Dziś jest środa, 23 maj 2018 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.6693 +1.22% 1EUR 4.3037 +0.53% 1GBP 4.9034 +0.45%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Aktualności
Zmiana sterowania na inteligentny system okablowania zmniejsza przestoje w zakładzie produkcji tworzyw sztucznych.
więcej
Energa wyznaczy trendy w krajowej energetyce dzięki innowacyjnej ?mapie drogowej?
więcej
Złoty poziom kompetencji w obszarze systemu Cloud Platform firmy Microsoft
więcej
Uniwersytet liderem w swojej klasie dzięki nowemu zintegrowanemu systemowi oświetleniowemu opartemu o platformę Interact
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
22 maj 2018
XXI Międzynarodowe Targi Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy PLASTPOL 
więcej
23 maj 2018
XXVII KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA 
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
21 grudzień 2017.

Zabezpieczanie instalacji sygnałowych, sieci komputerowych, telefonicznych, alarmowych i monitoringu przed skutkami przepięć atmosferycznych i wewnętrznych.

Zabezpieczanie instalacji sygnałowych, sieci komputerowych, telefonicznych, alarmowych i monitoringu przed skutkami przepięć atmosferycznych i wewnętrznych.

Zarówno w instalacjach elektrycznych jak i torach sygnałowych, mogą występować różnego rodzaju szkodliwe przepięcia, które przede wszystkim uszkadzają urządzenia elektroniczne. Elementy elektroniczne, takie jak tranzystory, układy scalone czy mikrokontrolery są coraz powszechniejsze w użyciu, coraz mniejsze (co oznacza bardzo wysoki stopień scalenia tranzystorów w 1 mm2) i przez to coraz bardziej podatne na uszkodzenia. Na początek trzeba jednak wyjaśnić samo zjawisko przepięcia oraz rodzaje wywołanych przez nie sprzężeń, aby zrozumieć dokładnie, przed czym należy się chronić.

1. Powstawanie przepięć i rodzaje sprzężeń

Podstawowe źródła powstawania przepięć to bezpośrednie i pośrednie skutki wyładowania atmosferycznego (LEMP), przepięć łączeniowych (SEMP) i ewentualnie wyładowań elektrostatycznych (ESD). W wyniku uderzenia pioruna do instalacji zasilającej może wniknąć bezpośrednio prąd udarowy (wyładowanie bezpośrednio w przewody zasilające lub wniknięcie przepięcia do instalacji elektrycznej przez uziemienie N-PE). Badania dowodzą, że do 50% prądu udarowego odprowadzonego przez instalację odgromową do ziemi może wpłynąć przez uziemienie do instalacji elektrycznej budynku. Ponadto uderzenie pioruna w ziemię nawet w odległości kilkuset metrów od budynku powoduje wzrost potencjału gruntu o kilka kV. Odwzorowaniem tego prądu udarowego jest prąd o kształcie fali 10/350 μs. Wyładowania atmosferyczne mogą ponadto powodować niebezpieczne sprzężenia indukcyjne i pojemnościowe. Mówimy tu o prądzie wyładowczym o kształcie fali 8/20 μs. Sprzężenie indukcyjne powstaje w momencie, gdy obok przewodu, przez który przepływa duży prąd udarowy (np. zwód instalacji odgromowej), na skutek powstałego pola elektro-magnetycznego indukuje się prąd w innym przewodzie (np. sieć komputerowa ETHERNET, przewód instalacji fotowoltaicznej), który jest położony w niedalekiej odległości równolegle, lub tylko krzyżuje się. Sprzężenia pojemnościowe powstają natomiast na skutek różnicy potencjałów pola elektrycznego między miejscem uderzenia pioruna a przewodami elektrycznymi lub sygnałowymi ‾ na skutek przepływu ładunków w powietrzu powstają przepięcia w przewodach nawet w odległości kilkuset metrów od miejsca wyładowania. Przepięcia łączeniowe występują w niektórych sieciach kilka razy częściej niż przepięcia od wyładowań atmosferycznych, ich źródłem są różnego typu zdarzenia: przepalenie się wkładki topikowej, zwarcie, wyłączenie lub załączenie transformatora czy silnika, rozładowanie kondensatora itp. Pojawiają się tu prądy wyładowcze o kształcie fali 8/20 μs, które zwykle nie są tak duże jak te indukowane od uderzeń pioruna (do kilku kA i kilku kV), ale mogą za to trwać dużo dłużej. Wyładowania elektrostatyczne ESD mogą być szkodliwe w niektórych tylko przypadkach, gdy mamy do czynienia z delikatną aparatura (np. medyczną) lub w niektórych środowiskach jak np. w strefach zagrożonych wybuchem.

2. Zabezpieczenie instalacji zasilającej

Prawie wszystkie urządzenia w sieciach komputerowych, monitoringu czy sterowania są zasilane z sieci elektrycznej. Dotyczy to też nadajników Wi-Fi czy też urządzeń występujących w sieciach światłowodowych. Temat zabezpieczenia sieci elektroenergetycznych jest ogólnie znany (norma PN-EN 61643-11), warto tu jednak zwrócić uwagę na kilka elementów. Po pierwsze, jeżeli z analizy ryzyka wykonanej wg normy PN-EN 62305 wynika, że należy zastosować ograniczniki przepięć (zwane też SPD) typu 1, to przede wszystkim należy brać pod uwagę wykonania iskiernikowo-warystorowe. Ograniczniki te, jak np. typu 1+2+3 wykonane w technologii VG (połączony szeregowo iskiernik gazowy i warystor) produkty firmy CITEL odprowadzają dziewięćdziesiąt kilka procent prądu udarowego, podczas gdy tańsze wykonania warystorowe zaledwie siedemdziesiąt kilka procent. Warunkiem poprawnej pracy ogranicznika przepięć jest zgodna z normami długość przewodów łączących SPD z linią i szyną PEN ‾ ich suma nie powinna przekraczać 50 cm (zbyt długi przewód jest najczęstszym błędem instalatorów). Po drugie, od 2007 roku nie ma według obowiązujących norm czegoś takiego jak ogranicznik przepięć typu B+C. Kilku sprytnych importerów nazwało jednak tak swoje ograniczniki typu 2 jako nazwą własną ″B+C″, aby bazując na starych przyzwyczajeniach projektantów i instalatorów sprzedawać tanie ograniczniki, które z zasady nie nadają się do odprowadzania prądów udarowych (dla przypomnienia: 1 kA prądu udarowego Iimp o kształcie fali 10/350 μs ma ponad 20 razy większą energię niż 1 kA prądu wyładowczego In o kształcie fali 8/20μs). Instalowanie ograniczników ″B+C″ oznacza, że instalacja taka jest wykonana niezgodnie z normami, w przypadku uderzenia pioruna taki SPD nie ochroni urządzeń i często dochodzi wtedy do pożaru, a w efekcie projektant i instalator będą odpowiadać za wszelkie straty i szkody (może to być odpowiedzialność zarówno cywilna, ale też czasami karna), tym bardziej, że firmy ubezpieczeniowe w takim przypadku nie wypłacą odszkodowania. Trzecia uwaga ogólna w tym temacie ‾ w projektach musi być zawsze podany prąd udarowy na biegun ogranicznika przepięć, gdyż podanie wyłącznie Typ 1+2 (lub błędnie B+C) nic nie mówi i oznacza najczęściej zakup najtańszego i najsłabszego technicznie produktu. Tutaj rada: norma CLC/TS 61643-12 podpowiada, że jeżeli w budynku wyposażonym w instalację odgromową nie można wyliczyć, jaki prąd udarowy się pojawi, to należy zastosować ograniczniki przepięć z minimum Iimp=12,5kA na biegun, jak np. DS134VG (typ 1+2+3) firmy CITEL. Zaleca się jednak, aby w przypadku budynków użyteczności publicznej zawsze stosować wykonanie z Iimp=25kA na biegun, jak np. ogranicznik DS254VG (typ 1+2+3) firmy CITEL. Ostatnia uwaga - w pobliżu chronionego urządzenia należy często zainstalować ogranicznik typu 3. Może to być listwa przeciwprzepięciowa, może to być umieszczony w gniazdku ogranicznik przepięć typu 3 np. MSB6-400 firmy CITEL, stosując jednak ograniczniki przepięć typu 1+2+3 wymienione powyżej w wielu przypadkach można zrezygnować z dodatkowego ogranicznika.

3. Ochrona instalacji komputerowych, telefonicznych i monitoringu

Dla zabezpieczania urządzeń w tzw. instalacjach sygnałowych stworzono bardzo szeroką grupę ograniczników przepięć wykonanych wg normy PN-EN 61643-21. Charakterystyczne dla tej grupy jest kilka elementów: po pierwsze zakłada się, że zabezpieczać mają one przed prądami indukowanymi a nie udarowymi, po drugie muszą być one dostosowane do stosunkowo małych napięć prądu stałego, muszą działać bardzo szybko i nie tłumić przesyłanych sygnałów. Ograniczniki te są najczęściej instalowane szeregowo w linię sygnałową a nie równolegle jak w przypadku ochrony przed przepięciami od strony zasilania. Zbudowane są one często z szybkich diod i iskierników gazowych, a czas ich zadziałania, jak w przypadku niektórych produktów CITEL, może być na poziomie 1 nanosekundy, podczas gdy zwykłe warystorowe ograniczniki przepięć mają czas zadziałania 20-25 ns. Dobierając ograniczniki przepięć do chronionej linii sygnałowej należy wziąć pod uwagę miedzy innymi:

  1. Wytrzymałość udarową chronionego urządzenia
  2. Ilość i rodzaj żył przewodów (najczęściej 1 lub 2 pary żył, mogą być ekranowane)
  3. Rodzaj protokołu, zastosowanie (np. ETHERNET, RS485, Profibus…)
  4. Napięcie znamionowe (zwykle 6, 12, 24, 48V DC)
  5. Prąd znamionowy
  6. Maksymalna częstotliwość sygnału (od kilku MHz do kilku GHz)
  7. Oferowany poziom ochrony istotny dla chronionego urządzenia
  8. Impedancja, pojemność i tłumienność wtrąceniowa
  9. Rodzaj podłączenia (przewody, wtyczki np. RJ45, RS…)
  10. Miejsce instalacji (w budynku, na zewnątrz, w strefach zagrożonych wybuchem Ex)

Bardzo istotne jest miejsce umieszczenia tych ograniczników przepięć. Przykładowo zabezpieczając sieć komputerową z przewodową linią ETHERNET o napięciu 5V DC musimy pamiętać, że powstałe w wyniku indukcji przepięcie w przewodzie może uszkodzić z jednej strony komputer, a z drugiej strony przewodu serwer. Dlatego od strony komputera należy zainstalować ogranicznik przepięć wyposażony w gniazdo RJ45 np. MJ8-CAT5 lub CAT6 firmy CITEL, a od strony serwera specjalną listwę z ogranicznikami przepięć wyposażoną w 12, 24 czy 48 portów do montażu w szafach 19″.

Na uszkodzenia są narażone przede wszystkim urządzenia, które znajdują się na zewnątrz lub do których przeprowadzona jest zewnętrzna, szczególnie napowietrzna linia. Przykładem mogą być tu kamery monitoringu, które w wyniku wyładowań atmosferycznych często ulegają uszkodzeniu, jeśli nie są właściwie chronione. Należy pamiętać, że w tym przypadku, podobnie jak w instalacjach alarmowych, nie chodzi tylko o wartość uszkodzonych urządzeń, ale o nagły brak monitoringu chronionego obiektu. Firma CITEL oferuje w tym zakresie szeroką gamę rozwiązań: są to ograniczniki przepięć do zastosowań zewnętrznych w obudowach z IP65; zintegrowane ograniczniki MSP do ochrony toru zasilania, sterowania i sygnału analogowego lub cyfrowego; ograniczniki dla systemów CATV i POE (Power over Ethernet A i B); jak też listwy wieloportowe z ogranicznikami przepięć w różnych wykonaniach do ochrony pulpitów dyspozytorskich. Pewną ich odmianą są ograniczniki do ochrony sieci antenowych TV i satelitarnych oraz specjalna duża grupa produktów dedykowana do zabezpieczania urządzeń telefonii komórkowej w systemach GSM, UMTS, Tetra dla sygnałów do 6 GHz. Oddzielną grupę tworzą ograniczniki przepięć do ochrony telefonów analogowych, ISDN, ADSL czy SDSL, które instaluje się zarówno w centralach telefonicznych, szafkach przekaźnikowo-rozdzielczych, jak też w wyjątkowych przypadkach do ochrony pojedynczych telefonów np. alarmowych. W dziedzinie telekomunikacji i długich linii sygnałowych szczególnie popularne są specjalne iskierniki gazowe z 2 lub 3 elektrodami, które CITEL produkuje już od ponad 70 lat i ma w ofercie ok 1.000 wykonań. Iskierniki te mogą być instalowane w specjalnych złączkach zaciskowych. Bardzo szeroka gama istniejących na rynku sieci sygnałowych, standardów i urządzeń spowodowała, że w ofercie francuskiej firmy CITEL większość z produkowanych ponad tysiąca typów ograniczników przepięć to właśnie wykonania do zabezpieczeń tych sieci.

Zbigniew Błażejewski

Źródło: Jean Mueller Polska Sp. z o.o.
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  www.ethernetprzemyslowy.pl  promienniki podczerwieni 

Krańcówka, krańcówki

Copyright © Energoelektronika.pl