ป้องกันสายฟ้าผ่า

สามารถกำหนดภารกิจหลักได้ ประการแรกคือการปกป้องเครือข่ายจากพายุฝนฟ้าคะนอง (ส่วนใหญ่เป็นการปล่อยกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ) และประการที่สองเพื่อป้องกันสายไฟฟ้าที่มีอยู่ (และผู้บริโภคที่เชื่อมต่ออยู่) ในกรณีนี้ มักจะจำเป็นต้องแก้ปัญหา "หลักประกัน" ของการนำสายดินและอุปกรณ์ปรับศักย์ไฟฟ้าเข้าสู่สภาวะปกติในเครือข่ายการกระจายจริง

แนวคิดพื้นฐาน

หากเราพูดถึงเอกสาร การป้องกันฟ้าผ่าจะต้องเป็นไปตาม RD 34.21.122-87 "คำแนะนำสำหรับอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าของอาคารและโครงสร้าง" และ GOST R 50571.18-2000, GOST R 50571.19-2000, GOST R 50571.20-2000

นี่คือเงื่อนไข:

1. ฟ้าผ่าโดยตรง — การสัมผัสโดยตรงของสายล่อฟ้ากับอาคารหรือโครงสร้าง โดยมีสายล่อฟ้าไหลผ่าน
2. ลักษณะที่สองของฟ้าผ่าคือการเหนี่ยวนำของศักยภาพในองค์ประกอบโครงสร้างโลหะ อุปกรณ์ ในวงจรเปิดของโลหะที่เกิดจากการปล่อยฟ้าผ่าในบริเวณใกล้เคียง และสร้างความเสี่ยงที่จะเกิดประกายไฟในวัตถุที่ได้รับการป้องกัน
3. การลอยศักย์สูงคือการถ่ายโอนศักย์ไฟฟ้าไปยังอาคารหรือโครงสร้างที่ได้รับการป้องกันตามการสื่อสารโลหะแบบขยาย (ท่อใต้ดินและใต้ดิน สายเคเบิล ฯลฯ) ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างฟ้าผ่าโดยตรงและใกล้ชิด และสร้างความเสี่ยงที่จะเกิดประกายไฟในวัตถุที่ได้รับการป้องกัน .

การป้องกันฟ้าผ่าโดยตรงทำได้ยากและมีราคาแพง ไม่สามารถวางสายล่อฟ้าไว้เหนือสายเคเบิลทุกเส้นได้ (แม้ว่าคุณจะสามารถเปลี่ยนไปใช้ไฟเบอร์ออปติกได้อย่างสมบูรณ์ด้วยสายรองรับที่ไม่ใช่โลหะ) เราสามารถหวังได้เพียงเล็กน้อยสำหรับเหตุการณ์ที่ไม่พึงประสงค์ดังกล่าว และทนต่อความเป็นไปได้ของการกลายเป็นไอของสายเคเบิลและความเหนื่อยหน่ายอย่างสมบูรณ์ของอุปกรณ์ปลายทาง (พร้อมกับการป้องกัน)

ในทางกลับกัน ความเอนเอียงที่มีศักยภาพสูงนั้นไม่อันตรายเกินไป แน่นอนว่าสำหรับอาคารที่พักอาศัย ไม่ใช่โกดังเก็บฝุ่น ในความเป็นจริงระยะเวลาของพัลส์ที่เกิดจากฟ้าผ่านั้นน้อยกว่าหนึ่งวินาทีมาก (โดยปกติจะใช้การทดสอบ 60 มิลลิวินาทีหรือ 0.06 วินาที) หน้าตัดของสายคู่บิดเกลียวคือ 0.4 มม. ดังนั้นจะต้องใช้แรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่มากในการป้อนพลังงานสูง โชคไม่ดีที่สิ่งนี้เกิดขึ้น เช่นเดียวกับที่ฟ้าผ่าโดยตรงอาจกระทบหลังคาบ้านได้

เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างความเสียหายให้กับแหล่งจ่ายไฟทั่วไปด้วยเข็มไฟฟ้าแรงสูงที่สั้น หม้อแปลงไม่ยอมออกจากขดลวดปฐมภูมิ และตัวแปลงพัลส์มีการป้องกันเพียงพอ

ตัวอย่างคือการเดินสายไฟฟ้าในพื้นที่ชนบท ซึ่งสายไฟจะไปถึงอาคารเหนืออากาศ และแน่นอนว่าต้องหยุดชะงักอย่างมากในระหว่างเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง โดยปกติจะไม่มีการป้องกันพิเศษ (นอกเหนือจากฟิวส์หรือช่องว่างของประกายไฟ)แต่กรณีที่เครื่องใช้ไฟฟ้าเสียนั้นไม่ใช่เรื่องปกติ (แม้ว่าจะเกิดขึ้นบ่อยกว่าในเมืองก็ตาม)

ระบบปรับระดับศักยภาพ

ดังนั้น อันตรายในทางปฏิบัติที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือการเกิดฟ้าผ่าครั้งที่สอง (กล่าวคือ รถปิคอัพ) ในกรณีนี้ ปัจจัยที่โดดเด่นจะเป็น:

• การปรากฏตัวของความต่างศักย์ขนาดใหญ่ระหว่างส่วนนำไฟฟ้าของเครือข่าย
• การเหนี่ยวนำไฟฟ้าแรงสูงในสายยาว (สายเคเบิล)

การป้องกันปัจจัยเหล่านี้ตามลำดับ:

• การทำให้ศักยภาพของชิ้นส่วนนำไฟฟ้าเท่ากันทั้งหมด (ในกรณีที่ง่ายที่สุด - การเชื่อมต่อที่จุดเดียว) และความต้านทานต่ำของสายดิน
• การป้องกันสายเคเบิลที่มีฉนวน

เริ่มจากคำอธิบายของระบบปรับระดับที่เป็นไปได้ - จากพื้นฐานนี้ การใช้อุปกรณ์ป้องกันใด ๆ จะไม่ให้ผลในเชิงบวก

7.1.87. ที่ทางเข้าอาคาร จะต้องดำเนินการระบบการยึดเกาะที่มีศักยภาพเท่ากันโดยการรวมส่วนนำไฟฟ้าดังต่อไปนี้:

• หลัก (ลำต้น) ตัวนำป้องกัน;
• สายดินหลัก (ลำต้น) หรือแคลมป์หลัก
• ท่อเหล็กสำหรับการสื่อสารของอาคารและระหว่างอาคาร
• ชิ้นส่วนโลหะของโครงสร้างอาคาร ระบบป้องกันฟ้าผ่า ระบบทำความร้อนส่วนกลาง ระบบระบายอากาศและระบบปรับอากาศ ชิ้นส่วนนำไฟฟ้าดังกล่าวจะต้องเชื่อมต่อกันที่ทางเข้าอาคาร
• ขอแนะนำให้ทำซ้ำระบบพันธะที่มีศักยภาพเท่ากันในระหว่างการถ่ายโอนพลังงาน

7.1.88.ชิ้นส่วนนำไฟฟ้าที่สัมผัสได้ทั้งหมดของการติดตั้งไฟฟ้าแบบอยู่กับที่ ชิ้นส่วนนำไฟฟ้าของบุคคลที่สาม และตัวนำป้องกันที่เป็นกลางของอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมด (รวมถึงเต้ารับ) จะต้องเชื่อมต่อกับระบบพันธะศักย์ไฟฟ้าเพิ่มเติม...

แผนผังการต่อลงดินของแผงป้องกันสายเคเบิล ระบบป้องกันฟ้าผ่า และอุปกรณ์ที่ใช้งานตาม PUE ฉบับใหม่ ควรปฏิบัติดังนี้

การลงกราวด์ของจอเคเบิล อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า และอุปกรณ์ที่ใช้งานตามฉบับใหม่ ปู

ในขณะที่รุ่นเก่ามีรูปแบบต่อไปนี้:

การต่อลงดินของตัวป้องกันสายเคเบิล อุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่า และอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่ใน PUE รุ่นเก่า

ความแตกต่างสำหรับความสำคัญภายนอกทั้งหมดนั้นค่อนข้างเป็นพื้นฐาน ตัวอย่างเช่น สำหรับการป้องกันฟ้าผ่าอย่างมีประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่ เป็นที่พึงปรารถนาที่ศักยภาพทั้งหมดจะแกว่งไปมารอบ "กราวด์" เดียว (รวมถึงความต้านทานกราวด์ต่ำด้วย)

อนิจจา รัสเซียสร้างอาคารน้อยเกินไปตาม PUE ใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น และเราสามารถพูดได้อย่างชัดเจนว่าไม่มี "โลก" ในบ้านของเรา

จะทำอย่างไรในกรณีนี้? มีสองทางเลือก — ในการออกแบบเครือข่ายไฟฟ้าทั้งหมดที่บ้านใหม่ (ตัวเลือกที่ไม่สมจริง) หรือใช้สิ่งที่มีอยู่อย่างสมเหตุสมผล (แต่ในขณะเดียวกันก็ระลึกไว้เสมอว่าต้องมุ่งเป้าไปที่สิ่งใด)

การต่อลงดินของสายเคเบิลและอุปกรณ์

การต่อสายดินของอุปกรณ์ที่ใช้งานมักจะเป็นเรื่องง่าย หากเป็นซีรีส์อุตสาหกรรม ก็น่าจะมีเทอร์มินัลเฉพาะสำหรับสิ่งนั้น แย่กว่านั้นกับรุ่นเดสก์ท็อปราคาถูก — พวกเขาไม่มีแนวคิดเรื่อง "กราวด์" (และดังนั้นจึงไม่มีแนวคิดเรื่องกราวด์) และความเสี่ยงที่มากขึ้นของความเสียหายจะได้รับการชดเชยอย่างเต็มที่ด้วยราคาที่ต่ำกว่า

ปัญหาโครงสร้างพื้นฐานของสายเคเบิลนั้นซับซ้อนกว่ามากองค์ประกอบสายเคเบิลชนิดเดียวที่สามารถต่อลงดินได้โดยไม่สูญเสียสัญญาณที่เป็นประโยชน์คือตัวป้องกัน แนะนำให้ใช้สายเคเบิลดังกล่าวเพื่อวาง «ช่องระบายอากาศ» หรือไม่? ในการตอบสนองฉันแค่ต้องการอ้างคำพูดยาว ๆ :

ในปี พ.ศ. 2538 ห้องปฏิบัติการอิสระได้ทำการทดสอบเปรียบเทียบระหว่างระบบสายเคเบิลที่มีฉนวนหุ้มและไม่หุ้มฉนวน การทดสอบที่คล้ายกันนี้ดำเนินการในฤดูใบไม้ร่วงปี 1997 ส่วนควบคุมของสายเคเบิลยาว 10 เมตรถูกวางในห้องที่ดูดซับเสียงสะท้อนซึ่งป้องกันจากการรบกวนจากภายนอก ปลายสายด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับฮับเครือข่าย 100Base-T และอีกด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับอะแดปเตอร์เครือข่ายพีซี ส่วนควบคุมของสายเคเบิลถูกรบกวนด้วยความแรงของสนาม 3 V / m และ 10 V / m ในช่วงความถี่ตั้งแต่ 30 MHz ถึง 200 MHz ได้รับผลลัพธ์ที่สำคัญสองรายการ

ประการแรก ระดับสัญญาณรบกวนในสายเคเบิลที่ไม่มีการป้องกันประเภท 5 จะสูงกว่าในสายเคเบิลที่มีฉนวนป้องกัน 5-10 เท่าที่มีแรงดันสนาม RF ที่ 3 V / m ประการที่สอง ในกรณีที่ไม่มีทราฟฟิกเครือข่าย ตัวรวมเครือข่ายที่ทำงานบนสายเคเบิลที่ไม่มีฉนวนหุ้มจะแสดงโหลดเครือข่ายมากกว่า 80% ที่บางความถี่ ความแรงของสัญญาณของโปรโตคอล 100Base-T ที่สูงกว่า 60 MHz นั้นต่ำมาก แต่มีความสำคัญมากสำหรับการกู้คืนรูปคลื่น อย่างไรก็ตาม แม้จะมีสัญญาณรบกวนที่สูงกว่า 100 MHz ระบบที่ไม่มีการป้องกันก็ไม่ผ่านการทดสอบ ในเวลาเดียวกันความเร็วในการรับส่งข้อมูลลดลงสองลำดับความสำคัญ

ระบบสายเคเบิลที่มีฉนวนป้องกันได้ผ่านการทดสอบทั้งหมดแล้ว แต่การต่อสายดินที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำเนินการที่ประสบความสำเร็จ

ควรสังเกตจุดสำคัญที่นี่ใน SCS แบบดั้งเดิม การต่อลงดินจะกระทำตลอดความยาวของสาย—อย่างต่อเนื่องจากพอร์ตอุปกรณ์ที่ใช้งานอยู่ไปยังอีกพอร์ตหนึ่ง (แม้ว่าในทางทฤษฎีแล้วควรจัดให้มีการต่อลงดินที่จุดเดียว) เป็นการยากมากที่จะลงกราวด์เครือข่ายแบบกระจายขนาดใหญ่อย่างถูกต้อง และโดยทั่วไปแล้วผู้ติดตั้งส่วนใหญ่จะไม่ใช้สายเคเบิลที่มีฉนวนป้องกัน

ในเครือข่าย "บ้าน" เราไม่ควรพูดถึงการต่อสายดินของเครือข่าย แต่เกี่ยวกับการต่อสายดินแต่ละสาย เหล่านี้. คุณสามารถนึกถึงสายแต่ละเส้นได้ว่าเป็นสายคู่บิดเกลียวที่ไม่มีฉนวนหุ้มซึ่งวางอยู่ในท่อโลหะ (ท้ายที่สุดแล้ว จุดประสงค์ของเกราะป้องกันก็เพื่อป้องกันส่วน "อากาศ" ของสาย)

สิ่งนี้ทำให้สิ่งต่าง ๆ ง่ายขึ้นอย่างมาก ด้วยเหตุนี้ จึงแนะนำให้ใช้สายเคเบิลหุ้มฉนวนมากกว่าที่แนะนำ แต่ต้องต่อสายดินที่ดีเมื่อเข้าสู่อาคาร ขอแนะนำให้ทำเช่นนี้ทั้งสองด้านตามกฎต่อไปนี้:

การต่อลงดินของตัวป้องกันสายเคเบิล

ในแง่หนึ่งจะทำการต่อสายดิน "ตาย" ในทางกลับกัน ผ่านการแยกด้วยไฟฟ้า (ช่องว่างของประกายไฟ ตัวเก็บประจุ ช่องว่างของประกายไฟ) ในกรณีของการต่อลงดินอย่างง่ายทั้งสองด้าน ในวงจรไฟฟ้าปิดระหว่างอาคาร อาจเกิดกระแสอีควอไลเซอร์ที่ไม่ต้องการและ/หรือแคลมป์หลงทางได้

เป็นการดีที่จะแนะนำให้ต่อสายดินด้วยตัวนำแยกต่างหากที่มีหน้าตัดที่เหมาะสมไปยังชั้นใต้ดินของบ้านและเชื่อมต่อโดยตรงกับบัสที่มีศักยภาพเท่ากัน อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ การใช้ศูนย์ป้องกันที่ใกล้ที่สุดก็เพียงพอแล้วในเวลาเดียวกันประสิทธิภาพของการป้องกันฟ้าผ่าของเครือข่ายลดลง แต่ไม่มากนักเพียงเล็กน้อย (ในทางทฤษฎีมากกว่าในทางปฏิบัติ) ความน่าจะเป็นที่จะเกิดความเสียหายต่อผู้ใช้ไฟฟ้าในบ้านจากศักยภาพที่เพิ่มขึ้น