번개 보호는 특히 방송 산업에서 민감한 전기 장비를 운영하는 조직의 핵심 측면입니다. 번개 및 전압 서지에 대한 첫 번째 방어선과 관련하여 접지 시스템입니다. 올바르게 설계 및 설치되지 않으면 서지 보호는 작동하지 않습니다.
우리의 TV 송신기 사이트 중 하나는 900 피트 높이의 산 꼭대기에 위치하고 있으며 번개 급증으로 유명합니다. 최근에 모든 송신기 사이트를 관리하도록 지정되었습니다. 그러므로 문제가 나에게 전달되었습니다.
2015 년 번개로 파업으로 인해 정전이 발생했으며 발전기는 2 일 연속 달리기를 중단하지 않았습니다. 검사하자마자 유틸리티 변압기 퓨즈가 날아 갔다는 것을 알았습니다. 또한 새로 설치된 자동 전송 스위치 (ATS) LCD 디스플레이가 비어 있음을 알았습니다. 보안 카메라가 손상되었으며 마이크로파 링크의 비디오 프로그램은 비어 있습니다.
설상가상으로, 유틸리티 파워가 복원되면 ATS가 폭발했습니다. 우리가 다시 공고하기 위해, 나는 수동으로 ATS를 전환해야했다. 추정 손실은 $ 5,000 이상입니다.
신비하게도, LEA 3 단계 480V 서지 보호기는 전혀 작동하지 않는 징후를 보이지 않습니다. 이것은 해당 사건으로부터 사이트의 모든 장치를 보호해야하기 때문에 내 관심을 불러 일으켰습니다. 고맙게도 송신기가 좋습니다.
접지 시스템의 설치에 대한 문서가 없으므로 시스템이나 접지로드를 이해할 수 없습니다. 그림 1에서 알 수 있듯이, 현장의 토양은 매우 얇고 아래의 나머지지면은 실리카 기반 절연체와 같은 Novaculite 암석으로 만들어집니다. 이 지형에서는 일반적인 접지 막대가 작동하지 않으며 화학적 접지 막대를 설치했는지 여부와 여전히 유용한 수명 내에 있는지 확인해야합니다.
인터넷의지면 저항 측정에 대한 많은 리소스가 있습니다. 이러한 측정을하기 위해 그림 2와 같이 Fluke 1625 지상 저항계를 선택했습니다.지면 막대 만 사용하거나 접지 측정을 위해 시스템에 연결할 수있는 다기능 장치입니다. 이 외에도 응용 프로그램 노트가 있으며, 사람들은 정확한 결과를 얻기 위해 쉽게 따라갈 수 있습니다. 이것은 비싼 미터이므로 우리는 일을하기 위해 임대했습니다.
방송 엔지니어는 저항의 저항을 측정하는 데 익숙하며 한 번만 실제 가치를 얻게됩니다. 지면 저항은 다릅니다. 우리가 찾고있는 것은 서지 전류가 통과 할 때 주변 땅이 제공 할 저항입니다.
저항을 측정 할 때“전위 강하”방법을 사용했으며, 이론은 그림 1과 그림 2. 3 ~ 5에 설명되어 있습니다.
그림 3에는지면로드 E로부터 일정 거리가있는 주어진 깊이의 접지로드 e 및 파이프 C가 있습니다. 전압 소스 대 전압 소스는 둘 사이에 연결되어 있으며, 이는 파일 C와 사이의 전류를 생성합니다. 지상 막대. 전압계를 사용하여 둘 사이의 전압 VM을 측정 할 수 있습니다. 우리가 e에 가까워 질수록 전압 VM이 낮아집니다. VM은 지상 막대 E에서 0입니다. 반면에, 파일 C에 가까운 전압을 측정하면 VM이 높아집니다. 지분 C에서 VM은 전압 소스와 동일합니다. OHM의 법칙에 따라 VS로 인한 전압 VM과 현재 C를 사용하여 주변 먼지의지면 저항을 얻을 수 있습니다.
논의를 위해지면 막대 E와 파일 C 사이의 거리는 100 피트이며,지면 막대 E에서 파일 C까지 10 피트마다 전압이 측정됩니다. 결과를 플로팅하면 저항 곡선이 그림처럼 보일 것입니다. 4.
가장 구한 부분은지면 저항의 가치이며, 이는지면 막대의 영향 정도입니다. 그 너머에는 광대 한 지구의 일부가 있으며 서지 전류는 더 이상 침투하지 않습니다. 현재 임피던스가 점점 높아지고 있다는 점을 고려하면 이해할 수 있습니다.
지면 막대의 길이가 8 피트 인 경우, 파일 C의 거리는 일반적으로 100 피트로 설정되고 곡선의 평평한 부분은 약 62 피트입니다. 더 많은 기술적 인 세부 사항은 여기에서 다룰 수 없지만 Fluke Corp의 동일한 응용 프로그램 노트에서 찾을 수 있습니다.
Fluke 1625를 사용한 설정은 그림 5에 나와 있습니다. 1625 접지 저항계는 자체 전압 생성기를 가지며, 이는 미터에서 직접 저항 값을 읽을 수 있습니다. 옴 값을 계산할 필요가 없습니다.
독서는 쉬운 부분이며 어려운 부분은 전압 스테이크를 주도하는 것입니다. 정확한 판독 값을 얻기 위해 접지로드는 접지 시스템에서 분리됩니다. 안전상의 이유로, 우리는 측정 과정에서 전체 시스템이지면에 떠 오르기 때문에 완료시 번 번개 또는 오작동 가능성이 없도록합니다.
그림 6 : Lyncole System XIT Ground Rod. 표시된 분리 된 와이어는 필드 접지 시스템의 주요 커넥터가 아닙니다. 주로 지하에 연결되었습니다.
주위를 둘러 보면, 나는 그라운드 막대 (그림 6)를 발견했습니다. 이것은 실제로 Lyncole Systems에서 생산하는 화학적 접지로드입니다. 접지로드는 Lynconite라는 특수 점토 혼합물로 채워진 8 인치 직경의 10 피트 구멍으로 구성됩니다. 이 구멍의 중간에는 직경이 2 인치 인 동일한 길이의 중공 구리 튜브가 있습니다. 하이브리드 Lynconite는 지상 막대에 대해 매우 낮은 저항을 제공합니다. 누군가이 막대를 설치하는 과정에서 폭발물은 구멍을 만드는 데 사용되었다고 말했습니다.
전압 및 전류 파일이지면에 이식되면, 와이어는 각 파일에서 미터로 연결되어 저항 값이 읽습니다.
나는지면 저항 값이 7 옴을 얻었습니다. 좋은 값입니다. 국가 전기 코드는지면 전극이 25 옴 이하이어야합니다. 장비의 민감한 특성으로 인해 통신 산업은 일반적으로 5 옴 이하가 필요합니다. 다른 대형 산업 공장은 더 낮은지면 저항이 필요합니다.
실제로, 나는 항상 이런 유형의 일에 더 많은 경험이있는 사람들로부터 조언과 통찰력을 찾고 있습니다. 나는 내가 얻은 일부 독서에서 불일치에 대해 Fluke 기술 지원을 물었다. 그들은 때때로 스테이크가 땅과 잘 접촉하지 않을 수도 있다고 말했다 (아마도 바위가 단단하기 때문에).
반면, 그라운드로드 제조업체 인 Lyncole Ground Systems는 대부분의 판독 값이 매우 낮다고 말했습니다. 그들은 더 높은 독서를 기대합니다. 그러나 그라운드로드에 관한 기사를 읽으면이 차이가 발생합니다. 매년 10 년 동안 측정 한 연구에 따르면 판독 값의 13-40%가 다른 판독 값과 다릅니다. 그들은 또한 우리가 사용한 것과 동일한 접지 막대를 사용했습니다. 따라서 여러 판독 값을 완료하는 것이 중요합니다.
나는 다른 전기 계약자에게 건물에서지면 막대로 더 강력한 접지선 연결을 설치하여 나중에 구리 도난을 방지하도록 요청했습니다. 그들은 또한 또 다른지면 저항 측정을 수행했습니다. 그러나 독서를하기 전에 며칠 동안 비가 내렸고 그들이 얻은 가치는 7 옴보다 낮았습니다 (매우 건조했을 때 독서를했습니다). 이 결과에서, 나는지면 막대가 여전히 양호하다고 생각합니다.
그림 7 : 접지 시스템의 주요 연결을 점검하십시오. 접지 시스템이 접지로드에 연결되어 있어도 클램프를 사용하여지면 저항을 확인할 수 있습니다.
480V Surge Suppressor를 서비스 입구 후 기본 연결 해제 스위치 옆에 한 지점으로 옮겼습니다. 예전에는 건물의 구석에있었습니다. 번개가 서지 않을 때 마다이 새로운 위치는 서지 억제기를 처음으로 만듭니다. 둘째,지면 막대 사이의 거리는 가능한 한 짧아야합니다. 이전 배치에서 ATS는 모든 것 앞에 와서 항상 주도권을 잡았습니다. 서지 억제제에 연결된 3 상 와이어와 그 접지 연결은 임피던스를 줄이기 위해 짧아집니다.
나는 ATS가 번개 급증하는 동안 폭발했을 때 왜 서지 억제자가 작동하지 않았는지 이상한 질문을 조사하기 위해 다시 돌아갔다. 이번에는 모든 회로 차단기 패널, 백업 발전기 및 송신기의 모든 접지 및 중립 연결을 철저히 확인했습니다.
메인 회로 차단기 패널의 접지 연결이 누락 된 것을 발견했습니다! 이것은 또한 서지 억제기와 ATS가 접지되는 곳이기도합니다 (따라서 서지 억제기가 작동하지 않는 이유이기도합니다).
구리 도둑이 ATS가 설치되기 전에 언젠가 패널과의 연결을 자르기 때문에 손실되었습니다. 이전 엔지니어는 모든 지상 전선을 수리했지만 회로 차단기 패널에 대한 접지 연결을 복원 할 수 없었습니다. 컷 와이어는 패널 뒷면에 있기 때문에 쉽게 볼 수 없습니다. 이 연결을 수정하고 더 안전하게 만들었습니다.
새로운 3 상 480V ATS가 설치되었고, 3 개의 Nautel 페라이트 토로이드 코어가 ATS의 3 상 입력에 사용되었다. Surge Supressor 카운터도 작동하여 서지 이벤트가 발생할 때 알 수 있도록 작동합니다.
폭풍 시즌이 왔을 때 모든 것이 잘되었고 ATS는 잘 진행되었습니다. 그러나 극 변압기 퓨즈는 여전히 불고 있지만 이번에는 건물의 ATS 및 기타 모든 장비가 더 이상 서지의 영향을받지 않습니다.
우리는 전력 회사에 날아간 퓨즈를 확인하도록 요청합니다. 사이트가 3 상 변속기 라인 서비스의 끝에 있다고 들었으므로 문제가 발생하기 쉽습니다. 그들은 극을 청소하고 극 변압기 위에 새로운 장비를 설치했습니다 (나는 또한 일종의 서지 억제제라고 생각합니다). 전송 라인에서 다른 일을했는지는 모르겠지만, 그들이 무엇을하든 그것은 작동합니다.
이 모든 것은 2015 년에 일어 났으며 그 이후로 전압 서지 또는 뇌우와 관련된 문제는 발생하지 않았습니다.
전압 서지 문제를 해결하는 것은 때로는 쉽지 않습니다. 배선 및 연결에서 모든 문제가 고려되도록주의를 기울여야합니다. 접지 시스템과 번개 급증의 이론은 공부할 가치가 있습니다. 설치 프로세스 중에 올바른 결정을 내리기 위해 결함 중에 단일 지점 접지, 전압 구배 및 접지 전위의 문제를 완전히 이해해야합니다.
CBTE CBRE의 John Marcon은 최근 아칸소 주 리틀 록에서 VICTORY TVISION Network (VTN)에서 연기 수석 엔지니어로 재직했습니다. 그는 라디오 및 텔레비전 방송 송신기 및 기타 장비에서 27 년간의 경험을 가지고 있으며 전 전문 전자 교사이기도합니다. 그는 전자 및 통신 엔지니어링 학사 학위를 가진 SBE 인증 방송 및 텔레비전 방송 엔지니어입니다.
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후 시간 : Jul-14-2021
