XXI siezd
ППРК-Сервис
Архив номеров / Архив в электронном виде / СТО С/15/октябрь 2012 / СТР-Группа: внутренняя система молниезащиты объекта
СТР-Группа: внутренняя система молниезащиты объекта

СТР-Группа: внутренняя система молниезащиты объекта

 

В прошлом номере мы рассказывали о вопросах внешней молниезащиты объекта. Сегодня мы предлагаем нашим читателям подробнее узнать об устройстве внутренней молниезащиты.

Под термином «внутренняя система молниезащиты»  подразумеваются мероприятия по содержанию в работоспособном состоянии систем энергоснабжения, управления и контроля инженерных сетей, которыми оборудован объект.

Речь пойдет об импульсных перенапряжениях – это короткие импульсы высокой энергии, возникающие на входах электроустановки и электронного оборудования. Причин для появления таких перенапряжений несколько: во­-первых, это разряд молнии, попавший в объект, во­-вторых, близкие разряды молнии, в том числе высотные, и наконец, техногенные источники. Почему данные воздействия опасны для современного оборудования, ведь 15–20 лет назад об этой проблеме никто даже не задумывался.

Дело в том, что современные объекты насыщены инженерным оборудованием – системами видеонаблюдения и контроля доступа, климат­контролем и вентиляцией, системами отопления, разветвленными компьютерными и телевизионными сетями и т. д. Все эти комплексы имеют в своем составе микропроцессорные устройства.

С ростом степени интеграции при изготовлении новых поколений электронных устройств неизбежно уменьшается расстояние между элементами на подложке микросхем, а это, в свою очередь, ведет к уменьшению импульсного пробивного напряжения изоляции. В качестве примера можно привести следующие цифры. Энергия, необходимая для поражения шагового искателя (устройства из состава электромеханической АТС), составляет 10–15 джоулей. Энергия, необходимая для поражения современного процессора, составляет единицы микроджоулей. При сопоставлении величин энергии поражения получаем следующее: современная техника в                                                          100 000 раз более чувствительна к воздействиям импульсного характера, чем техника «старого парка».

Рассмотрим различные варианты импульсных воздействий на оборудование объекта.

Вариант 1:

Разряд молнии в систему внешнего молниеприема объекта. В этом случае, при нормальной работе системы внешней молниезащиты, токи молнии стекают на молниеприемные заземлители и далее растекаются в грунте. Любой заземлитель обладает «сопротивлением растеканию» (относительно рассматриваемых объектов эта величина лежит в пределах от единиц до десятков Ом). С учетом того, что ток молнии достигает десятков, а то и сотен тысяч ампер, на заземлителе, в момент стекания импульсного тока молнии, повышается потенциал до сотен тысяч вольт. Разность потенциалов между системой заземления здания и системами сигнальных проводников (электропитание – 220 В, связь – 60 В и т. п.) прикладывается к входам оборудования, которое не в силах выдержать такое воздействие. Это приводит к неисправностям инженерных сетей, а иногда даже к пожарам.

Вариант 2:

Разряд молнии в районе расположения объекта (непрямой удар) или высотный (межоблачный) разряд. В этом случае на проводящие коммуникации (кабели энергетики, связи, трубы водо-­ и газоснабжения) наводится импульс тока посредством электромагнитного поля разряда. Этот импульс по проводящим коммуникациям приходит на оборудование объекта. Энергетика такого воздействия в десятки раз меньше, чем при прямом попадании молнии, но ее с избытком хватает для уничтожения современного процессорного оборудования и, к тому же, стоит отметить, что от непрямого удара молнии объекты по статистике страдают гораздо чаще. Следовательно, любая проводящая коммуникация, входящая в объект, увеличивает вероятность выхода из строя оборудования.

Вариант 3:

Импульсные воздействия, вызванные техногенными причинами. Это в основном импульсные воздействия, приходящие по линии питания. Причины их появления: переключения нагрузок и нестационарные режимы, как в сетях высокого напряжения (6–10 кВ), так и в распределительных (0,4 кВ). По энергетике и временным параметрам импульса эти воздействия схожи с импульсными воздействиями, рассмотренными в варианте 2.

Таким образом, для долговременной безаварийной эксплуатации оборудования объекта мероприятий только по внешней молниезащите недостаточно. Необходима еще и внутренняя система молниезащиты (защита от импульсных перенапряжений).

Рассмотрим устройство защиты от импульсных перенапряжений для современного объекта применительно к различным инженерным сетям.

Система электропитания – наиболее опасна с точки зрения импульсных воздействий.

Линия питания объекта может быть конструктивно выполнена следующим образом: воздушная линия питания или, как вариант, СИП (самонесущей кабель), кабельная линия питания, питание от собственных источников (питание от ДЭС).

Воздушная линия питания наиболее опасна для объекта, так как при ее использовании оборудование может получить всю гамму импульсных воздействий: это и прямой удар в линию питания, и наведенный импульс, и техногенные импульсы от распределительных сетей. Кабельная линия питания менее опасна, так как прямые удары молнии в подземный кабель – достаточно редкое явление. В остальном кабельная линия практически не отличается от «воздушки». Питание объекта от дизелей годится только как временная мера с целью экономии, хотя, с точки зрения импульсных воздействий, это самый безопасный источник электроэнергии.

На фотографии показан восстановленный щит питания поста охраны загородного дома, загоревшийся в результате наведенного импульса от удаленного разряда молнии. Соответственно, все типы линий исправно притягивают на энерговвод объекта импульсные перенапряжения техногенного характера.

Для того чтобы уберечь не только электроустановку но и все оборудование вашего здания, потребляющее электроэнергию от сети, на энерговводе, как правило около ГРЩ (главный распределительный щит), необходимо установить специализированные устройства защиты – так называемые УЗИП (устройства защиты от импульсных перенапряжений). УЗИП произодятся различными фирмами – как отечественными, так и зарубежными, по конструкции они подразделяются на изделия для монтажа на DIN рейку и для навесного монтажа, по элементной базе – изготавливаются на основе разрядников различных типов или варисторов (в основном оксидно-цинковых). Схемы подключения устройств защиты к электро­установке приведены в каталогах фирм изготовителей для конкретных устройств. По размещению УЗИП на вводе энергоустановки наша организация придерживается позиции об установке устройств защиты в отдельном щите, расположенном рядом с вводным щитом дома. Такое расположение, с нашей точки зрения, облегчает правильный монтаж УЗИП. Внешний вид одного из типов щитов защиты приведен на фото 2.

Система телефонной связи объекта также таит в себе опасность для оборудования объекта (реакция на разряд молнии зависит от того, как выполнена телефонная линия – с помощью подземного кабеля или «воздушки»). Защита оборудования, прежде всего телефонного, по сигнальным проводникам обеспечивается установкой на вводе телефонных коммуникаций специализированных, согласованных по уровню сигнала и спектру, устройств защиты. Защита при кабельном вводе в объект осуществляется в вводном телефонном щите. Конструкция устройств определяется емкостью вводного кабеля. В случае малопарного кабеля (1–2 пары) удобнее использовать конструктивы настенного крепления или крепления на DIN рейку емкостью 1–2 пары, например АЗУ (абонентские защитные устройства). В случае если емкость вводного кабеля 10 и более пар, то лучше вводить кабель на плинт, а защиту монтировать кроссовую, например МЗК (модуль защиты кроссовый). Если телефонная линия подается на объект «воздушкой», то устройства защиты правильнее всего расположить на последнем столбе линии в боксе. Если объект телефонизирован уплотненной линией, то устанавливаются устройства защиты для этих типов линий, например МЗАУ (модули защиты абонентского уплотнения).

Защита оборудования систем интерфейсов осуществляется аналогичным образом, только устанавливаются устройства защиты, согласованные с уровнем и полосой сигналов различных интерфейсов, например МЗИ (модуль защиты интерфейса).

Защита оборудования систем видеонаблюдения распадается на две задачи: первая – защита оборудования отображения, которое установлено в посту охраны, вторая – защита непосредственно телекамер установленных на периметре, который может достигать длины сотен метров. Защита оборудования отображения осуществляется при помощи устройств, устанавливаемых на вводе сигнального кабеля в объект (предполагаем, что защита оборудования по питанию уже существует). Защита телекамер, установленных на периметре, производится как защита самостоятельного объекта – по сигналу и по питанию.

Система телевидения опасна тем, что оборудование подключается к эфирной антенне, установленной на кровле объекта. Некоторые заказчики (собственники) умудряются сначала смонтировать систему внешней молниезащиты, а потом установить телевизионную приемную антенну на мачте высотой 4–9 и более метров, которая выступает над системой внешней молниезащиты объекта на эти самые 4–9 метров. Последствия этого – прямой удар молнии в телевизионную антенну (мачту) и весьма печальный исход, как для оборудования, так и для объекта в целом.

Для защиты телевизионного оборудования необходимо установить специализированные устройства защиты на вводе коаксиальных кабелей в здание, причем место ввода должно подключаться к ГЗШ (главной заземляющей шине) объекта. Пренебрегать защитой не советуем, в данном случае по коаксиалам возможно протекание прямых токов молнии, а с подобной энергией шутки плохи.

Подведем некоторые итоги: наиболее опасными магистралями для здания являются соответственно ввод системы питания – особенно воздушного типа, ввод системы телевидения – особенно если она подключена к мачте на кровле, ввод телефонного кабеля – особенно выполненного в виде «воздушки», и наконец, ввод систем периметрального видеонаблюдения и систем интерфейсов. Все эти системы должны оборудоваться устройствами защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), только в этом случае можно быть уверенным в долговременной безаварийной эксплуатации оборудования и безопасности объекта.

Более подробную информацию о конкретной методике расчетов зон защиты можно почерпнуть в специальной литературе, там же можно детальнее узнать о конструкциях и элементной базе устройств защиты. Стоимость системы защиты оборудования объекта от импульсных перенапряжений существенно меньше стоимости защищаемого оборудования и зависит от количества вводимых в объект коммуникаций, а также от модели применяемого защитного оборудования. Но в конечном итоге общий объем затрат можно минимизировать, если  еще на этапе проектирования будут учтены все требования современных нормативных документов по защите сетей. Для того чтобы система была выполнена оптимально,  лучше поручить выполнение проекта и монтажа специализированным организациям.

Тел.: +7 (812) 612 12 61

www.groupstr.ru

группастр.рф