Protecția împotriva trăsnetului este un aspect cheie al organizațiilor care operează echipamente electrice sensibile, în special în industria de radiodifuziune.Legat de prima linie de apărare împotriva fulgerelor și a supratensiunii este sistemul de împământare.Dacă nu este proiectată și instalată corect, orice protecție la supratensiune nu va funcționa.
Unul dintre site-urile noastre de emițător TV este situat pe vârful unui munte înalt de 900 de picioare și este cunoscut pentru că se confruntă cu supratensiuni fulgerătoare.Am fost de curând desemnat să gestionez toate site-urile noastre de transmisie;prin urmare, problema mi-a fost transmisă.
Un fulger în 2015 a provocat o întrerupere a curentului, iar generatorul nu a încetat să funcționeze timp de două zile consecutive.La inspecție, am constatat că siguranța transformatorului de utilitate s-a ars.De asemenea, am observat că afișajul LCD nou instalat al comutatorului de transfer automat (ATS) este gol.Camera de securitate este deteriorată, iar programul video de la legătura cu microunde este gol.
Pentru a înrăutăți lucrurile, când s-a restabilit curentul de utilitate, ATS-ul a explodat.Pentru ca noi să reaerăm, am fost forțat să comut manual ATS.Pierderea estimată este de peste 5.000 de dolari.
În mod misterios, protectorul de supratensiune LEA trifazat de 480 V nu arată deloc semne de funcționare.Acest lucru mi-a trezit interesul pentru că ar trebui să protejeze toate dispozitivele din site de astfel de incidente.Din fericire, emițătorul este bun.
Nu există documentație pentru instalarea sistemului de împământare, așa că nu pot înțelege sistemul sau tija de împământare.După cum se poate observa din figura 1, solul de pe amplasament este foarte subțire, iar restul pământului de dedesubt este format din rocă Novaculită, ca un izolator pe bază de silice.Pe acest teren, tijele obișnuite de împământare nu vor funcționa, trebuie să stabilesc dacă au instalat o tijă de împământare chimică și dacă se află încă în perioada de viață utilă.
Există o mulțime de resurse despre măsurarea rezistenței la sol pe Internet.Pentru a efectua aceste măsurători, am ales contorul de rezistență la pământ Fluke 1625, așa cum se arată în Figura 2. Este un dispozitiv multifuncțional care poate folosi doar tija de împământare sau poate conecta tija de împământare la sistem pentru măsurarea împământului.În plus, există note de aplicație, pe care oamenii le pot urma cu ușurință pentru a obține rezultate precise.Acesta este un contor scump, așa că am închiriat unul pentru a face treaba.
Inginerii de difuzare sunt obișnuiți să măsoare rezistența rezistențelor și o singură dată vom obține valoarea reală.Rezistența la sol este diferită.Ceea ce căutăm este rezistența pe care o va oferi pământul înconjurător atunci când trece curentul de supratensiune.
Am folosit metoda „căderii potențiale” la măsurarea rezistenței, a cărei teorie este explicată în Figura 1 și Figura 2. 3 până la 5.
În figura 3, există o tijă de împământare E de o adâncime dată și o grămadă C la o anumită distanță de tija de împământare E. Sursa de tensiune VS este conectată între cele două, care va genera un curent E între grămada C și tija de pământ.Folosind un voltmetru, putem măsura tensiunea VM între cele două.Cu cât suntem mai aproape de E, cu atât tensiunea VM scade.VM este zero la tija de împământare E. Pe de altă parte, când măsurăm tensiunea aproape de grămada C, VM devine ridicată.La echitatea C, VM este egal cu sursa de tensiune VS.Urmând legea lui Ohm, putem folosi tensiunea VM și curentul C cauzat de VS pentru a obține rezistența la pământ a murdăriei din jur.
Presupunând că, de dragul discuției, distanța dintre tija de împământare E și grămada C este de 100 de picioare, iar tensiunea este măsurată la fiecare 10 picioare de la tija de împământare E la grămada C. Dacă trasați rezultatele, curba de rezistență ar trebui să arate ca figura 4.
Cea mai plată parte este valoarea rezistenței la pământ, care este gradul de influență al tijei de împământare.Dincolo de aceasta este o parte din vastul pământ, iar curenții de supratensiune nu vor mai pătrunde.Având în vedere că impedanța este din ce în ce mai mare în acest moment, acest lucru este de înțeles.
Dacă tija de împământare are 8 picioare lungime, distanța grămezii C este de obicei setată la 100 de picioare, iar partea plată a curbei este de aproximativ 62 de picioare.Mai multe detalii tehnice nu pot fi acoperite aici, dar pot fi găsite în aceeași notă de aplicație de la Fluke Corp.
Configurarea folosind Fluke 1625 este prezentată în Figura 5. Contorul de rezistență de împământare 1625 are propriul generator de tensiune, care poate citi valoarea rezistenței direct de la contor;nu este necesar să se calculeze valoarea ohmului.
Citirea este partea ușoară, iar partea dificilă este conducerea mizei de tensiune.Pentru a obține o citire precisă, tija de împământare este deconectată de la sistemul de împământare.Din motive de siguranță, ne asigurăm că nu există nicio posibilitate de fulger sau defecțiuni la momentul finalizării, deoarece întregul sistem plutește pe sol în timpul procesului de măsurare.
Figura 6: Tija de împământare Lyncole System XIT.Cablul deconectat prezentat nu este conectorul principal al sistemului de împământare.Conectat în principal subteran.
Privind în jur, am găsit tija de împământare (Figura 6), care este într-adevăr o tijă de împământare chimică produsă de Lyncole Systems.Tija de pământ constă dintr-o gaură cu diametrul de 8 inci și 10 picioare umplută cu un amestec special de argilă numit Lynconite.În mijlocul acestei găuri se află un tub gol din cupru de aceeași lungime cu un diametru de 2 inci.Hybridul Lynconite oferă o rezistență foarte scăzută pentru tija de împământare.Cineva mi-a spus că în procesul de instalare a acestei tije s-au folosit explozivi pentru a face găuri.
Odată ce pilele de tensiune și curent sunt implantate în pământ, se conectează pe rând un fir de la fiecare grămadă la contor, unde se citește valoarea rezistenței.
Am o valoare a rezistenței la pământ de 7 ohmi, ceea ce este o valoare bună.Codul electric național cere ca electrodul de împământare să fie de 25 ohmi sau mai puțin.Datorită naturii sensibile a echipamentului, industria telecomunicațiilor necesită de obicei 5 ohmi sau mai puțin.Alte instalații industriale mari necesită rezistență la sol mai mică.
Ca practică, caut întotdeauna sfaturi și perspective de la oameni care au mai multă experiență în acest tip de muncă.Am întrebat asistența tehnică Fluke despre discrepanțele din unele dintre citirile pe care le-am primit.Ei au spus că uneori țărușii pot să nu aibă un contact bun cu solul (poate pentru că stânca este tare).
Pe de altă parte, Lyncole Ground Systems, producătorul de tije de împământare, a declarat că majoritatea citirilor sunt foarte scăzute.Ei se așteaptă la citiri mai mari.Totuși, când citesc articole despre tijele de pământ, apare această diferență.Un studiu care a efectuat măsurători în fiecare an timp de 10 ani a constatat că 13-40% dintre citirile lor erau diferite de alte citiri.Au folosit și aceleași tije de pământ pe care le-am folosit noi.Prin urmare, este important să completați mai multe lecturi.
Am cerut unui alt antreprenor electric să instaleze o conexiune mai puternică a firului de împământare de la clădire la tija de împământare pentru a preveni furtul de cupru în viitor.De asemenea, au efectuat o altă măsurătoare a rezistenței la sol.Cu toate acestea, a plouat cu câteva zile înainte de a lua citirea și valoarea pe care au primit-o a fost chiar mai mică de 7 ohmi (eu am luat citirea când era foarte uscat).Din aceste rezultate cred ca tija de pamant este inca in stare buna.
Figura 7: Verificați conexiunile principale ale sistemului de împământare.Chiar dacă sistemul de împământare este conectat la tija de împământare, poate fi folosită o clemă pentru a verifica rezistența la pământ.
Am mutat supresorul de supratensiune de 480V într-un punct din linie după intrarea în serviciu, lângă întrerupătorul principal de deconectare.Odinioară era într-un colț al clădirii.Ori de câte ori există o supratensiune fulgerătoare, această nouă locație pune supresorul de supratensiune pe primul loc.În al doilea rând, distanța dintre acesta și tija de împământare ar trebui să fie cât mai scurtă posibil.În aranjamentul anterior, ATS a venit în fața tuturor și a preluat întotdeauna conducerea.Firele trifazate conectate la supresorul de supratensiune și conexiunea la masă a acestuia sunt scurtate pentru a reduce impedanța.
M-am întors din nou pentru a investiga o întrebare ciudată, de ce supresorul de supratensiune nu a funcționat când ATS a explodat în timpul fulgerului.De data aceasta, am verificat cu atenție toate conexiunile la pământ și neutru ale tuturor panourilor întrerupătoarelor, generatoarelor de rezervă și transmițătorilor.
Am constatat că lipsește conexiunea la masă a panoului întreruptorului principal!Tot aici sunt împământate supresorul de supratensiune și ATS (deci acesta este și motivul pentru care supresorul de supratensiune nu funcționează).
S-a pierdut deoarece hoțul de cupru a întrerupt conexiunea la panou cu ceva timp înainte de instalarea ATS.Inginerii anteriori au reparat toate firele de împământare, dar nu au putut restabili conexiunea de masă la panoul întreruptorului.Firul tăiat nu este ușor de văzut deoarece se află pe spatele panoului.Am reparat această conexiune și am făcut-o mai sigură.
A fost instalat un nou ATS trifazat de 480V și trei miezuri toroidale de ferită Nautel au fost utilizate la intrarea trifazată a ATS pentru protecție suplimentară.Mă asigur că și contorul de supresor de supratensiune funcționează, astfel încât să știm când are loc un eveniment de supratensiune.
Când a venit sezonul furtunilor, totul a mers bine și ATS-ul mergea bine.Cu toate acestea, siguranța transformatorului stâlpului încă ard, dar de data aceasta ATS și toate celelalte echipamente din clădire nu mai sunt afectate de supratensiune.
Solicităm companiei electrice să verifice siguranța arsă.Mi s-a spus că amplasamentul se află la sfârșitul serviciului de linie de transmisie trifazată, deci este mai predispus la probleme de supratensiune.Au curățat stâlpii și au instalat niște echipamente noi deasupra transformatoarelor de stâlpi (cred că sunt și un fel de supresor de supratensiune), ceea ce a împiedicat cu adevărat siguranța să ardă.Nu știu dacă au făcut alte lucruri pe linia de transmisie, dar indiferent ce ar face, funcționează.
Toate acestea s-au întâmplat în 2015, iar de atunci nu am mai întâmpinat probleme legate de supratensiuni sau furtuni.
Rezolvarea problemelor de supratensiune nu este uneori ușoară.Trebuie avut grijă și amănunțit pentru a vă asigura că toate problemele sunt luate în considerare la cablare și conectare.Teoria din spatele sistemelor de împământare și a supratensiunilor de fulger merită studiată.Este necesar să înțelegem pe deplin problemele legate de împământare într-un singur punct, gradienții de tensiune și creșterea potențialului de masă în timpul defecțiunilor pentru a lua deciziile corecte în timpul procesului de instalare.
John Marcon, CBTE CBRE, a ocupat recent funcția de inginer șef interimar la Victory Television Network (VTN) din Little Rock, Arkansas.Are 27 de ani de experiență în emițătoare și alte echipamente de radio și televiziune și este, de asemenea, un fost profesor profesionist de electronică.Este un inginer de emisii și televiziune certificat SBE, cu o diplomă de licență în inginerie electronică și comunicații.
Pentru mai multe astfel de rapoarte și pentru a fi la curent cu toate știrile, funcțiile și analizele noastre lider pe piață, vă rugăm să vă înscrieți la buletinul nostru informativ aici.
Deși FCC este responsabilă pentru confuzia inițială, Biroul Media mai are un avertisment care trebuie emis titularului licenței
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UA.toate drepturile rezervate.Numărul de înregistrare a companiei din Anglia și Țara Galilor 2008885.
Ora postării: 14-iul-2021
