Lynbeskyttelse er et nøgleaspekt af organisationer, der driver følsomt elektrisk udstyr, især i radio- og tv-branchen.Relateret til den første forsvarslinje mod lyn og spændingsstigninger er jordingssystemet.Medmindre den er designet og installeret korrekt, vil enhver overspændingsbeskyttelse ikke virke.
Et af vores tv-sendersteder er placeret på toppen af et 900 fod højt bjerg og er kendt for at opleve lynstigninger.Jeg fik for nylig til opgave at administrere alle vores sendersteder;derfor blev problemet givet videre til mig.
Et lynnedslag i 2015 forårsagede en strømafbrydelse, og generatoren holdt ikke op med at køre i to på hinanden følgende dage.Ved inspektion fandt jeg ud af, at sikringen til forsyningstransformatoren var sprunget.Jeg har også bemærket, at den nyligt installerede ATS-LCD-skærm er tom.Sikkerhedskameraet er beskadiget, og videoprogrammet fra mikrobølgelinket er tomt.
For at gøre ondt værre eksploderede ATS'en, da strømforsyningen blev genoprettet.For at vi kunne lufte igen, var jeg tvunget til at skifte ATS manuelt.Det anslåede tab er mere end $5.000.
På mystisk vis viser LEA trefaset 480V overspændingsbeskytter ingen tegn på at virke overhovedet.Dette har vakt min interesse, fordi det skulle beskytte alle enheder på siden mod sådanne hændelser.Heldigvis er senderen god.
Der er ingen dokumentation for installation af jordingssystemet, så jeg kan ikke forstå systemet eller jordingsstangen.Som det kan ses af figur 1, er jorden på stedet meget tynd, og resten af jorden nedenfor er lavet af novaculite-sten, som en silicabaseret isolator.I dette terræn vil de sædvanlige jordstænger ikke fungere, jeg skal afgøre, om de har installeret en kemisk jordstang, og om den stadig er inden for sin brugstid.
Der er mange ressourcer om jordmodstandsmåling på internettet.For at foretage disse målinger valgte jeg Fluke 1625 jordmodstandsmåleren, som vist i figur 2. Det er en multifunktionel enhed, der kun kan bruge jordstangen eller forbinde jordstangen til systemet til jordingsmåling.Ud over dette er der applikationsnoter, som folk nemt kan følge for at få nøjagtige resultater.Dette er en dyr måler, så vi lejede en til at udføre arbejdet.
Broadcast-ingeniører er vant til at måle modstanden af modstande, og kun én gang får vi den faktiske værdi.Jordmodstanden er anderledes.Det, vi leder efter, er den modstand, som den omgivende jord vil give, når bølgestrømmen passerer.
Jeg brugte metoden "potentielt fald" ved måling af modstand, hvis teori er forklaret i figur 1 og figur 2. 3 til 5.
På figur 3 er der en jordstang E af en given dybde og en pæl C med en vis afstand fra jordstangen E. Spændingskilden VS er forbundet mellem de to, hvilket vil generere en strøm E mellem pælen C og jordstang.Ved hjælp af et voltmeter kan vi måle spændingen VM mellem de to.Jo tættere vi er på E, jo lavere bliver spændingen VM.VM er nul ved jordstang E. På den anden side, når vi måler spændingen tæt på pæl C, bliver VM høj.Ved egenkapital C er VM lig med spændingskilden VS.Efter Ohms lov kan vi bruge spændingen VM og strømmen C forårsaget af VS til at opnå jordmodstanden for det omgivende snavs.
Forudsat at for diskussionens skyld er afstanden mellem jordstang E og pæl C 100 fod, og spændingen måles for hver 10 fod fra jordstang E til pæl C. Hvis du plotter resultaterne, skal modstandskurven se ud som figur 4.
Den fladeste del er værdien af jordmodstanden, som er graden af påvirkning af jordstangen.Ud over det er en del af den enorme jord, og bølgestrømme vil ikke længere trænge igennem.I betragtning af at impedansen bliver højere og højere på dette tidspunkt, er dette forståeligt.
Hvis jordstangen er 8 fod lang, er afstanden til pæl C normalt sat til 100 fod, og den flade del af kurven er omkring 62 fod.Flere tekniske detaljer kan ikke dækkes her, men de kan findes i samme ansøgningsnotat fra Fluke Corp.
Opsætningen med Fluke 1625 er vist i figur 5. 1625 jordingsmodstandsmåleren har sin egen spændingsgenerator, som kan aflæse modstandsværdien direkte fra måleren;der er ingen grund til at beregne ohm-værdien.
Læsning er den nemme del, og den svære del er at drive spændingsindsatsen.For at opnå en nøjagtig aflæsning afbrydes jordstangen fra jordingssystemet.Af sikkerhedsmæssige årsager sørger vi for, at der ikke er mulighed for lynnedslag eller fejlfunktion på færdiggørelsestidspunktet, fordi hele systemet flyder på jorden under måleprocessen.
Figur 6: Lyncole System XIT jordstang.Den viste afbrudte ledning er ikke hovedstikket til jordforbindelsessystemet.Hovedsageligt forbundet under jorden.
Da jeg så mig omkring, fandt jeg jordstangen (figur 6), som faktisk er en kemisk jordstang produceret af Lyncole Systems.Den jordede stang består af et 8-tommers diameter, 10-fods hul fyldt med en speciel lerblanding kaldet Lynconite.I midten af dette hul er et hult kobberrør af samme længde med en diameter på 2 tommer.Hybriden Lynconite giver meget lav modstand til jordstangen.Nogen fortalte mig, at i færd med at installere denne stang, blev der brugt sprængstoffer til at lave huller.
Når spændings- og strømpælene er implanteret i jorden, forbindes en ledning fra hver pæl til måleren på skift, hvor modstandsværdien aflæses.
Jeg fik en jordmodstandsværdi på 7 ohm, hvilket er en god værdi.National Electrical Code kræver, at jordelektroden er 25 ohm eller mindre.På grund af udstyrets følsomme karakter kræver telekommunikationsindustrien normalt 5 ohm eller mindre.Andre store industrianlæg kræver lavere jordmodstand.
Som praksis søger jeg altid råd og indsigt hos folk, der er mere erfarne i denne type arbejde.Jeg spurgte Flukes tekniske support om uoverensstemmelserne i nogle af de aflæsninger, jeg fik.De sagde, at nogle gange har indsatserne måske ikke god kontakt med jorden (måske fordi klippen er hård).
På den anden side udtalte Lyncole Ground Systems, producenten af jordstænger, at de fleste aflæsninger er meget lave.De forventer højere aflæsninger.Men når jeg læser artikler om jordstænger, opstår denne forskel.En undersøgelse, der tog målinger hvert år i 10 år, viste, at 13-40% af deres aflæsninger var forskellige fra andre aflæsninger.De brugte også de samme jordstænger, som vi brugte.Derfor er det vigtigt at gennemføre flere aflæsninger.
Jeg bad en anden el-entreprenør om at installere en stærkere jordforbindelse fra bygningen til jordstangen for at forhindre kobbertyveri i fremtiden.De udførte også en anden jordmodstandsmåling.Det regnede dog et par dage før de tog aflæsningen, og værdien de fik var endnu lavere end 7 ohm (jeg tog aflæsningen, da det var meget tørt).Ud fra disse resultater mener jeg, at jordstangen stadig er i god stand.
Figur 7: Kontroller jordforbindelsessystemets hovedforbindelser.Selvom jordingssystemet er forbundet til jordstangen, kan en klemme bruges til at kontrollere jordmodstanden.
Jeg flyttede 480V overspændingsdæmperen til et punkt i linjen efter serviceindgangen ved siden af hovedafbryderen.Det plejede at stå i et hjørne af bygningen.Når der er et lynnedslag, sætter denne nye placering overspændingsdæmperen i første række.For det andet skal afstanden mellem den og jordstangen være så kort som muligt.I det tidligere arrangement kom ATS foran alt og tog altid føringen.De trefasede ledninger forbundet til overspændingsdæmperen og dens jordforbindelse er gjort kortere for at reducere impedansen.
Jeg gik tilbage igen for at undersøge et mærkeligt spørgsmål, hvorfor overspændingsdæmperen ikke virkede, da ATS eksploderede under lynet.Denne gang kontrollerede jeg grundigt alle jord- og neutralforbindelser på alle afbryderpaneler, backup-generatorer og transmittere.
Jeg fandt ud af, at jordforbindelsen til hovedafbryderpanelet mangler!Det er også her overspændingsdæmperen og ATS er jordet (så det er også grunden til, at overspændingsdæmperen ikke virker).
Den gik tabt, fordi kobbertyven skar forbindelsen til panelet engang før ATS'en blev installeret.De tidligere ingeniører reparerede alle jordledningerne, men de var ikke i stand til at genoprette jordforbindelsen til afbryderpanelet.Den afskårne ledning er ikke let at se, fordi den er på bagsiden af panelet.Jeg rettede denne forbindelse og gjorde den mere sikker.
En ny trefaset 480V ATS blev installeret, og tre Nautel ferrit-toroidale kerner blev brugt ved trefaseindgangen til ATS for ekstra beskyttelse.Jeg sørger for, at overspændingsdæmpertælleren også virker, så vi ved, hvornår der opstår en overspændingshændelse.
Da stormsæsonen kom, gik alt godt, og ATS'en kørte godt.Poltransformatorsikringen springer dog stadig, men denne gang er ATS og alt andet udstyr i bygningen ikke længere påvirket af overspændingen.
Vi beder elselskabet om at tjekke den sprungne sikring.Jeg fik at vide, at stedet er i slutningen af den trefasede transmissionslinjetjeneste, så det er mere tilbøjeligt til bølgeproblemer.De rensede polerne og installerede noget nyt udstyr oven på poltransformatorerne (jeg tror, de også er en slags overspændingsdæmper), som virkelig forhindrede sikringen i at brænde.Jeg ved ikke, om de gjorde andre ting på transmissionslinjen, men uanset hvad de gør, så virker det.
Alt dette skete i 2015, og siden da er vi ikke stødt på problemer relateret til spændingsstigninger eller tordenvejr.
Løsning af spændingsoverspændingsproblemer er nogle gange ikke let.Der skal udvises omhu og omhyggelig for at sikre, at alle problemer tages i betragtning ved ledninger og tilslutning.Teorien bag jordingssystemer og lynstød er værd at studere.Det er nødvendigt fuldt ud at forstå problemerne med enkeltpunktsjording, spændingsgradienter og jordpotentialestigninger under fejl for at træffe de rigtige beslutninger under installationsprocessen.
John Marcon, CBTE CBRE, fungerede for nylig som fungerende chefingeniør hos Victory Television Network (VTN) i Little Rock, Arkansas.Han har 27 års erfaring med radio- og tv-sendere og andet udstyr, og er også tidligere professionel elektroniklærer.Han er en SBE-certificeret broadcast- og tv-udsendelsesingeniør med en bachelorgrad i elektronik- og kommunikationsteknik.
For flere sådanne rapporter og for at holde dig opdateret med alle vores markedsledende nyheder, funktioner og analyser, bedes du tilmelde dig vores nyhedsbrev her.
Selvom FCC er ansvarlig for den indledende forvirring, har Media Bureau stadig en advarsel, der skal udstedes til licenstageren
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UA.alle rettigheder forbeholdes.England og Wales virksomhedsregistreringsnummer 2008885.
Indlægstid: 14-jul-2021
