حماية الكابلات من الصواعق

يمكن صياغة المهمة الرئيسية. هذا ، أولاً ، لحماية الشبكة من العواصف الرعدية (التصريفات الكهربائية في الغلاف الجوي بشكل أساسي) ، وثانيًا ، القيام بذلك دون الإضرار بالأسلاك الكهربائية الموجودة (والمستهلكين المتصلين بها). في هذه الحالة ، غالبًا ما يكون من الضروري حل مشكلة "الضمانات" المتمثلة في جعل أجهزة التأريض والمعادلة المحتملة في حالة طبيعية في شبكة توزيع حقيقية.

مفاهيم أساسية

إذا تحدثنا عن المستندات ، فيجب أن تمتثل الحماية من الصواعق لـ RD 34.21.122-87 "تعليمات لجهاز الحماية من الصواعق للمباني والهياكل" و GOST R 50571.18-2000 ، GOST R 50571.19-2000 ، GOST R 50571.20-2000.

إليك الشروط:

1. ضربة صاعقة مباشرة - اتصال مباشر لقضيب الصواعق بمبنى أو هيكل ، مصحوبًا بتدفق البرق من خلاله.
2. يتمثل المظهر الثانوي للصواعق في تحريض الإمكانات على العناصر الهيكلية المعدنية ، والمعدات ، في الدوائر المعدنية المفتوحة الناتجة عن تصريفات البرق القريبة وخلق خطر حدوث شرر في الجسم المحمي.
3. الانجراف عالي الإمكانات هو نقل الإمكانات الكهربائية إلى المبنى أو الهيكل المحمي على طول الاتصالات المعدنية الممتدة (خطوط الأنابيب الأرضية والأرضية ، والكابلات ، وما إلى ذلك) ، والتي تحدث أثناء ضربات الصواعق المباشرة والقريبة وتخلق خطر الشرر في الكائن المحمي .

من الصعب والمكلف الحماية من ضربة صاعقة مباشرة. لا يمكن وضع قضيب مانع للصواعق فوق كل كابل (على الرغم من أنه يمكنك التبديل بالكامل إلى الألياف الضوئية باستخدام كابل دعم غير معدني). لا يسعنا إلا أن نأمل في الاحتمال الضئيل لمثل هذا الحدث غير السار. وتحمل إمكانية تبخير الكابلات والانتهاك الكامل للمعدات الطرفية (جنبًا إلى جنب مع الحمايات).

من ناحية أخرى ، فإن التحيز عالي الاحتمال ليس خطيرًا للغاية ، بالطبع ، بالنسبة لمبنى سكني ، وليس مستودع غبار. في الواقع ، مدة النبض الناتج عن البرق أقل بكثير من ثانية (60 مللي ثانية أو 0.06 ثانية عادة ما تؤخذ كاختبار). يبلغ المقطع العرضي للأسلاك المزدوجة المجدولة 0.4 مم. وفقًا لذلك ، ستكون هناك حاجة إلى جهد كبير جدًا لإدخال طاقة عالية. هذا ، للأسف ، يحدث - تمامًا كما يمكن تمامًا أن تصطدم ضربة صاعقة مباشرة بسقف المنزل.

ليس من الواقعي إتلاف مصدر طاقة نموذجي بارتفاع قصير للجهد العالي. المحول لن يسمح له بالخروج من اللف الأساسي. ومحول النبض لديه حماية كافية.

مثال على ذلك هو الأسلاك الكهربائية في المناطق الريفية - حيث تصل الكابلات إلى المبنى عبر الهواء وتكون ، بالطبع ، عرضة لانقطاع كبير أثناء العواصف الرعدية. لا يتم توفير حماية خاصة (بخلاف الصمامات أو فجوات الشرارة) بشكل طبيعي.لكن حالات تعطل الأجهزة الكهربائية ليست شائعة جدًا (على الرغم من أنها تحدث في كثير من الأحيان أكثر من المدينة).

نظام التسوية المحتمل.

وبالتالي ، فإن الخطر العملي الأكبر هو المظاهر الثانوية للصواعق (بمعنى آخر ، التقاطات). في هذه الحالة ، ستكون العوامل المدهشة:

• ظهور فرق كبير في الجهد بين الأجزاء الموصلة للشبكة ؛
• الحث عالي الجهد في الأسلاك الطويلة (الكابلات)

الحماية ضد هذه العوامل على التوالي:

• معادلة إمكانات جميع الأجزاء الموصلة (في أبسط الحالات - الاتصال عند نقطة واحدة) ومقاومة منخفضة للحلقة الأرضية ؛
• حماية الكابلات المحمية.

لنبدأ بوصف نظام التسوية المحتمل - من هذا الأساس ، والذي بدونه لن يعطي استخدام أي أجهزة حماية نتيجة إيجابية.

7.1.87. عند مدخل المبنى ، يجب تنفيذ نظام ربط متساوي الجهد من خلال الجمع بين الأجزاء الموصلة التالية:

• رئيسي (جذع) موصل حماية;
• السلك الأرضي الرئيسي (الجذع) أو المشبك الأرضي الرئيسي ؛
• أنابيب فولاذية لاتصالات المباني وبين المباني ؛
• الأجزاء المعدنية لهياكل المباني ، والحماية من الصواعق ، والتدفئة المركزية ، وأنظمة التهوية وتكييف الهواء. يجب أن تكون هذه الأجزاء الموصلة مترابطة عند مدخل المبنى.
• يوصى بتكرار أنظمة الترابط متساوية الجهد الإضافية أثناء نقل الطاقة.

7.1.88.يجب توصيل جميع الأجزاء الموصلة المكشوفة للتركيبات الكهربائية الثابتة ، والأجزاء الموصلة من أطراف ثالثة وموصلات الحماية المحايدة لجميع المعدات الكهربائية (بما في ذلك المقابس) بنظام الترابط الإضافي متساوي الجهد ...

التأريض التخطيطي لدرع الكابل ، والحماية من الصواعق والمعدات النشطة طبعة جديدة من PUE يجب أن يتم على النحو التالي:

تأريض شاشات الكابلات ومانع الصواعق والمعدات النشطة حسب الإصدار الجديد PUE

بينما نصت الطبعة القديمة على المخطط التالي:

تأريض دروع الكابلات ومانع الصواعق والمعدات النشطة في الإصدار القديم من PUE

الاختلافات ، على الرغم من عدم أهميتها الخارجية ، أساسية للغاية. على سبيل المثال ، من أجل الحماية الفعالة من الصواعق للمعدات النشطة ، من المستحسن أن تتأرجح جميع الإمكانات حول "أرض" واحدة (أيضًا ، مع مقاومة أرضية منخفضة).

للأسف ، تم بناء عدد قليل جدًا من المباني في روسيا وفقًا لـ PUE جديد وأكثر كفاءة. ويمكننا أن نقول بحزم - لا توجد "أرض" في منازلنا.

ماذا تفعل في هذه الحالة؟ هناك خياران - لإعادة تصميم شبكة الطاقة بالكامل في المنزل (خيار غير واقعي) ، أو لاستخدام ما هو متاح بشكل معقول (ولكن في نفس الوقت تذكر ما تهدف إليه).

تأريض الكابلات والمعدات.

عادة ما يكون تأريض المعدات النشطة أمرًا سهلاً. إذا كانت سلسلة صناعية ، فمن المحتمل أن تكون هناك محطة مخصصة لذلك. إنه أمر أسوأ مع نماذج سطح المكتب الرخيصة - فهي ببساطة لا تمتلك مفهوم "الأرض" (وبالتالي لا يوجد شيء على الأرض). ويتم تعويض الخطر الأكبر للضرر بشكل كامل من خلال انخفاض السعر.

تعتبر مشكلة البنية التحتية للكابل أكثر تعقيدًا.عنصر الكبل الوحيد الذي يمكن تأريضه دون فقد الإشارة المفيدة هو الدرع. فهل يستحسن استخدام هذه الكابلات لتمديد «فتحات التهوية»؟ رداً على ذلك ، أود فقط أن أقتبس اقتباسًا طويلاً:

في عام 1995 ، أجرى مختبر مستقل سلسلة من الاختبارات المقارنة لأنظمة الكابلات المحمية وغير المحمية. تم إجراء اختبارات مماثلة في خريف عام 1997. تم وضع جزء متحكم به من الكبل بطول 10 أمتار في غرفة لامتصاص الصدى محمية من الاضطرابات الخارجية. تم توصيل أحد طرفي الخط بمحور شبكة 100Base-T والآخر بمحول شبكة كمبيوتر شخصي. تعرض جزء التحكم في الكبل للتداخل مع شدة المجال البالغة 3 فولت / م و 10 فولت / م في نطاق التردد من 30 ميجاهرتز إلى 200 ميجاهرتز. تم الحصول على نتيجتين مهمتين

أولاً ، تبين أن مستوى التداخل في كبل غير محمي من الفئة 5 أعلى بمقدار 5-10 مرات من الكبل المحمي بجهد مجال RF يبلغ 3 فولت / م. ثانيًا ، في حالة عدم وجود حركة مرور على الشبكة ، يُظهر مُركِّز الشبكة الذي يتم إجراؤه على كبل غير محمي أكثر من 80٪ من حمل الشبكة عند بعض الترددات. قوة إشارة بروتوكول 100Base-T فوق 60 ميجاهرتز منخفضة جدًا ، لكنها مهمة جدًا لاستعادة شكل الموجة ، ومع ذلك ، حتى مع التداخل فوق 100 ميجاهرتز ، فشل النظام غير المحمي في الاختبار. في الوقت نفسه ، لوحظ انخفاض في سرعة نقل البيانات بمقدار أمرين من حيث الحجم.

لقد اجتازت أنظمة الكابلات المحمية جميع الاختبارات ، ولكن التأريض الفعال ضروري لتشغيلها بنجاح.

يجب ملاحظة نقطة مهمة هنا.في نظام SCS التقليدي ، يتم التأريض على طول الخط بالكامل — بشكل مستمر من منفذ جهاز نشط إلى آخر (على الرغم من أنه يجب توفير التأريض نظريًا عند نقطة واحدة). من الصعب للغاية تأريض شبكة كبيرة موزعة بشكل صحيح ولا يستخدم معظم القائمين بالتركيب كبلات محمية بشكل عام.

في الشبكات "المنزلية" ، لا ينبغي أن يتحدث المرء عن تأريض الشبكة ، بل عن تأريض الخطوط الفردية. هؤلاء. يمكنك التفكير في كل خط فردي كزوج ملتوي غير محمي يوضع في أنبوب معدني (بعد كل شيء ، الغرض من الدرع هو حماية جزء "الهواء" من الخط).

هذا يبسط الأشياء إلى حد كبير. نتيجة لذلك ، فإن استخدام الكابلات المحمية هو أكثر من الموصى به. ولكن فقط مع أسس جيدة عند دخول المبنى. يوصى بعمل ذلك على كلا الجانبين وفق القاعدة التالية:

تأريض درع الكابل

من ناحية ، يتم تنفيذ التأريض "الميت". من ناحية أخرى ، من خلال العزل الجلفاني (فجوة الشرارة ، المكثف ، فجوة الشرارة). في حالة التأريض البسيط على كلا الجانبين ، في دائرة كهربائية مغلقة بين المباني ، يمكن أن تحدث تيارات معادلة غير مرغوب فيها و / أو مشابك طائشة.

من الناحية المثالية ، يُنصح بتوصيله بموصل منفصل من مقطع عرضي لائق إلى الطابق السفلي من المنزل والاتصال مباشرة بحافلة متساوية الجهد. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، يكفي استخدام أقرب صفر وقائي.في الوقت نفسه ، تنخفض فعالية الحماية من الصواعق للشبكة ، ولكن ليس بشكل كبير جدًا ، فقط بشكل طفيف (وليس نظريًا وليس عمليًا) احتمال حدوث تلف للمستهلكين الكهربائيين في المنزل من الزيادات المحتملة المتزايدة.