A protección contra raios é un aspecto clave das organizacións que operan equipos eléctricos sensibles, especialmente na industria de radiodifusión.Relacionado coa primeira liña de defensa contra raios e sobretensións está o sistema de posta a terra.A menos que estea deseñada e instalada correctamente, ningunha protección contra sobretensións non funcionará.
Un dos nosos sitios de transmisores de televisión está situado no cumio dunha montaña de 900 pés de altura e é coñecido por experimentar ondas de raios.Recentemente asignáronme a xestionar todos os nosos sitios transmisores;polo tanto, o problema foi transmitido a min.
Un raio en 2015 provocou un corte de luz, e o xerador non deixou de funcionar durante dous días consecutivos.Tras a inspección, descubrín que o fusible do transformador de servizos públicos se fundou.Tamén notei que a pantalla LCD do interruptor de transferencia automática (ATS) recentemente instalada está en branco.A cámara de seguridade está danada e o programa de vídeo da ligazón do microondas está en branco.
Para empeorar as cousas, cando se restableceu a enerxía eléctrica, o ATS explotou.Para que volvésemos ao aire, vinme obrigado a cambiar o ATS manualmente.A perda estimada é de máis de 5.000 dólares.
Misteriosamente, o protector contra sobretensións trifásicos de 480 V LEA non mostra signos de funcionar.Isto espertou o meu interese porque debería protexer todos os dispositivos do sitio de tales incidentes.Afortunadamente, o transmisor é bo.
Non hai documentación para a instalación do sistema de posta a terra, polo que non podo entender o sistema nin a varilla de conexión a terra.Como se pode ver na Figura 1, o solo no lugar é moi delgado, e o resto do terreo abaixo está feito de rocha Novaculita, como un illante a base de sílice.Neste terreo, as varillas de terra habituais non funcionarán, teño que determinar se instalaron unha varilla de terra química e se aínda está dentro da súa vida útil.
Hai moitos recursos sobre a medición da resistencia do chan en Internet.Para facer estas medicións, escollín o medidor de resistencia de terra Fluke 1625, como se mostra na Figura 2. É un dispositivo multifuncional que só pode usar a varilla de terra ou conectar a varilla de terra ao sistema para a medición da toma de terra.Ademais disto, hai notas de aplicación, que a xente pode seguir facilmente para obter resultados precisos.Este é un contador caro, polo que alugamos un para facer o traballo.
Os enxeñeiros de radiodifusión están afeitos a medir a resistencia das resistencias e só unha vez obteremos o valor real.A resistencia do chan é diferente.O que buscamos é a resistencia que proporcionará o terreo circundante cando pase a corrente de sobretensión.
Usei o método da "caída potencial" ao medir a resistencia, cuxa teoría se explica na Figura 1 e na Figura 2. 3 a 5.
Na figura 3, hai unha varilla de terra E dunha determinada profundidade e unha pila C cunha certa distancia da varilla de terra E. A fonte de tensión VS está conectada entre ambas, o que xerará unha corrente E entre a pila C e o vara de terra.Usando un voltímetro, podemos medir a tensión VM entre ambos.Canto máis preto esteamos de E, menor será a tensión VM.VM é cero na varilla de terra E. Por outra banda, cando medimos a tensión preto da pila C, VM faise alto.Na equidade C, VM é igual á fonte de tensión VS.Seguindo a lei de Ohm, podemos utilizar a tensión VM e a corrente C causada por VS para obter a resistencia de terra da sucidade circundante.
Asumindo que, para a discusión, a distancia entre a varilla de terra E e a pila C é de 100 pés, e a tensión mídese cada 10 pés desde a varilla de terra E ata a pila C. Se traza os resultados, a curva de resistencia debería parecer a figura da figura. 4.
A parte máis plana é o valor da resistencia do chan, que é o grao de influencia da varilla de terra.Máis aló hai parte da vasta terra, e as correntes de onda xa non penetrarán.Tendo en conta que a impedancia é cada vez máis alta neste momento, isto é comprensible.
Se a vara de terra ten 8 pés de longo, a distancia da pila C adoita establecerse en 100 pés e a parte plana da curva é duns 62 pés.Non se poden cubrir máis detalles técnicos aquí, pero pódense atopar na mesma nota de aplicación de Fluke Corp.
A configuración usando Fluke 1625 móstrase na Figura 5. O medidor de resistencia de posta a terra 1625 ten o seu propio xerador de voltaxe, que pode ler o valor da resistencia directamente do medidor;non hai que calcular o valor de ohmios.
Ler é a parte fácil, e a parte difícil é conducir as apostas de tensión.Para obter unha lectura precisa, desconéctase a varilla de terra do sistema de posta a terra.Por motivos de seguridade, asegurámonos de que non haxa posibilidade de raios ou mal funcionamento no momento da finalización, xa que todo o sistema está flotando no chan durante o proceso de medición.
Figura 6: barra de terra Lyncole System XIT.O cable desconectado mostrado non é o conector principal do sistema de posta a terra de campo.Principalmente conectado subterráneo.
Mirando ao redor, atopei a varilla de terra (Figura 6), que de feito é unha varilla de terra química producida por Lyncole Systems.A vara de chan consiste nun burato de 8 polgadas de diámetro e 10 pés cheo dunha mestura especial de arxila chamada Lynconite.No medio deste burato hai un tubo de cobre oco da mesma lonxitude cun diámetro de 2 polgadas.O Lynconite híbrido proporciona unha resistencia moi baixa para a varilla de terra.Alguén díxome que no proceso de instalación desta vara utilizábanse explosivos para facer buratos.
Unha vez que as pilas de tensión e corrente están implantadas no chan, conéctase un cable de cada pila ao medidor á súa vez, onde se le o valor da resistencia.
Conseguín un valor de resistencia de terra de 7 ohmios, que é un bo valor.O Código Eléctrico Nacional require que o electrodo de terra sexa de 25 ohmios ou menos.Debido á natureza sensible do equipo, a industria das telecomunicacións adoita requirir 5 ohmios ou menos.Outras grandes plantas industriais requiren unha menor resistencia do chan.
Como práctica, sempre busco consellos e ideas de persoas que teñan máis experiencia neste tipo de traballo.Pregunteille ao soporte técnico de Fluke sobre as discrepancias nalgunhas das lecturas que obtiven.Dicían que ás veces as estacas poden non facer un bo contacto co chan (quizais porque a pedra é dura).
Por outra banda, Lyncole Ground Systems, o fabricante de varas de terra, afirmou que a maioría das lecturas son moi baixas.Esperan lecturas máis altas.Non obstante, cando leo artigos sobre varas de terra, prodúcese esta diferenza.Un estudo que tomou medicións cada ano durante 10 anos descubriu que entre o 13 e o 40% das súas lecturas eran diferentes a outras lecturas.Tamén usaron as mesmas varas de terra que usamos.Polo tanto, é importante completar varias lecturas.
Pedinlle a outro contratista eléctrico que instalase unha conexión de cable de terra máis forte desde o edificio ata a varilla de terra para evitar o roubo de cobre no futuro.Tamén realizaron outra medición de resistencia de terra.Non obstante, choveu uns días antes de que tomaran a lectura e o valor que obtiveron foi incluso inferior a 7 ohmios (tomei a lectura cando estaba moi seco).A partir destes resultados, creo que a vara de terra aínda está en bo estado.
Figura 7: Comprobe as principais conexións do sistema de posta a terra.Aínda que o sistema de posta a terra estea conectado á varilla de terra, pódese usar unha abrazadeira para comprobar a resistencia do terreo.
Movei o supresor de sobretensións de 480 V a un punto da liña despois da entrada de servizo, xunto ao interruptor de desconexión principal.Antes estaba nunha esquina do edificio.Sempre que hai un raio, esta nova localización pon o supresor de sobretensións en primeiro lugar.En segundo lugar, a distancia entre ela e a vara de terra debe ser o máis curta posible.No arranxo anterior, ATS púxose por diante de todo e sempre levou a dianteira.Os cables trifásicos conectados ao supresor de sobretensións e a súa conexión a terra fanse máis curtos para reducir a impedancia.
Volvín de novo para investigar unha pregunta estraña, por que o supresor de sobretensións non funcionaba cando o ATS explotou durante o raio.Esta vez, comprobei a fondo todas as conexións de terra e neutros de todos os paneis de interruptores, xeradores de reserva e transmisores.
Descubrín que falta a conexión a terra do panel do interruptor principal.Tamén é aquí onde o supresor de sobretensións e o ATS están conectados a terra (polo que tamén é o motivo polo que o supresor de sobretensións non funciona).
Perdeuse porque o ladrón de cobre cortou a conexión ao panel nalgún momento antes de que se instalase o ATS.Os enxeñeiros anteriores repararon todos os cables de terra, pero non puideron restablecer a conexión de terra ao panel do interruptor.O fío cortado non é fácil de ver porque está na parte traseira do panel.Reparei esta conexión e fíxena máis segura.
Instalouse un novo ATS trifásico de 480 V e utilizáronse tres núcleos toroidais de ferrita Nautel na entrada trifásica do ATS para unha maior protección.Asegúrome de que o contador do supresor de sobretensións tamén funcione para que saibamos cando se produce un evento de sobretensión.
Cando chegou a tempada de tormentas, todo saíu ben e o ATS andaba ben.Non obstante, o fusible do transformador de poste segue a funcionar, pero esta vez o ATS e todos os demais equipos do edificio xa non se ven afectados polo aumento.
Pedimos á compañía eléctrica que revise o fusible fundido.Dixéronme que o sitio está ao final do servizo de liña de transmisión trifásica, polo que é máis propenso a problemas de aumento.Limparon os postes e instalaron algúns equipos novos encima dos transformadores dos postes (creo que tamén son unha especie de supresor de sobretensións), o que realmente evitou que se queimase o fusible.Non sei se fixeron outras cousas na liña de transmisión, pero fagan o que fagan, funciona.
Todo isto ocorreu en 2015 e, desde entón, non atopamos ningún problema relacionado con subidas de tensión ou treboadas.
Resolver problemas de sobretensión ás veces non é doado.Hai que ter coidado e coidado para garantir que todos os problemas se teñan en conta na fiación e conexión.Merece a pena estudar a teoría detrás dos sistemas de posta a terra e as ondas de raios.É necesario comprender completamente os problemas de posta a terra dun punto único, gradientes de tensión e aumentos de potencial de terra durante avarías para tomar as decisións correctas durante o proceso de instalación.
John Marcon, CBTE CBRE, exerceu recentemente como enxeñeiro xefe interino na Victory Television Network (VTN) en Little Rock, Arkansas.Ten 27 anos de experiencia en transmisores de radio e televisión e outros equipos, ademais de exprofesor profesional de electrónica.É enxeñeiro de radiodifusión e televisión certificado pola SBE con licenciatura en enxeñaría electrónica e de comunicacións.
Para obter máis informes deste tipo e para estar ao día de todas as nosas noticias, funcións e análises líderes no mercado, rexístrese no noso boletín aquí.
Aínda que a FCC é a responsable da confusión inicial, a Media Bureau aínda ten que emitir un aviso ao titular da licenza
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UA.todos os dereitos reservados.Número de rexistro da empresa de Inglaterra e Gales 2008885.
Hora de publicación: 14-Xul-2021
