Защита сети от молнии

Достаточно ли установить устройство защиты на одном конце кабеля ?
Почему не проходят кабельные тесты ?
Как работает РГ6 ?
Что делать когда нет заземления ?
Чем защитить оборудование в квартире ?
Почему в устройстве защиты РГ4РОЕ используется неэкранированная розетка ?

Достаточно ли установить устройство защиты на одном конце кабеля ?

Ответ однозначный — НЕ ДОСТАТОЧНО !
Более того, установка устройства защиты только на одном конце кабельного сегмента гарантирует повреждение оборудования на незащищенном конце т.к. вся энергия грозовой наводки будет приложена к незащищенному концу. Только установка устройств защиты на обоих концах кабеля обеспечивает создание пути для токов грозовой наводки в обход оборудования.

Почему не проходят кабельные тесты ?

Вопрос:

При проверке кабельным тестером кабельной линии с установленным устройством защиты тест не проходит. Почему ?

Ответ:

Любое устройство защиты имеет в своем составе компоненты, подключаемые к кабельной линии, необходимые для нейтрализации энергии наводки. Именно эти компонененты влияют на результаты тестов. Так, например, при установке устройства РГ6 тестер сообщит, что все пары кабеля в обрыве, причем две из них имеют короткое замыкание между жилами. Это совершенно нормальная ситуация. Дело в том что для проверки правильности подключения кабеля в кабельных тестерах используется постоянный ток. Он находится вне диапазона рабочих частот сигнала Ethernet (от 5 МГц до 136 МГц). Устройства защиты расчитаны на работу именно в этом диапазоне частот, поэтому их влияние на полезный сигнал минимально.

Проверка кабельного сегмента кабельным тестером должна выполняться с отключенным устройством защиты. Для проверки работоспособности устройств защиты кабельный тестер не подходит. Для этого необходимо использовать специальное оборудование.

Как работает РГ6 ?

Вопрос:

Устройство защиты РГ6 не имеет заземления. Объясните, как это работает. Куда рассеивается энергия помехи?

Ответ:

Любая защита может быть построена на одном из двух физических принципов:
— замкнуть электрическую цепь;
— изолировать электрическую цепь.

Очень наглядно это видно при выполнении работ в электросетях. Для безопасности персонала сначала отключают цепи на которых выполняют работы (изолируют), затем устанавливают переносные заземляющие устройства (замыкают).

В случае устройств защиты для сетей Ethernet второй способ (замыкание) более распространен т.к. в маленьком объеме устройства защиты сложно реализовать высоковольтный изолятор. Нам эту задачу удалось решить.

Как это работает? В момент грозового разряда контур, образованный кабелем и землей (земля всегда есть т.к. блоки питания аппаратуры питаются от 220V, а «нулевой» провод в электросети обязательно заземлен) представляет собой вторичную обмотку трансформатора, первичная обмотка которого — канал молнии, через который течет ток разряда конденсатора «облако-земля». Под действием этого тока во вторичной обмотке наводится ЭДС (напряжение). Величина этого напряжения зависит от площади контура (длины кабеля и высоты подвеса) и расстояния до канала молнии. Если площадь контура велика, а разряд произошел близко, то напряжение становится выше, чем стойкость изоляции в оборудовании. В результате пробоя изоляции образуется цепь, по которой течет ток под действием наведенного молнией напряжения.

Устройства защиты, подключаемые к заземлителю, формируют цепь по которой течет ток замыкания задолго до того как напряжение в кабеле достигнет критического для оборудования значения. В устройстве защиты без заземлителя ток не течет вообще (если не считать токи, протекающие через паразитные емкости, измеряемые десятками пикофарад). Таким образом грозовой трансформатор работает на «холостом ходу» (при разомкнутой вторичной обмотке) и энергия не выделяется. Следовательно и рассеивать нечего.

Высоковольтное устройство РГ6 имеет стойкость в 10 раз выше чем стандартный Ethernet интерфейс. Это значит что при той же самой площади контура, образованного кабелем, минимально допустимое расстояние до канала молнии становится в 10 раз меньше (). Т.е., например, если без устройства защиты оборудование выйдет из строя при любом грозовом разряде в радиусе 5 километров, то с устройством защиты этот радиус уменьшается до 500 метров.

Что делать когда нет заземления ?

Отсутствие заземления в месте установки устройства защиты — типичная ситуация:
1. Оборудование устанавливается в здании, проводка в котором выполнена по двухпроводной схеме (без проводника РЕ).
2. Оборудование устанавливается вне здания, и до ближайшего заземлителя в лучшем случае несколько десятков метров.

В первом случае следует принять во внимание, что сеть электропитания 0,4КВ (которая в быту называется «сеть 220 вольт») выполняется по схеме с глухозаземленной нейтралью. Это значит что нулевой проводник этой сети можно использовать в качестве заземлителя при соблюдении некоторых требований электробезопасности.

Во-первых. Подключаться нужно там, где исключена возможность перепутать нулевой и фазный проводники. Таким местом является распределительный электрощиток, в котором ноль всегда подключен к корпусу и перепутать его с фазным проводником невозможно. Ни в коем случае нельзя использовать для этой цели розетку, даже если провода имеют цветовую маркировку.

Во-вторых. В момент срабатывания защиты на нулевом проводнике возникает импульс высогого напряжения длительностью несколько микросекунд. Этого вполне достаточно чтобы вывести из строя «нежные» импульсные блоки питания современной электронной аппаратуры. Во избежание этого, в электрощитке необходимо установить УЗИП класса D, например, вот такое:

Во втором случае главное для безопасности оборудования обеспечить надежную металлосвязь между элементами монтажного узла (кронштейн-кожух-корпус оборудования-устройство защиты). Если этого не сделать, то под действием токов растекания между этими элементами может возникнуть разность потенциалов, достаточная для повреждения оборудования. Далее следует принять во внимание, что оборудование всегда размещается на строительных конструкциях. Металлические и бетонные конструкции являются прекрасным заземлителем в силу их высокой проводимости. Если же оборудование изолировано от земли (например размещается на деревянной опоре), то следует вспомнить, что гроза обычно сопровождается осадками. Токопроводящая дорожка на поверхности мокрых строительных конструкций имеет высокую проводимость и хорошо заземляет защищаемое оборудование.

Чем защитить оборудование в квартире ?

Далеко не все провайдеры услуг связи уделяют должное внимание безопасности абонентского оборудования. В результате повреждение роутеров, ноутбуков и другого оборудования в квартирах — обычное явление. Вполне естественно желание людей обезопасить оборудование в своей квартире от проблем провайдера. Однако, при выборе устройства защиты следует учитывать некоторые обстоятельтва.

Установка в квартире устройства защиты с заземлением (РГ5 или другого) требует решения нескольких проблем.

Первая проблема — отсутствие заземления в подавляющем большинстве домов российского жилого фонда. Проводник РЕ присутсвует только в квартирах домов постройки последних лет. Кое-где в старых домах шины заземления оборудуют на лестничных площадках, но провод туда еще нужно дотянуть.

Вторая проблема состоит в том что устройства защиты необходимо устанавливать на обоих концах кабеля. В противном случае (если устройство защиты установлено только в квартире) оборудование провайдера будет гарантировано повреждено т.к. вся энергия грозовой наводки будет приложена к незащищенному концу.

Казалось бы какое дело абоненту до проблем провайдера ? Но дело в том что абонент заинтересован в получении услуги непрерывно. Выход из строя оборудования провайдера приведет к прекращению предоставления услуги. Это может произойти в самый неподходящий момент и продлиться неопределенно долго. Для установки устройства защиты на стороне провайдера необходимо взаимодействие с его сервисной службой. Не факт, что эта служба согласится установить в свой шкаф оборудование неизвестного им назначения и происхождения. Кроме того, в большинстве случаев работники сервисной службы не обладают достаточной квалификацией для правильного подключения устройства защиты.

Какой выход ? Выход есть ! Установить устройство защиты РГ6, которое представляет собой высоковольтный изолятор не требующий заземления. Это устройство надежно изолирует абонента от проблем провайдера, не подвергая опасности провайдерское оборудование. Стойкость изоляции РГ6 составляет 15000 вольт. Это на порядок выше, чем стандартное значение в любом сетевом оборудовании. Т.е. даже если оборудование провайдера из-за грозы (или по иным причинам) превратится в уголь, на абонентском оборудовании это никак не отразится.

Почему в устройстве защиты РГ4РОЕ используется неэкранированная розетка ?

Система экранированной проводки была раработана много лет назад и стех пор не утихают дискуссии вокруг вопроса: «Какая система лучше экранироыванная или неэкранированная ?». Но вот что можно сказать однозначно — это то, что ни при разработке самого стандарта, ни в его более поздних версий кабельный экран не рассматривался как средство защиты от электромагнитной наводки грозового разряда и этому есть несколько причин.

1. Расчеты показывают (), что уровень наводок в кабеле даже при тщательно заземленном экране находится значительно выше допустимых для сетевого оборудования значений, что требует применения дополнительных средств защиты.

2. Заземление концов кабельного экрана в точках не охваченных системой уравнивания потенциалов (например в двух разных зданиях), приводит к появлению в экране уравнивающих токов, наводка от которых может сделать кабельный сегмент неработоспособным и без грозы, а при неисправностях в электросетях уравнивающие токи могут достигнуть величин, которые просто выведут кабель из строя.

3. Заземление кабеля только с одного конца приводит к кратному увеличению уровня наводки на незаземленном конце (), а незаземленный экран ничего не экранирует (см. там же >>>).

4. Для симметричных линий связи (какой является «витая пара») заземление экрана должно выполняться только через симметрирующие компоненты (обоснование ). Несоблюдение этого требования приводит к повреждению выходного каскада приемопередатчика. Именно это требование является непредолимым при использовании технологии Power over Ethernet (PoE). Невозможно схемотехнически правильно обеспечить симметричность заземления кабельного экрана для кабельных пар, на которых присутствует напряжение.

Именно последняя причина заставила в конце-концов отказаться от использования кабельного экрана в устройствах защиты из линейки РГ4POE.

Защита блоков питания от перенапряжений
Наши устройства защиты от импульсных перенапряжений типа 1+2, 2 или 3 эффективно защищают устройства. Мы предлагаем удобные, готовые решения для любых приложений от питания до конечного устройства.

Контрольно-измерительные приборы и автоматика
Применение в контрольно-измерительных приборах и автоматике (КИПиА) сопровождается необходимостью контроля и управления многочисленными сигналами. Наши защитные устройства предотвращают неисправности и повреждения, вызванные перенапряжениями, и являются оптимальным выбором для любых приложений.

Информационная техника
Интерфейсы для передачи данных отличаются повышенной чувствительностью к перенапряжениям, так как используют сигналы низкого уровня и высокие частоты. Используйте наши устройства для защиты ИТ-систем от перенапряжений, чтобы обеспечить помехоустойчивую передачу данных с сохранением пропускной способности.

Защита передающих и принимающих устройств
Передающее и принимающие устройства наиболее подвержены воздействию перенапряжений. Выступающие за габариты зданий антенные фидеры и сами антенны напрямую подвержены атмосферным разрядам. Наши мощные коаксиальные устройства защиты от импульсных перенапряжений обеспечат безопасность.

Защита от перенапряжений для фотогальванических установок
Чтобы обеспечить оптимальную защиту ФГ-систем от попадания молнии и перенапряжений, необходимо использовать соединительные коробки генератора. Наши готовые к установке и немедленному подключению соединительные коробки генератора являются надежными системными решениями, которые защищают инвертор непосредственно перед входом напряжения постоянного и переменного тока. При этом перенапряжение выводится напрямую на потенциал земли.

Устройства контроля и мониторинга
Чтобы регулярно проверять устройства защиты от импульсных перенапряжений на работоспособность в соответствии с требованиями МЭК 62305, Phoenix Contact предлагает мобильный тестер. Благодаря таким профилактическим проверкам можно избежать отказов машин.

Кроме того, мы предлагаем первую в мире интеллектуальную систему помощи для устройств защиты от перенапряжений в сетях, которая позволяет контролировать оборудование в режиме реального времени. Система фиксирует состояние установки и определяет работоспособность устройства защиты от импульсных перенапряжений, позволяя таким образом своевременно избежать его отказа.

Разделительный искровой разрядник для отвода перенапряжений
Разделительные искровые разрядники соединяют между собой металлические части, которые по условиям эксплуатации не должны иметь длительную гальваническую связь, при возникновении кратковременных высоких напряжений (например, после удара молнии). Например, можно защитить от перенапряжений чувствительные изоляционные фланцы трубопроводных систем, чтобы предотвратить отказы, простои или утечки.

В каких случаях оправдано применение грозозащиты

Задачей таких решений является защита всего множества устройств, составляющих комплекс видеонаблюдения: видеокамеры, линии питания, видеорегистратор, сервер и блок питания. Любое из них может пострадать от перенапряжения, которое возникает в цепи из-за удара молнии.

В первую очередь, под угрозой находятся те камеры и другое оборудование, которые работают на открытой местности. Если устройство спрятано под навесом, который оснащен молниеприемником, то защита не является обязательной. Но и линии питания, и линии передачи сигнала, должны находиться под защитой от грозы и молний.

Существующие современные решения позволяют противодействовать наводкам в витой паре или коаксиальном кабеле. Высокий ток в кабеле является губительным для видеокамер и другого дорогостоящего оборудования. При попадании молнии в кабель происходит выход из строя видеокамеры и видеорегистратора в большинстве случаев.

Вполне вероятна также угроза поломки всей системы наблюдения, включая и архив с записями съемок. Кроме непосредственно угрозы попадания молнии, грозозащита убережет кабель системы от негативных действий высокочастотного тока, что возникает при прохождении кабеля поблизости от трансформаторных распределительных станций.

Для систем видеонаблюдения грозозащита ставится, чтобы уберечь оборудование от перепадов напряжения. Оно может быть вызвано не обязательно ударом молнии в любую часть системы, но также и выходом из строя любого из ее элементов. Что касается наружного оборудования, то, по идее, для его защиты можно воспользоваться специальным навесом.

Но от всех последствий высокого перенапряжения он защитить не сможет. С другой стороны, при прямом попадании в кабель молнии вообще не спасет никакая защита. Однако уберечь оборудование от электромагнитных наводок, вызываемых грозовыми разрядами, она вполне способна.

Что учитывать при установке грозозащиты

Есть несколько ключевых моментов обустройства грозозащиты:

1. От качества выполненных работ зависит безопасность абсолютно всех устройств, которые входят в систему наблюдения. Для заземляющей шины необходимо пользоваться кабелем, который обладает максимальным сечением. Прокладывать ее надо по самому короткому пути.
2. Заземление способно защитить только порт, вблизи которого его смонтировали. Поэтому придется ставить его у каждого из существующих портов и получится многоканальное устройство. Защиту можно ставить и на сам видеорегистратор в том случае, когда кабель был проложен для этих целей за пределами здания. Каждый из портов, к которым будет подведен этот кабель, придется заземлять дополнительно.
3. Для наружных линий обязательно использование экранированного провода. На одном конце он должен быть заземлен жестко, а на другом – мягко.
4. Если не сделать заземление регистратора, подключенного к защищенному порту, то можно ожидать пропадания связи или полного ее отсутствия при помехах. Если использовался экранированный кабель, тогда заземление делают лишь со стороны грозозащиты. Таким же способом делают заземление для всех других свободных кабелей.
5. Небезопасно проводить заземление корпуса видеорегистратора по экранирующей оболочке провода.

Подключение происходит следующим образом: грозозащитное устройство подключается как можно ближе к прибору, который оно будет охранять, в созданный для этого разрыв линии. На крышке прибора обычно указывается направление подключения. Обязательно соединить клемму заземления и заземляющий контур. Для того, чтобы восстанавливать работоспособность устройства после скачка напряжения и срабатывания защиты, нужно будет заменить плавкие предохранители.

Заземление витой пары

Из-за ударов молний происходят резкие перепады напряжения. Это приводит к тому, что оборудование выходит из строя, потому что экранирующая оплетка кабелей была в свое время заземлена неправильно. Чтобы защита была эффективной для всех случаев, необходимо сделать точку заземления симметричной витой паре.

Для этого потребуются дополнительные устройства, а в линию подключения для витой пары добавляется автоматический трансформатор. Если в системе планируется использовать экранированный кабель, то можно прибегнуть к разъемам типа RJ 45, и в этом случае на выход из трансформатора припаивают экран.

Инсталляция провода с экранированием в других случаях не является целесообразной – большинство оборудования не оснащено входными симметричными схемами с отводами. Если выводов под заземление или экранированных разъемов не предусмотрено, то оплетка кабеля защищается симметрирующим трансформатором. Для этого пользователь покупает UTP-кабель.

Критерии выбора грозозащиты

Такое оборудование, как правило, помещается в коммутационные коробки, ставят которые поблизости видеокамер. Если устройство, защищающее от грозы, помещают в термокожух, то нужно обращать внимание на то, как оформлено внутри его пространство. Еще обращают внимание на температурный режим, в котором может работать оборудование по грозозащите.

Подбирая такие устройства для своего объекта, особенно те, которые будут оберегать линии питания, следует придавать значение напряжению и силе тока. Некоторое оборудование призвано работать на постоянном токе, а другое – вполне может быть, что на переменном.

Среди различного оборудования с функциями грозозащиты различают несколько основных видов:

• для защиты цепей питания (переменный и постоянный ток);
• для защиты сигнальных линий (витая пара и коаксиальный кабель);
• для защиты управления (к примеру, PTZ камеры).

Чтобы обеспечить пристойный уровень грозозащиты, оборудование целесообразно помещать внутрь термокожухов, которые смогут дополнительно защитить его от высоких и низких температур. Но это касается устройств, работающих за пределами здания. А то, которое размещается внутри помещения, лучше ставить вблизи защищенной аппаратуры.

В случае поражения разрядом видеокамеры или линии ее подключения, риск попадания и разрушения распространяется и на диспетчерский центральный пункт. Чтобы обеспечить действительно комплексную защиту, нужно на линии подключения устанавливать защитные устройства не только со стороны камеры, но и от места расположения центрального процессора.

Грозозащита для IP видеооборудования

Если аналоговые устройства еще могут пережить сильную грозу, то в случае с IP видеонаблюдением без соответствующей защиты никак не обойтись. Прежде всего, она предохраняет цепи оборудования от губительных скачков напряжения. Такая защитная система может быть внутренней либо наружной.

Что касается внутренней, то с ее помощью происходит ограничение импульсного напряжения. Она охраняет приборы и устройства от неблагоприятных наводок, которые появляются в процессе передачи сигнала на значительные расстояния. Внутренняя защита полезна для видеокамер и охранных систем, мониторов и регистраторов, антенн, сетей подключения, сетей Ethernet. Функции наружной защиты – это перехват молниевого заряда и перенаправление его в землю.

При подключении грозозащиты для IP оборудования, устройство, представляющее собой диодный мост, включается в разрыв линии (кабеля). Оборудование оснащено специальным диодом, сработка которого происходит в ситуации, когда происходит разница потенциалов на входе и выходе, и ее значение превышает установленный предел.

Если срабатывает грозозащитное устройство, то происходит замыкание проводов с одновременным отведением лишнего разряда в землю. Именно таким образом удается защитить чувствительное видеооборудование в сети от преждевременных поломок. Но для этого, должно еще быть организовано правильное заземление.

Как подсказывает статистика, почти треть всех поломок IP оборудования для видеонаблюдения происходит вследствие импульсного перенапряжения, которое всегда сопровождает явление грозы. Для защиты видеокамер и другой аппаратуры нужно придерживаться нескольких важных правил.

Во-первых, устройства защиты нужно устанавливать на все виды наружных видеокамер. Во-вторых, обязательным условием сохранности системы наблюдения является защита всех цепей питания, а также сигнальных линий. В-третьих, модуль грозозащиты устанавливаются в коммутационные коробки, которые обязательно размещаются, как можно ближе к камерам наблюдения.

Построение эффективного грозозащитного комплекса

Самое серьезное внимание построению грозозащитного комплекса должно уделяться в момент разработки видеонаблюдения на объекте. Для защиты оборудования можно прибегнуть к помощи грозозащитных комплексных устройств, также понадобиться организация корректного заземления в здании и около него. Выбирать модуль грозозащиты можно, основываясь на типе видеокамер и линий передачи сигнала.

Эффективный грозозащитный модуль обеспечивает постоянную пассивную защиту наблюдению по всей линии движения сигнала, а также активную защиту на линии его питания. Как только в линиях возникают импульсные перенапряжения, спровоцированные разрядами молний или сильным электромагнитным полем, то на период действия такого напряжение устройства. Находящиеся под защитой, должны быть отключены от линий.

Возврат в рабочее состояние будет происходить в автоматическом режиме, как только напряжение достигнет своего нормального уровня. Чтобы устройство работало устойчиво, ему потребуется обязательное заземление. Допустимое значение импульсного тока в линии достигает 100А. Комплекс должен быть способен работать в температурном диапазоне от – 40 до + 50 градусов по Цельсию.

Главными достоинствами эффективного грозозащитного комплекса должны быть следующие параметры:

• простота в подключении;
• небольшие габариты;
• эффективная защита всех камер и оборудования для регистрации видео;
• наличие предохранителей в схеме, которые могут самовосстанавливаться.

Применяя такое сложное оборудование, как видеонаблюдение, во внешней среде, необходимо предусмотреть все возможное, чтобы защитить его от погодных условий и других разрушительных внешних факторов. Устройства по грозозащите являются одним из основных средств для обеспечения бесперебойной работы системы во время неблагоприятной погоды, такой, как гроза и молнии.

Все новости

Воздушные линии электропередачи протянуты через всю страну на тысячи километров. Находясь на высоте от пяти метров и более, эти объекты подвержены риску повреждения молнией во время грозы, что может привести к отключения линии в результате действия противоаварийной автоматики и обесточиванию целых населённых пунктов или даже к авариям на электрических подстанциях и станциях. По статистике, с грозовыми повреждениями связано до 80 % аварийных отключений воздушных линий электропередач. Зачастую такое происходит в отдалённых районах (в полях и пр.), поэтому на восстановление работы ЛЭП уходит очень много времени. Именно поэтому необходимо принимать меры для предотвращения повреждений во время грозы.

Как же защищают ЛЭП от молнии?

Увы, но полностью избежать удара молний на ЛЭП не реально, но существуют способы уменьшения числа отключения воздушных линий, основная цель которых снизить вероятность перекрытия изоляции.

Одним из них является тросовый молниеотвод — протянутый над фазными проводами трос, заземлённый на опорах. Этот способ получил широкое распространение за счёт простоты и относительной дешевизны. Тросовыми молниеотводами защищают воздушные линии 110 кВ и выше, установленные на металлических и железобетонных опорах. Для ВЛ 6-35 кВ, установленных на деревянных и других опорах заземляющие тросы используются для молниезащиты на подходах к электрическим подстанциям. Обычно применяют стальной трос сечением около 50-70 мм2.

Другим способом является обеспечение малого сопротивления заземления опор. При этом резко снижаются вероятность поражения молнией фазовых проводов и импульсное напряжение на изоляции при ударе в опоры и трос.Максимальное сопротивление заземляющих устройств опор при высоте 50м приведено в ПУЭ:

Удельное сопротивление грунта, Ом/м	Максимальное сопротивление ЗУ, Ом
до 100
Более 5000	6·10-3ρ

При высоте опор более 50 м сопротивление заземляющего устройства может быть в 2 раза ниже указанных в таблице значений. Однако, на двухцепных и многоцепных опорах воздушных линий (независимо от напряжения линии и высоты опор), рекомендуется снижать сопротивление заземляющих устройств в 2 раза по сравнению с этими же значениями.

В связи с тем, что сопротивление заземления в молниезащите воздушных линий электропередач играет немаловажную роль, стоит обратить особое внимание при выборе заземляющих устройств. В качестве заземлителей широко используются комплекты заземления ZANDZ ZZ-000-015 и ZZ-100-102, позволяющие достигать необходимого сопротивления. Они удобны в монтаже и требуют трудозатратных электромонтажных работ.

Требуется консультация по выбору или проектированию заземления и молниезащиты?
Свяжитесь с нами, мы обязательно поможем!

Ссылки по теме:

• Удельное сопротивление грунта
• Заземление в молниезащите
• Карта смонтированных объектов