также металлические трубопроводы. Системы , входящие в конструкцию, такие как линии воды, газа и сжиженного нефтяного газа, металлические трубопроводы и т. Д. Подключение к газовым линиям должно производиться заказчиком. сторона счетчика, чтобы избежать выхода из строя катодной защиты линий обслуживания. Если все эти системы подключены к непрерывной металлической системе водопровода, требуется только одно соединение между заземлением молниезащиты и водопроводом.Системное соединение может быть выполнено в нескольких точках возле входов в конструкции для систем, или может использоваться одно жесткое соединение на шине заземления. Приведение всех заземленных систем здания к одному и тому же потенциалу на определенном уровне - это первый шаг к защите внутренних компонентов и людей от молнии. Он начинает процесс склеивания против боковых ударов от компонентов системы к внутренним системам здания.

Выравнивание потенциалов (соединение)

Основные токоведущие компоненты системы молниезащиты были описаны в их самой ранней форме Бенджамином Франклином. Современные методы изготовления компонентов и конструкции, включающие систему в конструкции и внутри нее, изменили внешний вид системы, но философия, лежащая в основе прекращения удара, проведения и заземления, остается аналогичной - принять молнию и отправить ее на землю. Наиболее существенные изменения в конструкции систем молниезащиты происходят из-за адаптации того, как мы строим и оснащаем современное здание, или того, что мы можем назвать «фактором внутренней сантехники». Современное здание «» включает в себя металлические трубопроводы, такие как водопровод, канализация и газовые системы, а также схемы для электрических и коммуникационных систем, которые обеспечивают внутренние пути для молнии, чтобы повредить компоненты и приблизить людей к опасности.

В начале удара молнии в систему может произойти немедленное повышение до 1 000 000 вольт на основных компонентах, переходящее в 0 вольт на землю. Любая другая независимо заземленная система здания в непосредственной близости от компонентов молниезащиты будет иметь напряжение 0 вольт, поэтому естественная тенденция состоит в том, что некоторые или все молнии покидают нашу токоведущую систему и вспыхивают на альтернативный путь заземления. Если расстояние между потенциальными путями достаточно мало, дуга или боковая вспышка могут возникать через воздух или строительные материалы, что создает возможность возгорания или взрыва.

Поскольку внутренние заземленные системы здания пронизывают конструкцию, этот потенциал существует на уровне крыши, на стенах здания или в них и даже потенциально ниже уровня земли. Молния распространяется от заземляющих электродов системы у поверхности земли и может возвращаться по металлическим трубам или другим основаниям обратно в здание. Альтернативные пути от внутренней заземленной схемы не предназначены для проведения тока молнии (опасность возгорания), а соединения в металлических трубах не предназначены для использования в качестве токонесущих устройств, приводящих к тепловой деформации или ударам.Оборудование внутри конструкций, от раковины, подключенной как к водопроводной, так и к канализационной линиям, до персонального компьютера, подключенного как к электросети, так и к телефонным или антенным цепям, становится дополнительными точками для дугового разряда молнии между независимо заземленными системами , создавая значительные разрушения.

Полная система молниезащиты решает эту проблему за счет соединения или соединения металлических систем здания с системой молнии для создания общего потенциала земли .Когда заземленные системы соединены вместе, у молнии нет причин покинуть наш проектный путь прохождения тока, потому что не существует произвольной дуги по точкам. Требуется соединить каждую заземленную систему здания и систему непрерывных металлических трубопроводов с системой заземляющих электродов молниезащиты на уровне земли. Низкопрофильные конструкции могут нуждаться во взаимном соединении систем только около уровня крыши, когда они находятся в непосредственной близости от компонентов системы молниезащиты.По мере того, как конструкции становятся выше, возникает потребность в соединении верхней части вертикального расширения каждой внутренней заземленной системы с системой крыши с молниезащитой. Наконец, в многоэтажном строительстве системы заземления здания соединяются между собой на уровне земли, на уровне крыши и на промежуточных уровнях, чтобы обеспечить достаточное выравнивание потенциалов между длинными проводниками во избежание возникновения дуги.

Внутренняя дуга между заземленными системами также зависит от того, сколько путей у нас есть от системы молниезащиты на крыше до системы заземления.Чем больше путей, тем больше мы разделяем молнию на сегменты с более низким напряжением, тем меньше вероятность возникновения дуги через любую среду и альтернативные системы. Включение стальной надстройки в систему молниезащиты обеспечивает наличие колонн, балок и промежуточных соединений для максимального разделения молнии и, таким образом, минимизации разницы потенциальных проблем внутри. Стандарты требуют, чтобы кабельные нисходящие провода соединялись с арматурной сталью (арматурой) в литых колоннах вверху и внизу каждого участка, создавая аналогичный эффект, хотя эта механическая структурная система не считается подходящей для проведения тока молнии.Арматурная сталь, заземленные внутренние системы и молниезащита также должны быть соединены между собой с интервалом в 200 футов по вертикали, чтобы обеспечить выравнивание потенциалов.

Соединение вместе заземленных систем обычно выполняется с помощью более мелких фитингов и кабелей или проводов , проложенных на крышах конструкций. Соединение для выравнивания потенциалов - это не то же самое, что обеспечение пропускной способности по току. Однако во многих случаях проще использовать полноразмерные компоненты системы, поскольку в конструкции они размещаются близко к желаемым точкам соединения.Когда мы склеиваем внутри конструкции или ниже уровня, более типичным является использование полноразмерных компонентов, главным образом, для большей механической прочности по сравнению с реалиями строительства.

Расширение системы молниезащиты за счет включения системы заземления соединение для любой конструкции является критическим элементом, основанным на индивидуальном проектировании здания для проживания и процессов, характерных для его предполагаемого использования.

Защита от перенапряжения

Системы молниезащиты спроектированы в первую очередь как системы противопожарной защиты - чтобы предотвратить возгорание здания и потерю людей и оборудования внутри. Внесение металлических элементов в конструкцию обеспечивает пути, по которым молнии будут следовать из внешней среды и создавать опасности внутри. Мы связываем или соединяем заземления и трубы с системой молниезащиты, чтобы частично избежать этой проблемы. Следующим шагом является обеспечение защиты цепей, связанных с электрическими линиями, линиями связи и / или данных, которые могут передавать молнию в конструкцию. Самые серьезные проблемы связаны с инженерными коммуникациями , которые представляют собой разветвленные системы, установленные на столбах или заглубленные, которые могут передавать дополнительные непрямые удары в здание.Полная система молниезащиты в соответствии со стандартами включает устройства защиты от перенапряжения на каждом входе служебных проводов здания, независимо от того, являются ли они коммунальными или, возможно, монтируются в конструкции, например, антенная система.

Устройства защиты от перенапряжения для входов в здание предназначены для «плавания» по линии, обнаружения проблем с перенапряжением и передачи избыточной энергии непосредственно на землю. УЗИП, предназначенные для грозовых перенапряжений, должны быстро реагировать на появление резко возрастающей формы волны и быть в состоянии поддерживать соединение с землей во время сильного перенапряжения, а затем возвращаться к своей роли мониторинга.Большинство устройств имеют два или более внутренних элемента для выполнения этой задачи и реагируют примерно на 150% от стандартного рабочего напряжения системы. Элементы SPD можно рассматривать как самопожертвованные и могут со временем сгореть, защищая от множества небольших скачков (таких как стандартные коммутационные скачки при передаче энергии) или нескольких массивных скачков, таких как прямые молнии. Поэтому важно, чтобы SPD был доступен для просмотра или имел световые индикаторы или другие идентификаторы, чтобы знать, что ваша защита работает, как задумано.Поскольку служебные входы для различных систем работают при разном напряжении, компоненты SPD должны иметь индивидуальные размеры для каждой системы и обычно упаковываются индивидуально для выполнения определенных функций, но если службы входят в подсобное помещение для распределения по всему зданию в общей зоне, одно SPD может быть сконструированным так, чтобы выполнять несколько функций в одном корпусе. Поскольку добавление длины пути заземления служит только для замедления времени реакции компонентов SPD, устройство SPD следует подключать как можно напрямую к системе заземления всегда с минимальной длиной провода.

Правильно установленные устройства защиты от перенапряжения на всех входах на фидерах проводников цепи защищают массивный вход молнии в конструкцию, сохраняя проводку от возгорания и в целом защищая такие объекты, как большие двигатели, осветительные приборы и другое надежное оборудование. Это конкретное требование Стандартов - защищать здание от разрушения. Внутри каждой современной структуры у нас есть множество устройств, которые работают при низком напряжении, включая печатные платы, действительно не предназначенные для работы на уровне пропускания 150%, только для SPD.

Также возможны индукционные эффекты для внутренней проводки и оборудования даже с хорошо спроектированной системой молниезащиты. Ток массивного прямого удара молнии в конструкцию создает магнитное поле, исходящее от проводников, поэтому любая ближайшая альтернативная цепь может испытывать некоторое добавленное напряжение за счет индукции. Хотя только в Стандартах по молниезащите и Национальном электротехническом кодексе защита от перенапряжения на внутреннем оборудовании рассматривается как дополнительная, это может быть критической потребностью в защите для владельца.Защита аудио / видео компонентов, систем связи, компьютерного оборудования и / или технологического оборудования может иметь большое значение для качества предприятия, непрерывности бизнеса без перерывов и физической защиты пользователей оборудования. УЗИП, установленные на вспомогательном оборудовании, должны обеспечивать защиту всех цепей, питающих устройство, чтобы обеспечить общую точку заземления. Поскольку системы утилизационного оборудования, как правило, специфичны для объекта, обычно требуется индивидуальная оценка для определения рентабельных решений.

Когда устройства защиты от перенапряжения посылают энергию в систему заземления, это мгновенное соединение всех систем электропроводки обеспечивает выравнивание потенциалов для этих металлических систем, точно так же, как соединение между компонентами системы молниезащиты и альтернативным заземлением системы здания обеспечивает общее соединение. Достижения в области технологий продолжают изменять среду структур, в которых мы живем, работаем и наслаждаемся развлечениями. Применение SPD вместе с токоведущими компонентами и соединением заземленных систем здания обеспечивает полный пакет для полной системы молниезащиты для защиты конструкции, людей и оборудования внутри.

Осмотр и обслуживание

Открытые компоненты системы молниезащиты - это медь, алюминий или другой металл, предназначенный для пропускания тока, обеспечения контактных соединений и сохранения работоспособности в открытой погодной среде. Как и в случае с любым другим строительным элементом, изготовленным из аналогичных материалов, окисление или коррозия компонентов не ожидается при нормальных условиях в течение длительного периода времени или нормального «срока службы» конструкции .Компоненты системы, скрытые внутри конструкции между крышей и перекрытием, защищены от атмосферных воздействий и неправильного обращения. Система заземляющих электродов может быть защищена от атмосферных воздействий погодных условий, но подвержена потенциальной деградации из-за состава почвы и влаги. Можно ожидать, что правильная первоначальная установка обеспечит защиту навсегда или, по крайней мере, в течение разумного срока полезного использования конкретного здания.

Существуют дополнительные реалии строительства, использования нами зданий и даже неизвестные в местных условиях, которые требуют рассмотрения обслуживания для системы молниезащиты.Пассивную систему заземления, такую ​​как молниезащита, нелегко оценить неспециалистам - вы не можете щелкнуть выключателем или включить кран, чтобы проверить, находится ли он в рабочем состоянии.

Есть очевидные моменты, когда изменения в структуре вызывают необходимость обслуживания или расширения исходной системы. Замена кровли здания, внесение дополнений в конструкцию здания или добавление вентиляционных труб или антенн для новых внутренних процессов - очевидные области, требующие пересмотра и обработки. Не так очевидно, но, как сообщается, главной причиной для обязательного пересмотра систем является привычка рабочих из других профессий удалять и не переустанавливать компоненты системы, потому что они не понимают важности общей конструкции системы молниезащиты . Также возможно, что соседний технологический стек будет выделять вещество, переносимое ветром к компонентам вашей системы, которое разрушает материалы намного быстрее, чем ожидалось. Все эти элементы требуют периодических проверок и технического обслуживания, чтобы гарантировать работоспособность системы в условиях удара молнии, но это, безусловно, может быть проигнорировано с серьезными непредвиденными последствиями.

Программа осмотра и возможного технического обслуживания должна быть реализована для обеспечения постоянной эффективности системы на конструкции. Визуальный осмотр может выполняться ежегодно с использованием контрольного списка и скромного обучения вашего поставщика молниезащиты, чтобы учесть любой мелкий ремонт, такой как незакрепленная арматура, неправильное крепление, повреждение оголенных кабелей, замена снятого оборудования или повреждение устройств защиты от перенапряжения. Это может сделать обычный специалист по обслуживанию здания или даже владелец здания под руководством.Если специалист по молниезащите не привлекается для каждой ежегодной проверки, то с интервалом в пять лет будет важно проводить «тестовую» проверку с привлечением знающего человека - инспектора или установщика - для более тщательной проверки.

Полная испытательная проверка будет включать визуальные проверки наряду с проверкой целостности для проверки эффективности системы от крыши до уровня, и наземные испытания для проверки функции скрытых подземных электродов.Программа обеспечения качества, разработанная для обслуживания вашей системы молниезащиты, устранит неожиданности, которые могут привести к катастрофическим последствиям.

Реализация системы молниезащиты включает в себя искусство, науку, мастерство и технологическую интуицию. Это специализированная отрасль со своими собственными стандартами, разработанными специально для борьбы с великим случайным разрушителем природы. Как и в любом другом начинании, подготовка, обучение и сертификация лиц, участвующих в проектировании, установке и проверке полной системы молниезащиты, определяют высшее качество. Lightning Protection Institute фокусирует наши усилия на обучении профессионалов, владельцев, пользователей и широкой общественности безопасной и эффективной молниезащите и предоставляет качественные ресурсы через наше членство для выполнения этой важной услуги для всей строительной отрасли.

EMP Shield - Home EMP & Light Protection + CME Defense

Наш самый распространенный вопрос:

Если сеть не работает и у меня нет электричества, зачем мне нужен экран EMP?

1.Вы сэкономите тысячи долларов и, возможно, годы. Скачки электричества приведут к повреждению электрооборудования, если оно не защищено. В большинстве случаев EMP Shield дешевле, чем большинство домашних вычетов.

2. Электроэнергия может отключаться на день или на год. Однако после восстановления подачи электроэнергии ваша домашняя электрическая система и электроника по-прежнему будут работать. Вы сможете принять свой прежний образ жизни.

3. Если у вас есть резервная система питания, вы все равно сможете нормально использовать свою электрическую систему и электронику.Обычные системы резервного питания могут включать генераторы, солнечные энергетические системы и ветряные турбины.

4. Уменьшите вероятность возгорания. Как видно из события Кэррингтона в 1859 году, многие люди получили травмы от скачков напряжения и пожаров, вызванных этим выбросом корональной массы. EMP Shield удаляет лишнее электричество из вашего дома и снижает риск возгорания.

5. EMP Shield также может защитить ваши системы резервного питания.

6. EMP Shield защищает не только от EMP (электромагнитного импульса).Наша технология также защищает от CME (выброс корональной массы / солнечных вспышек), молний и скачков напряжения. Мы предлагаем самые прочные, долговечные и проверенные системы защиты от электромагнитных помех. В 2018 году 2 локации были поражены освещением с установленным EMP Shield. В каждом доме не было повреждений НУЛЕВОГО и НУЛЕВОГО пожара.

7. Мы предлагаем 40 типов EMP Shield, которые можно использовать в домах, транспортных средствах, системах резервного питания, промышленных объектах и ​​в приложениях DOD / DHS. Если вам нужно защитить электрическую систему, у EMP Shield есть или разработает устройство для вас.

8. Домашние модели EMP Shield могут помочь предотвратить возгорание интеллектуальных счетчиков.

EMP Shield - первая в мире технология защиты от электромагнитных помех для дома и транспортных средств, превосходящая все военные стандарты испытаний на ЭМИ:

  • MIL-STD-188-125-1
  • MIL-STD-464C
  • MIL-STD-461G
  • CS115, CS116, CS117

EMP Shield был тщательно протестирован в центре соответствия Keystone, который является утвержденным на федеральном уровне центром, который используется для проведения многих современных и строгих технологических испытаний . Наши испытания и оценки, проведенные на предприятии, были подробно задокументированы, чтобы показать истинные возможности и долговечность EMP Shield. Результаты испытаний, полученные на испытательном предприятии Keystone на соответствие требованиям, подчеркивают истинную силу и возможности EMP Shields. Ниже вы найдете полные результаты тестирования EMP Shield на соответствие требованиям Keystone.

Экранирующие кабели для заземления корпуса и защита от перенапряжения

Надлежащее экранирование и заземление имеют решающее значение для успешной работы.

Среды с сильными электромагнитными помехами (EMI) и / или потенциальными скачками напряжения, например, в нефтегазовой отрасли, требуют особого внимания при выборе метода заземления. Электромагнитные помехи от двигателей, насосов и беспроводной связи могут привести к тому, что незащищенные приборы будут работать за пределами заданных параметров. В частности, скачки напряжения могут нанести непоправимый ущерб оборудованию.

Эти проблемы могут быть вызваны или усугублены неправильным заземлением проводов.Заземляющий провод должен отводить электромагнитные помехи и скачки напряжения, которые в противном случае могли бы повредить или повредить чувствительное оборудование. Когда соединение с землей плохое или когда создаются контуры заземления, проблемы с производительностью будут возникать независимо от каких-либо электромагнитных помех или скачков напряжения.

Решением является правильный метод заземления, который включает экранирование кабеля для защиты сигнала от электромагнитных помех. Чтобы обеспечить правильное выполнение, необходимо соблюдать несколько правил. Однако эти правила иногда могут сбивать с толку конечных пользователей, работающих с датчиками давления в нефтегазовой отрасли.Хотя точная реализация используемой защиты будет варьироваться от приложения к приложению, метод остается тем же.

В нефтегазовой отрасли трубопроводы и устья скважин часто заземляются, что делает заземление корпуса неизбежным.

Точки подключения заземления

Всегда следует учитывать три точки подключения; монтаж, подключение датчика и монтажная панель.Каждый из них имеет фундаментальное влияние на уровень защиты от электромагнитных помех и перенапряжения в системе. Прежде чем продолжить, следует определить эти точки подключения.

Здесь можно увидеть синюю экранирующую фольгу, заправленную под разъем кабеля. Это важно для правильной защиты кабеля от электрических помех.

  • Крепление сенсора - эта точка подключения представляет собой интерфейс технологического соединения, на котором устанавливается сенсор. Он включает в себя крепление датчика и любые фитинги или точки подключения, используемые для установки датчика в рабочее место.Это может включать несколько точек подключения, но все они будут обсуждаться в этой статье, как если бы они были одной точкой. Трубы под давлением, обслуживающие нефтегазовую промышленность, почти всегда заземлены, так как обычно быстро уходят под землю. Однако в зависимости от местоположения (например, ледяных полей) это не всегда так. Это соединение с землей становится основной или наиболее важной точкой подключения, которую следует учитывать, поскольку она находится ближе всего к преобразователю. Это где начать. Все остальное зависит от этого.В рамках данной статьи предполагается, что эта точка подключения заземлена.
  • Подключение датчика - Подключение датчика - это точка, в которой датчик подключается к кабелю проводки. Если на датчике есть разъем для кабеля, то это именно эта точка. Если у датчика есть кабель, выходящий прямо из него, то это соединение находится внутри самого датчика.
  • Электропроводка
  • . Точка подключения коммутационной панели включает в себя все соединения проводов и клеммную колодку, которые присутствуют после подключения датчика, вплоть до приборов, которые будут считывать выходные данные датчика.Стандартно эти точки подключения имеют заземленную клемму для подключения, экранирования и / или заземления проводов.

Взаимодействие между этими тремя соединениями определяет, правильно ли защищена система. В идеале все три соединения должны быть заземлены и иметь одинаковый путь заземления. Если да, то проблем быть не должно. Это, конечно, при условии, что сам датчик был разработан для защиты от электромагнитных помех и перенапряжения.

Проблемы

Проблемы возникают у конечных пользователей, когда не все точки подключения заземлены или не все имеют одинаковый путь к земле.Вот где это может сбить с толку.

Экранирование

Предполагается, что вся кабельная разводка экранирована либо оплеткой, либо экраном из фольги, окружающим пучок проводов внутри кабеля. Одного заземляющего провода, проходящего через пучок проводов, будет недостаточно, если в кабеле нет экрана.

Дренажный или заземляющий провод обычно проходит рядом с экраном и может использоваться в качестве точки подключения к экрану кабеля. Экранирование защищает провода внутри от воздействия электромагнитных помех и излучаемого шума.Излучаемый шум генерируется любым беспроводным электронным устройством.

EMI от излучаемого шума практически невозможно заблокировать без экранированного кабеля. Шум будет наведен на провода и попадет прямо в датчик или приборы. Единственный способ избежать этого - всегда использовать экранированный кабель.

Заземляющий провод внутри кабеля вытаскивается и заправляется под кабельное соединение.Это соединяет землю с датчиком.

Контуры заземления

Если клемма заземления имеет такой же электрический потенциал, что и точка монтажного соединения, то у конечных пользователей не должно возникнуть никаких проблем. Это можно проверить с помощью вольтметра или измерителя тока. Если, однако, напряжение или ток протекает между землей экранированного кабеля и клеммой заземления, это приведет к образованию контура заземления.

Контуры заземления действуют так же, как установка батареи между точками заземления.Это может повредить датчик, и в зависимости от условий применения электролиз может вступить в силу. Что еще хуже, защита от электромагнитных помех и перенапряжения может быть значительно снижена.

Если это произойдет, конечным пользователям не стоит паниковать. Они могут кое-что сделать, чтобы избежать проблемы. В принципе, одна из точек заземления должна быть отключена. Некоторым это кажется нелогичным, потому что если есть заземляющий провод и место для его подключения, мы естественным образом склоняемся к тому, чтобы подключить провод.Однако этот контур заземления необходимо разорвать.

Помните, что если две другие точки заземлены, то третья - тоже. Он просто заземлен в другом месте. Отсоединение одной из точек контакта предотвращает замыкание на землю.

Если предположить, что крепление преобразователя заземлено, могут быть нарушены только две точки заземления. Во-первых, конечные пользователи могут нарушить заземляющий контакт между корпусом датчика и экраном кабеля. Или конечные пользователи могут нарушить контакт между землей кабеля и клеммой заземления монтажной панели.

Зеленый провод заземления виден здесь внутри монтажной панели.

Если экран кабеля привязан к корпусу преобразователя, самый простой способ - просто не подсоединять экран кабеля к клемме заземления монтажной коробки. Многим конечным пользователям трудно представить себе плавающий провод, особенно заземляющий. Просто имейте в виду, что на самом деле он заземлен, только на другом конце. Некоторые конечные пользователи предпочитают отрезать заземляющий провод от кабеля или закрепить его лентой.Любой из этих вариантов является приемлемым.

Если корпус преобразователя и заземление экрана кабеля отключены, то экран кабеля должен быть привязан к клемме заземления на монтажной панели. Если ни один из них не подключен к земле, экран кабеля будет «плавающим» и не будет обеспечивать никакой защиты от электромагнитных помех. Плавающий экран кабеля - отличный способ создать зашумленные сигналы и иметь много проблем.

Таким образом, простой способ запомнить это: если точки заземления имеют разный электрический потенциал, то ни одна из трех точек подключения не должна быть заземлена.Неважно какой. Любой будет работать. Отключение более чем одного или подключение всех трех может поставить под угрозу защиту от электромагнитных помех и перенапряжения системы. Если точки заземления имеют одинаковый потенциал, то все три точки подключения должны быть заземлены.

Важность экранированного кабеля

Всегда используйте экранированный кабель. Убедитесь, что экран подключен правильно, иначе сигнал будет подвержен электрическим помехам. Экранирование и заземление идут рука об руку и при правильной реализации обеспечивают хорошую защиту от электромагнитных помех и скачков напряжения.

Насосы и системы , апрель 2012 г.

Конформные экраны для защиты от молний

Конформные молниевые щиты

Компания Lightning Diversion Systems разработала тонкие защитные экраны из алюминия или меди. Экраны были разработаны для использования в качестве внешней поверхности композитных ламинатов. В случае графитовых эпоксидных ламинатов медные экраны никелированы для обеспечения совместимого барьера между графитом и алюминием или медью.

Эти экраны обеспечивают защиту проводящих композитов от прямого или непрямого воздействия молнии. Щиты легкие, с гладкой поверхностью. Экран растягивается, чтобы хорошо прилегать к сложной кривизне, в отличие от многих менее желательных методов, доступных в настоящее время.

Конформные молниезащитные экраны Описание продукта и список номеров деталей

Размеры: Мы производим эти щиты в виде листов панелей 24 x 26 дюймов.

Покрытия: предлагается тонкое никелевое покрытие для предотвращения коррозии.

Материалы. Конформные экраны предлагаются из алюминия и меди различной толщины, начиная с 0,001 дюйма.

номер части Описание Фунт / кв. Фут Размер листа Полезная площадь
LDS20-01 Медь, 1 унция.(0,0014 дюйма) - с никелевым покрытием 0,032 24 дюйма x 26 дюймов 20,5 дюймов x 23 дюйма
LDS20-02 Медь, 1 унция. (0,0014 дюйма) - с никелевым покрытием 0,032 24 дюйма x 26 дюймов 2 PNLS 10 "x 20"
LDS20-04 Медь, 4 унции.(0,0055 дюйма) - с никелевым покрытием 0,129 24 дюйма x 26 дюймов 20,5 дюймов x 23 дюйма
LDS20-05 Медь, 4 унции. (0,0055 дюйма) - с никелевым покрытием 0,129 24 дюйма x 26 дюймов 2 PNLS 10 "x 20"
LDS30-01 Алюминий, 0.001 "- с никелевым покрытием 0,007 24 дюйма x 26 дюймов 20,5 дюймов x 23 дюйма
LDS30-02 Алюминий, 0,002 дюйма) - с никелевым покрытием 0,014 24 дюйма x 26 дюймов 20,5 дюймов x 23 дюйма
LDS40-01 Медь, 2 унции.(0,0028 ") - без покрытия 0,064 24 дюйма x 26 дюймов 20,5 дюймов x 23 дюйма
LDS40-01-N Медь, 2 унции. (0,0028 дюйма) - с никелевым покрытием 0,064 24 дюйма x 26 дюймов 20,5 дюймов x 23 дюйма
LDS40-02 Медь, 1 унция. (0,0014 дюйма) - без покрытия 0,032 24 дюйма x 26 дюймов 20,5 дюймов x 23 дюйма
LDS40-03 Медь, 1/2 унции. (0,007 дюйма) - без покрытия 0,016 24 дюйма x 26 дюймов 20,5 дюймов x 23 дюйма
LDS40-03-N Медь, 1/2 унции.(0,007 дюйма) - с никелевым покрытием 0,016 24 дюйма x 26 дюймов 20,5 дюймов x 23 дюйма
LDS40-04 Медь, 4 унции. (0,0056 ") - без покрытия 0,129 24 дюйма x 26 дюймов 20,5 дюймов x 23 дюйма
LDS50-01 Алюминий, 0.001 "- без покрытия 0,007 24 дюйма x 26 дюймов 20,5 дюймов x 23 дюйма
LDS50-02 Алюминий, 0,002 дюйма - без покрытия 0,014 24 дюйма x 26 дюймов 20,5 дюймов x 23 дюйма

Экранирование магнитных полей молний

Экранирование магнитных полей молний

Информация о защите от молний


Сводка

Как минимизировать магнитные поля, создаваемые молниями, в здании оборудования.

Экранирование магнитных полей молний

Сильный ток молнии означает, что соответствующие магнитные поля будут излучать и передавать энергию пары проводам внутри хижины с оборудованием. Слишком часто площадки проектируются с хорошей системой заземления 5 Ом, но здание размещают прямо рядом с башней с небольшим магнитным экранированием или без него. Расстояние между башнями и здание обычно остается небольшим, чтобы линии электропередачи были короткими и имели минимальные потери.Более близкое расстояние между башнями увеличивает на ток, который система заземления по периметру здания должна проводить к земле. Это также позволяет более сильным магнитным полям проникать в здание.

Алюминиевые здания мало способствуют ослаблению этого магнитного потока. Бетон со стальной сеткой или арматура, состоящая из железа, ослабит только часть поля. Стальные транспортные контейнеры с одинарными или двойными стенками будут действовать как экран Фарадея как для излучаемой (плоской волны) радиочастотной энергии, так и для магнитных (H) полей. Контейнеры также будут обеспечьте хорошую однородную площадку для вашего оборудования из любой точки внутри.

Единственная альтернатива - использовать расстояние (единицу на квадрат расстояния), чтобы ослабить мощное поле H удара от попадания прямо на печатную плату или микросхему, вызывая расстройство или повреждение. Расстояние также увеличит длину ваших линий передачи, добавив желаемую индуктивность и предоставив дополнительное время для системы заземления опоры. для обработки импульсного тока башни.

Повышение индуктивности дополнительной линии передачи на пути к хижине приведет к увеличению импульсного тока через последнюю часть башни, от последнего комплекта заземления до земли башни, а не через коаксиальные линии к зданию.Эта индуктивность, основанная на расстоянии, отличается от добавления индуктивности путем создания петли капель с вашим коаксиальный. Эти петли могут передавать больше энергии, чем ограничивают. Магнитные поля могут быть захвачены и «умножены» на выравнивание и соотношение витков контура (ов). Обратите внимание, что прямой участок от башни ортогонален как магнитному, так и электрическому полям и не может захватить дополнительную энергию.

Соответствующее применение "ореолов" внутри аппаратной также может уменьшить магнитное поле. (См. Тему «Halo».)

морпехам нужны специальные громоотводы для защиты своих F-35 в Японии от штормов

Среди ряда нерешенных проблем, связанных с истребителем F-35 Joint Strike Fighter, вопрос защиты самолета от ударов молнии или ее отсутствие по-прежнему остается особенно неприятной. Для Корпуса морской пехоты США и его варианта F-35B грозы по-прежнему являются такой проблемой, что служба закупает специальные переносные громоотводы, чтобы защитить самолеты, когда они припаркованы на улице на базах, которые в противном случае не имеют необходимой инфраструктуры. который включает авиабазу морской пехоты Ивакуни в Японии.

8 августа 2018 года морские пехотинцы объявили о планах закупить 14 громоотводов в рамках контракта с единственным поставщиком компании LBA Technology, Inc. из Гринвилля, Северная Каролина. Согласно уведомлению о заключении контракта, которое служба разместила на FedBizOpps, это единственная компания, которая производит системы, одобренные главным офисом совместных программ F-35 США для использования с самолетами.

«Поскольку F-35 как самолет составного типа не обеспечивает присущей ему пассивной молниезащиты, требуемые молниеотводы необходимы для развертывания самолетов на любом экспедиционном аэродроме для поддержки боевых действий или тренировочных учений, которые не соответствуют всем требованиям молниезащиты. для F-35B », - заявили в морской пехоте, оправдывая сделку прямо перед LBA.«Основываясь на обширных исследованиях, проведенных Объединенным программным офисом F-35, это единственный громоотвод, отвечающий установленным требованиям программы».

В соответствии с минимальными требованиями морской пехоты, удилище PLP-38-MOB для F-35 от LBA может оставаться в вертикальном положении даже при ветре до 120 миль в час без необходимости каким-либо образом пришвартовываться к земле. Они также могут работать, несмотря на проливные дожди, скопление льда или экстремально высокие и низкие температуры. Неясно, сколько стоит каждый из них, но, согласно веб-сайту LBA, цена полного комплекта PLP-38-MOB составляет 18 750 долларов.

USMC

F-35B из истребительной эскадрильи морской пехоты One Two One (VMFA-121) зависает во время демонстрации на авиабазе морской пехоты Ивакуни в 2018 году.

Но из доступной информации мы знаем, что молниезащита абсолютно необходима, если Корпус морской пехоты планирует разместить свои F-35B на открытом воздухе на таких базах, как Ивакуни, и избежать хлопот, связанных с перемещением их в ангары или под ними. другие укрытия, защищенные надлежащим образом, каждый раз, когда возможна гроза.По состоянию на 2017 год производитель самолета Lockheed Martin все еще завершал доработку автономной логистической информационной системы (ALIS), чтобы должным образом защитить его от удара молнии во всех вариантах, согласно стандартному отчету из офиса директора Пентагона. Операционные испытания и оценка, также известные как DOT&E.

ALIS - это центральный компьютерный мозг F-35, который поддерживает практически все аспекты его работы, от отслеживания и устранения проблем с техническим обслуживанием и заказа запасных частей до загрузки и выгрузки множества данных миссии и датчиков.Вы можете узнать больше о том, как это работает, здесь и здесь. Достаточно сказать, что если система выйдет из строя, форсунки не будут работать до тех пор, пока технические специалисты не смогут снова запустить их.

Технология LBA

Достаточно скромный переносной осветительный стержень ПЛП-38-МОБ в развернутой конфигурации.

Однако есть гораздо более серьезная проблема, связанная с основным топливным баком Joint Strike Fighter.В сочетании с отсутствием у самолета встроенной защиты от удара молнии трудно и сложно сделать топливную систему «инертной», когда самолет находится на земле.

Это означает, что существует явная возможность скопления кислорода и паров топлива внутри топливного бака, что само по себе может быть опасным. Если молния поразит неинертный самолет на земле, может возникнуть повышенный риск взрыва или возгорания.

Проблема особенно заметна на модели B, которая имеет значительно отличающееся внутреннее устройство от вариантов A и C из-за необходимости в сборке большого подъемного вентилятора.Это важный компонент возможностей самолета для короткого и вертикального взлета и посадки.

«Самолет [F-35B] не поддерживает остаточную инертизацию после полета в течение требуемого интервала в 12 часов, что является требованием молниезащиты», - сообщило DOT&E в 2015 году. «Если остаточную инертизацию не удастся улучшить, специалисты по обслуживанию самолетов будут Требуется более частая продувка топливных баков азотом из внешнего источника или должны быть приняты альтернативные стратегии защиты от молний (например, укрытия с защитой от молний).”

USMC

Один из самолетов F-35B VMFA-121 проводит горячую дозаправку на авиабазе морской пехоты Ивакуни в 2017 году.

В следующем году DOT&E сообщило, что программа F-35 достигла прогресса в решении проблемы инертизации варианта B, но некоторые недостатки остались. Ни в одном из последующих регулярных отчетов по Joint Strike Fighter из главного испытательного офиса Пентагона нет упоминания об инертизации топливной системы.Это может означать, что все вовлеченные стороны решили, что проблема решена или что любая соответствующая информация теперь засекречена.

Тем не менее, покупка громоотвода показывает, что, несмотря на какие-либо улучшения реактивных самолетов Корпуса морской пехоты, служба решила также внедрить «альтернативные стратегии защиты от молний». Неясно, препятствовала ли эта проблема операциям морской пехоты F-35B из Ивакуни с тех пор, как в 2017 году там впервые была развернута штурмовая эскадрилья морских истребителей One Two One (VMFA-121) со своими истребителями Joint Strike Fighter.

В 2016 году VMFA-121 был вынужден отменить ряд вылетов F-35B во время учений Red Flag 16-3 на базе ВВС Неллис в Неваде из-за опасений по поводу ударов молний, ​​согласно официальным отчетам, полученным нами в The War Zone. через Закон о свободе информации. Месяцем раньше грозы в сочетании с опасениями по поводу инертизации привели к временному прекращению операций ВВС F-35A на базе ВВС Маунтин-Хоум в Айдахо во время отдельных учений с участием самолетов быстрого развертывания из 388-го истребительного авиаполка на базе ВВС Хилл. в Юте.

USAF

F-35A из 388-го истребительного авиаполка.

Опасения по поводу смешивания F-35 с молниями сохраняются и с тех пор. В марте 2017 года Королевские ВВС Австралии держали два F-35A в аэропорту Авалон возле Мельбурна на дополнительный день после авиашоу из-за опасений по поводу ударов молнии. Плохая погода задержала историческое прибытие первых F-35B Королевских ВВС в Соединенное Королевство, хотя U.Министерство обороны К. настаивало на том, что это обычная мера предосторожности, которая применима к любому самолету.

Но независимо от того, действительно ли меры по защите F-35 от ударов молнии уменьшили проблему, необходимость в громоотводах является напоминанием о том, что это остается серьезной проблемой даже на более крупных базах, таких как Ивакуни. Развертывание F-35 любого типа уже оказалось сложной задачей с точки зрения логистики, учитывая сложности обслуживания скрытых покрытий самолета и других дополнительных функций.

Потребность в переносных громоотводах лишь добавляет еще один компонент, наряду с дополнительными затратами, к пакету развертывания, необходимому для поддержки Joint Strike Fighters во время экспедиционных операций. Это может быть еще более явным, когда американские военные или другие операторы F-35 попытаются использовать голые базы или другие строгие объекты для быстрого разгона самолетов во время любого будущего конфликта или чрезвычайной ситуации.

Это важный аргумент в пользу модели B, особенно с ее коротким и вертикальным взлетом и посадкой.Единственная альтернатива развертыванию систем молниезащиты с реактивными самолетами - это потенциально дорогостоящая модернизация любого объекта, на котором могут быть размещены истребители Joint Strike Fighter, или переносные молниеотводы и любое другое необходимое оборудование на этих объектах.

Похоже, что Корпус морской пехоты определил, что молниеотводы являются практическим средством установки молниезащиты для его F-35B во время заграничных операций и экспедиционных операций, по крайней мере среди доступных вариантов.Смогут ли они продемонстрировать, что это действительно практичное средство защиты реактивных самолетов, особенно во время развертывания в короткие сроки, станет важным испытанием для будущих операций Joint Strike Fighter по всему миру.

По крайней мере, это еще одна веская причина для пилотов называть реактивные самолеты своим новым прозвищем «Пантера», а не официальным прозвищем «Молния II».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *