Blitzschutz ist ein wesentlicher Aspekt von Organisationen, die sensible elektrische Geräte betreiben, insbesondere in der Rundfunkbranche. Im Zusammenhang mit der ersten Verteidigungslinie gegen Blitz- und Spannungsflächen ist das Erdungssystem. Sofern nicht korrekt gestaltet und installiert wird, funktioniert kein Anstiegsschutz.
Eine unserer TV-Sender-Standorte befindet sich auf einem 900 Fuß hohen Berg und ist bekannt für Blitzfluten. Ich wurde kürzlich beauftragt, alle unsere Sender -Sites zu verwalten. Daher wurde das Problem an mich weitergegeben.
Ein Blitzschlag im Jahr 2015 verursachte einen Stromausfall, und der Generator hörte nicht mehr auf zwei aufeinanderfolgenden Tagen zu. Bei der Inspektion stellte ich fest, dass die Sicherungsversorgungssicherung in der Versorgung geblasen hatte. Ich habe auch festgestellt, dass das neu installierte LCD -Display (automatischer Transferschalter) leer ist. Die Überwachungskamera ist beschädigt und das Videoprogramm aus dem Mikrowellen -Link ist leer.
Um die Sache noch schlimmer zu machen, explodierte die ATS, als die Versorgungskraft wiederhergestellt wurde. Damit wir uns wieder ausziehen konnten, musste ich die ATS manuell wechseln. Der geschätzte Verlust beträgt mehr als 5.000 US -Dollar.
Auf mysteriöse Weise zeigt der LEA-Dreiphasen-480-V-Überspannungsschutz überhaupt keine Anzeichen für die Arbeit. Dies hat mein Interesse geweckt, da es alle Geräte in der Website vor solchen Vorfällen schützen sollte. Zum Glück ist der Sender gut.
Es gibt keine Dokumentation für die Installation des Erdungssystems, daher kann ich das System oder die Erdungsstange nicht verstehen. Wie aus Abbildung 1 ersichtlich ist, ist der Boden vor Ort sehr dünn und der Rest des Bodens besteht aus Novaculite-Gestein wie einem Isolator auf Kieselsäurebasis. In diesem Gelände funktionieren die üblichen Bodenstäbe nicht, ich muss feststellen, ob sie eine chemische Erdungsstange installiert haben und ob sie noch in seiner Nutzungsdauer liegt.
Es gibt viele Ressourcen über die Messung des Bodenwiderstands im Internet. Um diese Messungen vorzunehmen, habe ich das Fluke 1625 -Erdungswiderstandsmessgerät gewählt, wie in Abbildung 2 gezeigt. Es handelt sich um ein multifunktionales Gerät, das nur den Erdungsstab verwenden oder den Erdungsstab zur Erdungsmessung mit dem System anschließen kann. Darüber hinaus gibt es Anwendungsnotizen, die Menschen leicht befolgen können, um genaue Ergebnisse zu erzielen. Dies ist ein teures Messgerät, also haben wir einen gemietet, um den Job zu erledigen.
Rundfunkingenieure sind es gewohnt, den Widerstand von Widerständen zu messen, und nur einmal erhalten wir den tatsächlichen Wert. Der Bodenbeständigkeit ist anders. Was wir suchen, ist der Widerstand, den der umgebende Boden liefert, wenn der Anstiegsstrom verabschiedet wird.
Ich habe die Methode des „potenziellen Abfalls“ bei der Messung des Widerstands verwendet, dessen Theorie in Abbildung 1 und Abbildung 2 bis 5 erklärt wird.
In Abbildung 3 gibt es eine Erdungsstange E einer bestimmten Tiefe und einen Stapel C mit einem bestimmten Abstand von der Erdungsstange E. Die Spannungsquelle vs ist zwischen den beiden verbunden, wodurch ein Strom E zwischen dem Stapel C und dem erzeugt wird Erdungsstange. Mit einem Voltmeter können wir die Spannungs -VM zwischen den beiden messen. Je näher wir zu e sind, desto niedriger wird die Spannung VM. VM ist Null am Bodenstab E. Andererseits wird VM hoch, wenn wir die Spannung in der Nähe des Stapels C messen. Bei Eigenkapital C ist VM gleich der Spannungsquelle vs. Nach dem Ohmschen Gesetz können wir die durch VS verursachte Spannungs -VM und den Strom C verwenden, um den Bodenbeständigkeit des umgebenden Schmutzs zu erhalten.
Unter der Annahme, dass der Abstand zwischen Bodenstange E und Stapel C 100 Fuß beträgt und die Spannung alle 10 Fuß von Erdstab bis zum Stapel C gemessen wird, sollte die Widerstandskurve wie Figur aussehen 4.
Der flachste Teil ist der Wert des Bodenwiderstandes, der der Einflussgrad des Erdungsstabes ist. Darüber hinaus ist dies Teil der riesigen Erde, und die Strömungen werden nicht mehr eindringen. In Anbetracht der Tatsache, dass die Impedanz zu diesem Zeitpunkt immer höher wird, ist dies verständlich.
Wenn die Erdungsstange 8 Fuß lang ist, ist der Abstand des Stapels C normalerweise auf 100 Fuß und der flache Teil der Kurve etwa 62 Fuß beträgt. Weitere technische Details können hier nicht behandelt werden, aber sie finden Sie in derselben Anwendung von Fluke Corp.
Der Aufbau mit Fluke 1625 ist in Abbildung 5 dargestellt. Das 1625 Erdungswiderstandsmessgerät hat einen eigenen Spannungsgenerator, der den Widerstandswert direkt vom Messgerät aus lesen kann. Es besteht keine Notwendigkeit, den Ohm -Wert zu berechnen.
Das Lesen ist der einfache Teil, und der schwierige Teil besteht darin, die Spannungseinsätze zu treiben. Um eine genaue Lektüre zu erhalten, wird der Bodenstab vom Erdungssystem getrennt. Aus Sicherheitsgründen stellen wir sicher, dass zum Zeitpunkt der Fertigstellung keine Möglichkeit eines Blitzes oder Fehlfunktionen besteht, da das gesamte System während des Messprozesses auf dem Boden schwebt.
Abbildung 6: Lyncole System Xit Ground Rod. Der gezeigte getrennte Draht ist nicht der Hauptanschluss des Feld Erdungssystems. Hauptsächlich im Untergrund verbunden.
Als ich mich umsah, fand ich die Erdungsstange (Abbildung 6), die in der Tat eine chemische Erdungsstange ist, die von Lyncole -Systemen erzeugt wurde. Die Erdungsstange besteht aus einem 8-Zoll-Durchmesser von 10 Fuß, 10 Fuß mit einer speziellen Tonmischung namens Lynconite. In der Mitte dieses Lochs befindet sich eine hohle Kupferrohr mit einem Durchmesser von 2 Zoll. Der Hybrid -Lynkrain liefert einen sehr geringen Widerstand für die Erdungsstange. Jemand erzählte mir, dass bei der Installation dieser Stange Sprengstoffe verwendet wurden, um Löcher zu machen.
Sobald die Spannung und die Strompfähle in den Boden implantiert sind, wird ein Draht von jedem Pfahl wiederum an den Messgerät angeschlossen, wobei der Widerstandswert gelesen wird.
Ich habe einen Bodenwiderstandswert von 7 Ohm erhalten, was ein guter Wert ist. Der nationale Elektrocode erfordert, dass die Bodenelektrode 25 Ohm oder weniger beträgt. Aufgrund der sensiblen Natur der Ausrüstung benötigt die Telekommunikationsbranche normalerweise 5 Ohm oder weniger. Andere große Industrieanlagen erfordern einen niedrigeren Bodenbeständigkeit.
Als Praxis suche ich immer Rat und Erkenntnisse von Menschen, die in dieser Art von Arbeit erfahren. Ich fragte Fluke nach technischer Unterstützung über die Unstimmigkeiten in einigen der Lesungen, die ich erhielt. Sie sagten, dass der Einsatz manchmal keinen guten Kontakt mit dem Boden auf sich ziehen kann (vielleicht weil der Stein schwer ist).
Andererseits erklärte Lyncole Ground Systems, der Hersteller von Bodenstäben, dass die meisten Messwerte sehr niedrig sind. Sie erwarten höhere Lesungen. Wenn ich jedoch Artikel über Bodenstäbe lese, tritt dieser Unterschied auf. Eine Studie, die 10 Jahre lang jedes Jahr Messungen erfuhr, ergab, dass 13-40% ihrer Lesungen sich von anderen Lesungen unterschieden. Sie verwendeten auch die gleichen Erdstangen, die wir benutzten. Daher ist es wichtig, mehrere Messwerte abzuschließen.
Ich bat einen anderen elektrischen Auftragnehmer, einen stärkeren Erdungsdrahtanschluss vom Gebäude zum Erdungsstab zu installieren, um in Zukunft Kupferdiebstahl zu verhindern. Sie führten auch eine weitere Messung des Bodenwiderstands durch. Es regnete jedoch ein paar Tage, bevor sie die Lektüre nahmen und der Wert, den sie erhielten, sogar unter 7 Ohm lag (ich nahm die Lektüre, als es sehr trocken war). Aus diesen Ergebnissen glaube ich, dass der Bodenstab immer noch in gutem Zustand ist.
Abbildung 7: Überprüfen Sie die Hauptverbindungen des Erdungssystems. Selbst wenn das Erdungssystem mit dem Erdungsstab verbunden ist, kann eine Klemme verwendet werden, um den Bodenwiderstand zu überprüfen.
Ich verlegte den 480 -V -Überspannungssuppressor nach dem Diensteingang neben dem Hauptschalter der Trennung. Es befand sich früher in einer Ecke des Gebäudes. Immer wenn es einen Blitzschub gibt, setzt dieser neue Standort den Surge -Suppressor überhaupt. Zweitens sollte der Abstand zwischen ihm und der Erdungsstange so kurz wie möglich sein. In der vorherigen Arrangement kam ATS vor allem und übernahm immer die Führung. Die dreiphasigen Drähte, die mit dem Surge Suppressor angeschlossen sind, und ihre Bodenverbindung werden kürzer gemacht, um die Impedanz zu verringern.
Ich ging wieder zurück, um eine seltsame Frage zu untersuchen, warum der Surge -Suppressor nicht funktioniert hat, als die ATS während des Blitzschubs explodierten. Dieses Mal habe ich alle gemahlenen und neutralen Verbindungen aller Leistungsschalter -Panels, Sicherungsgeneratoren und Sender gründlich überprüft.
Ich fand heraus, dass der Bodenverbindung des Hauptschalterschaltertafels fehlt! Hier sind auch der Surge Suppressor und ATS geerdet (daher ist dies auch der Grund, warum der Überspannungssuppressor nicht funktioniert).
Es ging verloren, weil der Kupferdieb die Verbindung zum Panel kurz bevor der ATS installiert wurde. Die vorherigen Ingenieure reparierten alle Bodendrähte, konnten jedoch nicht die Bodenverbindung zum Leistungsschalterpanel wiederherstellen. Der geschnittene Draht ist nicht leicht zu erkennen, da er sich auf der Rückseite des Panels befindet. Ich habe diese Verbindung repariert und sie sicherer gemacht.
Ein neuer Drei-Phasen-480-V-ATS wurde installiert, und am dreiphasigen Eingang der ATS wurden drei Nautel-Ferrit-Toroidkerne zum zusätzlichen Schutz verwendet. Ich stelle sicher, dass der Zähler des Surge Suppressors auch funktioniert, damit wir wissen, wann ein Surge -Ereignis auftritt.
Als die Sturmsaison kam, lief alles gut und die ATS lief gut. Die Sicherung der Pole -Transformatoren bläst jedoch immer noch, aber diesmal sind die ATS und alle anderen Geräte im Gebäude nicht mehr vom Anstieg betroffen.
Wir bitten die Power Company, die geblasene Sicherung zu überprüfen. Mir wurde gesagt, dass sich der Standort am Ende des Drei-Phasen-Übertragungsleitungsdienstes befindet, sodass es anfälliger ist, Probleme zu steigern. Sie säuberten die Stangen und installierten einige neue Geräte über den Pole -Transformatoren (ich glaube, es handelt sich auch um eine Art Überspannungssuppressor), was die Verbrennung der Sicherung wirklich verhinderte. Ich weiß nicht, ob sie andere Dinge auf der Übertragungslinie getan haben, aber egal was sie tun, es funktioniert.
All dies geschah im Jahr 2015, und seitdem haben wir keine Probleme im Zusammenhang mit Spannungsschwellen oder Gewittern aufgetreten.
Das Lösen von Spannungswellenproblemen ist manchmal nicht einfach. Es muss darauf geachtet werden, dass alle Probleme bei der Verkabelung und Verbindung berücksichtigt werden. Die Theorie hinter Erdungssystemen und Blitzfluten ist es wert, untersucht zu werden. Es ist notwendig, die Probleme von Einzelpunkten, Spannungsgradienten und Bodenpotential während des Verwerfungen vollständig zu verstehen, um die richtigen Entscheidungen während des Installationsprozesses zu treffen.
John Marcon, CBTE CBRE, war kürzlich als amtierender Chefingenieur bei Victory Television Network (VTN) in Little Rock, Arkansas, tätig. Er verfügt über 27 Jahre Erfahrung in Radio- und Fernsehsendungen und anderen Geräten und ist auch ein ehemaliger professioneller Elektroniklehrer. Er ist ein SBE-zertifizierter Rundfunk- und Fernsehsendungsingenieur mit einem Bachelor-Abschluss in Elektronik- und Kommunikationstechnik.
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Postzeit: Juli-14-2021
