A proteção contra raios é um aspecto essencial das organizações que operam equipamentos elétricos sensíveis, especialmente na indústria de transmissão. Relacionado à primeira linha de defesa contra raios e picos de tensão está o sistema de aterramento. A menos que seja projetado e instalado corretamente, qualquer proteção de ondas não funcionará.
Um de nossos sites de transmissores de TV está localizado no topo de uma montanha de 900 pés de altura e é conhecido por experimentar picos de raios. Recentemente, fui designado para gerenciar todos os nossos sites de transmissores; Portanto, o problema foi passado para mim.
Um raio em 2015 causou uma queda de energia, e o gerador não parou de correr por dois dias consecutivos. Após a inspeção, descobri que o fusível do transformador de utilitário havia explodido. Percebi também que a tela LCD de transferência automática recém -instalada (ATS) está em branco. A câmera de segurança está danificada e o programa de vídeo do link de microondas está em branco.
Para piorar a situação, quando o poder da concessionária foi restaurado, o ATS explodiu. Para que voltemos ao ar, fui forçado a trocar de ATS manualmente. A perda estimada é superior a US $ 5.000.
Misteriosamente, o protetor de surto de 480V Lea Lea 480V não mostra sinais de trabalho. Isso despertou meu interesse porque deveria proteger todos os dispositivos no local de tais incidentes. Felizmente, o transmissor é bom.
Não há documentação para a instalação do sistema de aterramento; portanto, não consigo entender o sistema ou a haste de aterramento. Como pode ser visto na Figura 1, o solo no local é muito fino e o restante do solo abaixo é feito de rocha novaculita, como um isolador à base de sílica. Nesse terreno, as barras de terra usuais não funcionam, preciso determinar se elas instalaram uma haste de solo químico e se ainda está dentro de sua vida útil.
Existem muitos recursos sobre a medição da resistência ao solo na Internet. Para fazer essas medidas, escolhi o medidor de resistência ao solo Fluke 1625, como mostrado na Figura 2. É um dispositivo multifuncional que pode usar apenas a haste de solo ou conectar a bieta ao sistema para medição de aterramento. Além disso, existem notas de aplicação, que as pessoas podem seguir facilmente para obter resultados precisos. Este é um medidor caro, por isso alugamos um para fazer o trabalho.
Os engenheiros de transmissão estão acostumados a medir a resistência dos resistores e, apenas uma vez, obteremos o valor real. A resistência ao solo é diferente. O que estamos procurando é a resistência que o solo circundante fornecerá quando a corrente de surto passar.
Usei o método de “gota potencial” ao medir a resistência, cuja teoria é explicada na Figura 1 e na Figura 2. 3 a 5.
Na Figura 3, há uma haste de solo e de uma dada profundidade e uma pilha C com uma certa distância da haste do solo E. A fonte de tensão vs está conectada entre os dois, que gerará uma corrente e entre a pilha C e o haste moída. Usando um voltímetro, podemos medir a VM de tensão entre os dois. Quanto mais perto estiver de E, menor a VM de tensão se tornará. A VM é zero na haste do solo E. Por outro lado, quando medimos a tensão próxima da pilha C, a VM se torna alta. Na Equidade C, a VM é igual à fonte de tensão vs. Após a lei de Ohm, podemos usar a VM de tensão e o C atual causado pelo VS para obter a resistência ao solo da sujeira circundante.
Supondo que, por uma questão de discussão, a distância entre a haste do solo E e a pilha C é de 100 pés e a tensão é medida a cada 10 pés da haste do solo e da pilha C. Se você plotar os resultados, a curva de resistência deve parecer uma figura 4.
A parte mais achatada é o valor da resistência ao solo, que é o grau de influência da haste do solo. Além disso, faz parte da vasta terra, e as correntes de ondas não penetrarão mais. Considerando que a impedância está ficando cada vez maior neste momento, isso é compreensível.
Se a haste moída tiver 8 pés de comprimento, a distância da pilha C geralmente é ajustada a 100 pés e a parte plana da curva é de cerca de 62 pés. Mais detalhes técnicos não podem ser abordados aqui, mas podem ser encontrados na mesma nota de aplicação da Fluke Corp.
A configuração usando Fluke 1625 é mostrada na Figura 5. O medidor de resistência de aterramento de 1625 possui seu próprio gerador de tensão, que pode ler o valor de resistência diretamente do medidor; Não há necessidade de calcular o valor ohm.
A leitura é a parte mais fácil, e a parte difícil está impulsionando as apostas de tensão. Para obter uma leitura precisa, a haste de terra é desconectada do sistema de aterramento. Por razões de segurança, garantimos que não haja possibilidade de raio ou mau funcionamento no momento da conclusão, porque todo o sistema está flutuando no solo durante o processo de medição.
Figura 6: Sistema de Lyncole xit haste de aterramento. O fio desconectado mostrado não é o conector principal do sistema de aterramento de campo. Conectado principalmente no subsolo.
Olhando em volta, encontrei a haste de solo (Figura 6), que é de fato uma haste de solo química produzida pelos sistemas de lincol. A haste moída consiste em um orifício de 8 polegadas de diâmetro e 10 pés, cheio de uma mistura especial de argila chamada Lynconite. No meio deste orifício, há um tubo de cobre oco do mesmo comprimento com um diâmetro de 2 polegadas. A lynconite híbrida fornece resistência muito baixa para a haste de solo. Alguém me disse que, no processo de instalação desta haste, os explosivos foram usados para fazer buracos.
Uma vez implantada a tensão e as pilhas de corrente no solo, um fio é conectado de cada pilha ao medidor por sua vez, onde o valor da resistência é lido.
Recebi um valor de resistência ao solo de 7 ohms, o que é um bom valor. O Código Elétrico Nacional exige que o eletrodo de terra seja de 25 ohms ou menos. Devido à natureza sensível do equipamento, a indústria de telecomunicações geralmente requer 5 ohms ou menos. Outras grandes plantas industriais requerem menor resistência ao solo.
Como prática, sempre procuro conselhos e idéias de pessoas mais experientes nesse tipo de trabalho. Perguntei ao suporte técnico da Fluke sobre as discrepâncias em algumas das leituras que recebi. Eles disseram que às vezes as apostas podem não fazer um bom contato com o chão (talvez porque a rocha seja difícil).
Por outro lado, os sistemas de terra lincola, o fabricante de hastes de terra, afirmaram que a maioria das leituras é muito baixa. Eles esperam leituras mais altas. No entanto, quando leio artigos sobre hastes de terra, essa diferença ocorre. Um estudo que fazia medições todos os anos durante 10 anos constatou que 13-40% de suas leituras eram diferentes de outras leituras. Eles também usaram as mesmas barras de terra que usamos. Portanto, é importante concluir várias leituras.
Pedi a outro empreiteiro elétrico que instalasse uma conexão de fio de terra mais forte do edifício para a haste do solo para impedir o roubo de cobre no futuro. Eles também realizaram outra medição de resistência ao solo. No entanto, choveu alguns dias antes de eles tomarem a leitura e o valor que obtiveram foi ainda mais baixo que 7 ohms (eu fiz a leitura quando estava muito seca). A partir desses resultados, acredito que a haste do solo ainda está em boas condições.
Figura 7: Verifique as principais conexões do sistema de aterramento. Mesmo que o sistema de aterramento esteja conectado à haste do solo, um grampo pode ser usado para verificar a resistência do solo.
Mudei o supressor de surto de 480V para um ponto na linha após a entrada do serviço, ao lado do interruptor de desconexão principal. Costumava estar em um canto do edifício. Sempre que houver uma onda de raios, esse novo local coloca o supressor de surto em primeiro lugar. Segundo, a distância entre ela e a haste do solo deve ser o mais curta possível. No arranjo anterior, a ATS veio na frente de tudo e sempre assumia a liderança. Os fios trifásicos conectados ao supressor de surto e sua conexão de terra são mais curtos para reduzir a impedância.
Voltei novamente para investigar uma pergunta estranha, por que o supressor de ondas não funcionou quando o ATS explodiu durante o aumento dos raios. Desta vez, verifiquei completamente todas as conexões moídas e neutras de todos os painéis do disjuntor, geradores de backup e transmissores.
Descobri que falta a conexão do solo do painel do disjuntor principal! É também aqui que o supressor de ondas e o ATS estão aterrados (então essa também é a razão pela qual o supressor de ondas não funciona).
Foi perdido porque o ladrão de cobre cortou a conexão com o painel algum tempo antes da instalação do ATS. Os engenheiros anteriores repararam todos os fios do solo, mas não conseguiram restaurar a conexão de terra ao painel do disjuntor. O fio de corte não é fácil de ver porque está na parte traseira do painel. Corrigi essa conexão e o tornei mais seguro.
Um novo ATS trifásico 480V foi instalado e três núcleos toroidais de ferrita nautel foram usados na entrada trifásica do ATS para proteção adicional. Certifico -me de que o contador de supressores de surto também funcione para que saibamos quando ocorre um evento de surto.
Quando a temporada de tempestades chegou, tudo correu bem e o ATS estava funcionando bem. No entanto, o fusível do transformador de pólo ainda está soprando, mas desta vez o ATS e todos os outros equipamentos do edifício não são mais afetados pelo aumento.
Pedimos à empresa de energia que verifique o fusível soprado. Disseram-me que o site está no final do serviço de linha de transmissão trifásica, por isso é mais propenso a problemas de surto. Eles limparam os postes e instalaram alguns novos equipamentos em cima dos transformadores de pólos (acredito que eles também são algum tipo de supressor de ondas), o que realmente impediu que o fusível queimasse. Não sei se eles fizeram outras coisas na linha de transmissão, mas não importa o que façam, funciona.
Tudo isso aconteceu em 2015 e, desde então, não encontramos nenhum problema relacionado a surtos de tensão ou trovoadas.
A solução de problemas de tensão às vezes não é fácil. Deve -se tomar cuidado e aprofundado para garantir que todos os problemas sejam levados em consideração na fiação e na conexão. Vale a pena estudar a teoria por trás dos sistemas de aterramento e dos raios. É necessário entender completamente os problemas de aterramento de ponto único, gradientes de tensão e potencial de aterramento durante falhas, a fim de tomar as decisões corretas durante o processo de instalação.
John Marcon, CBTE CBRE, atuou recentemente como engenheiro -chefe interino da Victory Television Network (VTN) em Little Rock, Arkansas. Ele tem 27 anos de experiência em transmissores de transmissão de rádio e televisão e outros equipamentos e também é um ex -professor de eletrônica profissional. Ele é um engenheiro de transmissão e transmissão de televisão certificada pela SBE com um diploma de bacharel em engenharia eletrônica e de comunicação.
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Hora de postagem: Jul-14-2021
