Ochrana před bleskem je klíčovým aspektem organizací provozujících citlivá elektrická zařízení, zejména v odvětví vysílání.S první linií obrany proti bleskům a napěťovým rázům souvisí systém uzemnění.Pokud není správně navrženo a nainstalováno, nebude přepěťová ochrana fungovat.
Jedna z našich stanic televizních vysílačů se nachází na vrcholu 900 stop vysoké hory a je známá tím, že zažívá rázové vlny.Nedávno jsem byl pověřen správou všech našich vysílačů;problém byl tedy přenesen na mě.
Úder blesku v roce 2015 způsobil výpadek proudu a generátor se dva dny po sobě nezastavil.Při kontrole jsem zjistil, že je spálená pojistka síťového transformátoru.Také jsem si všiml, že nově nainstalovaný LCD displej automatického převodu (ATS) je prázdný.Bezpečnostní kamera je poškozená a videoprogram z mikrovlnného spojení je prázdný.
Aby toho nebylo málo, po obnovení dodávky elektřiny ATS explodoval.Abychom se mohli převzdušnit, byl jsem nucen přepnout ATS ručně.Odhadovaná škoda je více než 5000 dolarů.
Je záhadou, že třífázová přepěťová ochrana LEA 480V nevykazuje vůbec žádné známky fungování.To vzbudilo můj zájem, protože by to mělo chránit všechna zařízení na webu před takovými incidenty.Naštěstí je vysílač dobrý.
Neexistuje žádná dokumentace k instalaci uzemňovacího systému, takže nerozumím systému ani zemnící tyči.Jak je vidět z obrázku 1, půda na místě je velmi tenká a zbytek půdy pod ní je vyroben z novakulitové horniny, jako izolátor na bázi oxidu křemičitého.V tomto terénu běžné zemnící tyče nebudou fungovat, musím zjistit, zda mají nainstalovanou chemickou zemnící tyč a zda je ještě v životnosti.
Na internetu je spousta zdrojů o měření zemního odporu.K provedení těchto měření jsem zvolil měřič zemního odporu Fluke 1625, jak je znázorněno na obrázku 2. Jedná se o multifunkční zařízení, které může používat pouze zemnící tyč nebo připojit zemnící tyč k systému pro měření uzemnění.Kromě toho existují poznámky k aplikaci, které mohou lidé snadno sledovat, aby získali přesné výsledky.Je to drahý měřič, takže jsme si jeden pronajali, abychom to udělali.
Vysílací inženýři jsou zvyklí měřit odpor rezistorů a pouze jednou se dostaneme ke skutečné hodnotě.Zemní odpor je jiný.To, co hledáme, je odpor, který bude poskytovat okolní zem, když projde rázový proud.
Při měření odporu jsem použil metodu „potenciálního poklesu“, jejíž teorie je vysvětlena na obrázku 1 a obrázku 2. 3 až 5.
Na obrázku 3 je zemnící tyč E dané hloubky a hromada C v určité vzdálenosti od zemnící tyče E. Mezi obě je zapojen zdroj napětí VS, který bude generovat proud E mezi hromadou C a zemní tyč.Pomocí voltmetru můžeme změřit napětí VM mezi oběma.Čím blíže jsme k E, tím nižší je napětí VM.VM je nula na zemnící tyči E. Na druhou stranu, když změříme napětí blízko hromady C, VM se zvýší.U vlastního kapitálu C se VM rovná zdroji napětí VS.Podle Ohmova zákona můžeme použít napětí VM a proud C způsobený VS k získání zemního odporu okolních nečistot.
Za předpokladu, že pro účely diskuze je vzdálenost mezi zemnicí tyčí E a pilotem C 100 stop a napětí se měří každých 10 stop od zemnící tyče E k pilotu C. Pokud vynesete výsledky, křivka odporu by měla vypadat jako na obrázku 4.
Nejplošší částí je hodnota zemního odporu, což je míra vlivu zemnící tyče.Za tím je část obrovské země a nárazové proudy už neproniknou.Vzhledem k tomu, že impedance je v této době stále vyšší a vyšší, je to pochopitelné.
Pokud je zemnící tyč dlouhá 8 stop, je vzdálenost hromady C obvykle nastavena na 100 stop a plochá část křivky je asi 62 stop.Více technických podrobností zde nelze uvést, lze je však nalézt ve stejné aplikační poznámce od společnosti Fluke Corp.
Nastavení pomocí Fluke 1625 je znázorněno na obrázku 5. Měřič odporu uzemnění 1625 má svůj vlastní generátor napětí, který může odečítat hodnotu odporu přímo z měřiče;není třeba počítat hodnotu ohmů.
Čtení je ta snadná část a obtížná část je řídit napětí.Aby bylo možné získat přesný údaj, zemnící tyč je odpojena od zemnícího systému.Z bezpečnostních důvodů dbáme na to, aby v době dokončení nemohlo dojít k blesku nebo poruše, protože celý systém během procesu měření plave na zemi.
Obrázek 6: Zemnicí tyč Lyncole System XIT.Zobrazený odpojený vodič není hlavním konektorem systému uzemnění pole.Napojeno hlavně pod zem.
Když jsem se rozhlédl kolem sebe, našel jsem zemnící tyč (obrázek 6), což je skutečně chemická uzemňovací tyč vyrobená společností Lyncole Systems.Zemnící tyč se skládá z otvoru o průměru 8 palců, 10 stop, vyplněného speciální jílovou směsí zvanou Lynconite.Uprostřed tohoto otvoru je dutá měděná trubka stejné délky o průměru 2 palce.Hybridní Lynconite poskytuje zemnicí tyči velmi nízký odpor.Někdo mi řekl, že při instalaci této tyče byly k vytvoření děr použity výbušniny.
Jakmile jsou hromady napětí a proudu implantovány do země, je z každé hromady postupně připojen drát k měřiči, kde se odečítá hodnota odporu.
Dostal jsem hodnotu zemního odporu 7 ohmů, což je dobrá hodnota.National Electrical Code vyžaduje, aby zemnící elektroda měla 25 ohmů nebo méně.Kvůli citlivé povaze zařízení vyžaduje telekomunikační průmysl obvykle 5 ohmů nebo méně.Jiné velké průmyslové závody vyžadují nižší zemní odpor.
V praxi vždy hledám rady a postřehy od lidí, kteří jsou v tomto typu práce zkušenější.Zeptal jsem se technické podpory Fluke na nesrovnalosti v některých naměřených hodnotách, které jsem dostal.Říkali, že někdy kůly nemusí mít dobrý kontakt se zemí (možná proto, že skála je tvrdá).
Na druhou stranu Lyncole Ground Systems, výrobce zemnících tyčí, uvedl, že většina naměřených hodnot je velmi nízká.Očekávají vyšší hodnoty.Když však čtu články o zemnících tyčích, tento rozdíl nastává.Studie, která prováděla měření každý rok po dobu 10 let, zjistila, že 13–40 % jejich naměřených hodnot se liší od ostatních naměřených hodnot.Také použili stejné zemnící tyče, jaké jsme použili my.Proto je důležité provést více čtení.
Požádal jsem jiného dodavatele elektroinstalace, aby nainstaloval silnější spojení zemnicího vodiče z budovy na zemnící tyč, aby se zabránilo krádeži mědi v budoucnu.Provedli také další měření zemního odporu.Pár dní předtím, než provedli měření, však pršelo a hodnota, kterou získali, byla dokonce nižší než 7 ohmů (měřil jsem, když bylo velmi sucho).Z těchto výsledků soudím, že broušená tyč je stále v dobrém stavu.
Obrázek 7: Zkontrolujte hlavní připojení uzemňovacího systému.I když je zemnící systém připojen k zemnící tyči, lze ke kontrole zemního odporu použít svorku.
Přemístil jsem přepěťovou ochranu 480V na místo ve vedení za servisním vchodem, vedle hlavního vypínače.Bývalo to v rohu budovy.Kdykoli dojde k přepětí blesku, toto nové umístění staví na první místo tlumič přepětí.Za druhé, vzdálenost mezi ním a zemnicí tyčí by měla být co nejkratší.V předchozím uspořádání stáli ATS přede vším a vždy se ujali vedení.Třífázové vodiče připojené k omezovači přepětí a jeho zemní spojení jsou kratší, aby se snížila impedance.
Vrátil jsem se znovu, abych prozkoumal podivnou otázku, proč nefungoval tlumič přepětí, když ATS explodoval během rázu blesku.Tentokrát jsem důkladně zkontroloval všechna zemní a neutrální spojení všech panelů jističů, záložních generátorů a vysílačů.
Zjistil jsem, že chybí zemnící spojení panelu hlavního jističe!Zde je také uzemněna přepěťová ochrana a ATS (takže to je také důvod, proč přepěťová ochrana nefunguje).
Bylo ztraceno, protože zloděj mědi přerušil spojení s panelem někdy před instalací ATS.Předchozí inženýři opravili všechny zemnící vodiče, ale nedokázali obnovit zemnící spojení s panelem jističe.Přestřižený drát není dobře vidět, protože je na zadní straně panelu.Opravil jsem toto připojení a udělal jsem ho bezpečnější.
Byl instalován nový třífázový 480V ATS a tři feritová toroidní jádra Nautel byla použita na třífázovém vstupu ATS pro zvýšenou ochranu.Ujišťuji se, že čítač tlumiče přepětí také funguje, abychom věděli, kdy dojde k přepětí.
Když přišla bouřková sezóna, všechno šlo dobře a ATS jel dobře.Pojistka pólového transformátoru však stále přepaluje, ale tentokrát již ATS a všechna další zařízení v budově již nejsou přepětím ovlivněna.
Požádáme energetickou společnost o kontrolu přepálené pojistky.Bylo mi řečeno, že stránka je na konci služby třífázového přenosového vedení, takže je náchylnější k problémům s přepětím.Vyčistili póly a na pólové transformátory nainstalovali nějaké nové zařízení (myslím, že jsou to také nějaké tlumiče přepětí), které skutečně zabránily spálení pojistky.Nevím, jestli na přenosové lince dělali i jiné věci, ale ať dělají, co dělají, funguje to.
To vše se stalo v roce 2015 a od té doby jsme se nesetkali s žádnými problémy souvisejícími s napěťovými rázy nebo bouřkami.
Řešení problémů s přepětím není někdy snadné.Je třeba pečlivě a důkladně zajistit, aby byly vzaty v úvahu všechny problémy v zapojení a připojení.Teorie za uzemňovacími systémy a bleskovými přepětími stojí za prostudování.Je nutné plně porozumět problémům jednobodového uzemnění, napěťových gradientů a nárůstu zemního potenciálu při poruchách, aby bylo možné učinit správná rozhodnutí během procesu instalace.
John Marcon, CBTE CBRE, nedávno sloužil jako úřadující hlavní inženýr ve Victory Television Network (VTN) v Little Rock, Arkansas.Má 27 let zkušeností v oblasti rozhlasových a televizních vysílačů a dalších zařízení a je také bývalým profesionálním učitelem elektroniky.Je vysílací a televizní vysílací inženýr s certifikací SBE s bakalářským titulem v oboru elektronika a komunikační inženýrství.
Chcete-li získat další takové zprávy a zůstat v obraze se všemi našimi hlavními novinkami, funkcemi a analýzami, přihlaste se k odběru našeho zpravodaje zde.
Ačkoli je za počáteční zmatek zodpovědná FCC, Media Bureau musí držiteli licence vydat varování
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UA.všechna práva vyhrazena.Registrační číslo společnosti Anglie a Walesu 2008885.
Čas odeslání: 14. července 2021
