La protecció dels llamps és un aspecte clau de les organitzacions que operen equips elèctrics sensibles, especialment en la indústria de la radiodifusió. Relacionat amb la primera línia de defensa contra els llamps i les tensió està el sistema de posada a terra. A menys que estigui dissenyat i instal·lat correctament, qualsevol protecció contra sobretensió no funcionarà.
Un dels nostres llocs de transmissor de televisió es troba a la part superior d’una muntanya de 900 peus d’alçada i és conegut per experimentar augments de llamps. Recentment em van assignar per gestionar tots els nostres llocs de transmissor; Per tant, el problema em va passar.
Una vaga de llamps el 2015 va provocar una interrupció elèctrica i el generador no va deixar de funcionar durant dos dies consecutius. A la inspecció, vaig trobar que el fusible del transformador d’utilitat s’havia bufat. També vaig notar que la pantalla LCD de commutador de transferència automàtica recentment instal·lada (ATS) està en blanc. La càmera de seguretat està malmesa i el programa de vídeo de l’enllaç de microones està en blanc.
Per empitjorar els assumptes, quan es va restaurar la potència de la utilitat, l'ATS va explotar. Per tal que tornéssim a l’aire, em vaig veure obligat a canviar ATS manualment. La pèrdua estimada és superior a 5.000 dòlars.
Misteriosament, el protector de sobretensions de 480V LEA de 480V no mostra cap signe de treball. Això ha despertat el meu interès perquè hauria de protegir tots els dispositius del lloc per aquests incidents. Per sort, el transmissor és bo.
No hi ha documentació per a la instal·lació del sistema de posada a terra, de manera que no puc entendre el sistema ni la barra de terra. Com es pot veure a la figura 1, el sòl al lloc és molt prim i la resta del terreny de sota està feta de roca novaculita, com un aïllant a base de sílice. En aquest terreny, les barres de terra habituals no funcionaran, he de determinar si han instal·lat una vareta de terra química i si encara es troba dins de la seva vida útil.
Hi ha molts recursos sobre la mesura de la resistència al sòl a Internet. Per fer aquestes mesures, he escollit el mesurador de resistència al sòl Fluke 1625, tal com es mostra a la figura 2. És un dispositiu multifuncional que només pot utilitzar la barra de terra o connectar la barra de terra al sistema per a la mesura de terra. A més d’això, hi ha notes d’aplicació que les persones poden seguir fàcilment per obtenir resultats precisos. Es tracta d’un mesurador car, així que n’hem llogat un per fer la feina.
Els enginyers de difusió estan acostumats a mesurar la resistència de resistències i només una vegada, obtindrem el valor real. La resistència al sòl és diferent. El que estem buscant és la resistència que proporcionarà el terreny circumdant quan passi el corrent de sobretensió.
Vaig utilitzar el mètode de “caiguda potencial” per mesurar la resistència, la teoria del qual s’explica a la figura 1 i a la figura 2 a 5 a 5.
A la figura 3, hi ha una vareta de terra E d’una profunditat determinada i una pila C amb una certa distància de la vareta de terra E. La font de tensió vs està connectada entre tots dos, cosa que generarà un corrent e entre la pila C i el Barra mòlta. Utilitzant un voltímetre, podem mesurar la VM de tensió entre tots dos. Com més a prop estem de e, com més baixa es converteix en VM de la tensió. La VM és zero a la barra de terra E. D'altra banda, quan mesurem la tensió propera a la pila C, la VM es fa alta. A l'equitat C, VM és igual a la font de tensió vs. Seguint la llei d'Ohm, podem utilitzar la VM de tensió i el C corrent causat per VS per obtenir la resistència al sòl de la brutícia circumdant.
Suposant que, per motius de discussió, la distància entre la vareta de terra E i la pila C és de 100 peus i la tensió es mesura cada 10 peus de la vareta de terra a la pila C. Si traieu els resultats, la corba de resistència hauria de semblar una figura 4.
La part més aplanada és el valor de la resistència al sòl, que és el grau d’influència de la barra de terra. Més enllà d’això, hi ha part de la vasta terra, i els corrents de sobrecàrrega ja no penetraran. Tenint en compte que la impedància és cada cop més elevada en aquest moment, això és comprensible.
Si la barra de terra té 8 peus de llarg, la distància de la pila C sol establir -se a 100 peus i la part plana de la corba és d’uns 62 peus. No es poden tractar més detalls tècnics aquí, però es poden trobar a la mateixa nota d'aplicació de Fluke Corp.
La configuració que utilitza Fluke 1625 es mostra a la figura 5. El mesurador de resistència a terra 1625 té el seu propi generador de tensió, que pot llegir el valor de resistència directament des del mesurador; No cal calcular el valor OHM.
La lectura és la part fàcil i la part difícil és conduir les apostes de tensió. Per obtenir una lectura precisa, la barra de terra està desconnectada del sistema de posada a terra. Per motius de seguretat, ens assegurem que no hi ha possibilitat de llamps ni mal funcionament en el moment de la seva finalització, perquè tot el sistema surt a terra durant el procés de mesura.
Figura 6: Sistema de Lyncole Xit Rod. El filferro desconnectat que es mostra no és el connector principal del sistema de posada a terra. Principalment connectat sota terra.
Mirant al seu voltant, vaig trobar la vareta de terra (figura 6), que és efectivament una vareta química produïda per Lyncole Systems. La barra de terra consisteix en un forat de 10 peus de diàmetre de 8 polzades farcit d’una barreja especial d’argila anomenada Lynconite. Al mig d’aquest forat hi ha un tub de coure buit de la mateixa longitud amb un diàmetre de 2 polzades. La linconita híbrida proporciona una resistència molt baixa per a la barra de terra. Algú em va dir que, en el procés d’instal·lació d’aquesta vareta, s’utilitzaven explosius per fer forats.
Una vegada que la tensió i les piles de corrent s’implantin al terra, es connecta un filferro de cada pila al mesurador al seu torn, on es llegeix el valor de resistència.
Tinc un valor de resistència al sòl de 7 ohms, que és un bon valor. El Codi elèctric nacional requereix que l’elèctrode terrestre sigui de 25 ohms o menys. A causa de la naturalesa sensible de l'equip, la indústria de les telecomunicacions requereix generalment 5 ohms o menys. Altres grans plantes industrials requereixen una menor resistència al sòl.
Com a pràctica, sempre busco consells i informació per a persones amb més experiència en aquest tipus de treball. Vaig demanar suport tècnic de Fluke sobre les discrepàncies en algunes de les lectures que vaig obtenir. Van dir que de vegades les apostes poden no posar -se en contacte amb el terra (potser perquè la roca és dura).
D'altra banda, els sistemes de terra de Lyncole, el fabricant de barres de terra, va declarar que la majoria de les lectures són molt baixes. Esperen lectures més altes. Tanmateix, quan llegeixo articles sobre varetes de terra, es produeix aquesta diferència. Un estudi que feia mesures cada any durant 10 anys va trobar que el 13-40% de les seves lectures eren diferents de les altres lectures. També van utilitzar les mateixes barres de terra que vam utilitzar. Per tant, és important completar diverses lectures.
Vaig demanar a un altre contractista elèctric que instal·lés una connexió de filferro de terra més forta des de l’edifici fins a la barra de terra per evitar el robatori de coure en el futur. També van realitzar una altra mesura de resistència al sòl. Tot i això, va ploure uns dies abans que prenguessin la lectura i el valor que obtinguessin era fins i tot inferior a 7 ohms (vaig prendre la lectura quan estava molt seca). A partir d’aquests resultats, crec que la vareta terrestre encara està en bon estat.
Figura 7: Comproveu les connexions principals del sistema de posada a terra. Fins i tot si el sistema de posada a terra està connectat a la barra de terra, es pot utilitzar una pinça per comprovar la resistència al sòl.
Vaig traslladar el supressor de sobretensió de 480V a un punt de la línia després de l’entrada del servei, al costat de l’interruptor de desconnexió principal. Solia estar en un racó de l’edifici. Sempre que hi hagi un llamp, aquesta nova ubicació posa en primer lloc el supressor de sobretensió. En segon lloc, la distància entre ella i la vareta de terra ha de ser el més curta possible. A l’arranjament anterior, ATS va arribar davant de tot i sempre es va posar al capdavant. Els cables trifàsics connectats al supressor de sobretensió i la seva connexió a terra es fan més curts per reduir la impedància.
Vaig tornar de nou per investigar una pregunta estranya, per què el supressor de sobretensions no va funcionar quan els ATS van explotar durant la pujada dels llamps. Aquesta vegada, he comprovat a fons totes les connexions de terra i neutres de tots els panells de disjunt de circuits, generadors de còpia de seguretat i transmissors.
Vaig trobar que falta la connexió a terra del panell principal del circuit. Aquí també és on es fonamenta el supressor de sobretensió i els ATS (per tant, aquesta és la raó per la qual el supressor de sobretensió no funciona).
Es va perdre perquè el lladre de coure va tallar la connexió amb el panell en algun moment abans que s'instal·lés l'ATS. Els enginyers anteriors van reparar tots els cables de terra, però no van poder restaurar la connexió a terra amb el tauler del circuit. El filferro no és fàcil de veure perquè es troba a la part posterior del panell. Vaig arreglar aquesta connexió i la vaig fer més segura.
Es va instal·lar un nou ATS trifàsic de 480V i es van utilitzar tres nuclis toroidals de ferrita Nautel a l’entrada trifàsica de l’ATS per a una protecció afegida. M’asseguro que el compossador de sobretensió també funciona de manera que sabem quan es produeix un esdeveniment de sobretensió.
Quan va arribar la temporada de tempestes, tot va anar bé i l’ATS funcionava bé. Tot i això, el fusible del transformador de pols continua bufant, però aquesta vegada els ATS i tots els altres equips de l’edifici ja no es veuen afectats.
Demanem a la companyia elèctrica que comprovi el fusible bufat. Em van dir que el lloc es troba al final del servei de la línia de transmissió trifàsica, per la qual cosa és més propens a problemes de sobrecàrrega. Van netejar els polonesos i van instal·lar alguns equips nous a la part superior dels transformadors del pal (crec que també són algun tipus de supressor de sobretensió), que va evitar que el fusible es cremés. No sé si van fer altres coses a la línia de transmissió, però no importa el que facin, funciona.
Tot això va passar el 2015 i, des de llavors, no hem trobat cap problema relacionat amb les sobretensions de tensió o les tempestes.
De vegades no és fàcil resoldre problemes de sobretensió de tensió. S’ha de tenir cura i es pot assegurar que es tinguin en compte tots els problemes en el cablejat i la connexió. Val la pena estudiar la teoria dels sistemes de posada a terra i els llamps. Cal comprendre plenament els problemes de la posada a terra, els gradients de tensió i el potencial de terra durant les falles per prendre les decisions correctes durant el procés d’instal·lació.
John Marcon, CBTE CBRE, va exercir recentment com a enginyer en funcions de Victory Television Network (VTN) a Little Rock, Arkansas. Té 27 anys d’experiència en transmissors de ràdio i televisió i altres equips, i també és un antic professor d’electrònica professional. És un enginyer de transmissió i televisió certificat per SBE amb un títol de llicenciat en enginyeria electrònica i comunicacions.
Per obtenir més informes i per estar al dia de totes les nostres notícies, funcions i anàlisis líders del mercat, inscriviu-vos al nostre butlletí aquí.
Tot i que la FCC és responsable de la confusió inicial, l’Oficina de Mitjans de comunicació encara té un avís que s’ha d’emetre al llicenciat
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UA. Tots els drets reservats. Número de registre de la Companyia d'Anglaterra i Gal·les 2008885.
Posada Posada: 14-2021 de juliol
