Молниезащита является ключевым аспектом организаций, эксплуатирующих чувствительное электрооборудование, особенно в сфере телерадиовещания.Первой линией защиты от гроз и скачков напряжения является система заземления.Любая защита от перенапряжения не будет работать, если она не спроектирована и не установлена правильно.
Один из наших телевизионных передатчиков расположен на вершине горы высотой 900 футов и известен тем, что здесь случаются грозовые перенапряжения.Недавно мне поручили управлять всеми нашими передатчиками;поэтому проблема была передана мне.
Удар молнии в 2015 году вызвал отключение электроэнергии, и генератор не прекращал работу два дня подряд.При осмотре я обнаружил, что перегорел предохранитель сетевого трансформатора.Я также заметил, что недавно установленный ЖК-дисплей автоматического включения резерва (ATS) пуст.Камера наблюдения повреждена, а видеопрограмма по микроволновой линии пуста.
Что еще хуже, когда электроснабжение было восстановлено, АТС взорвалась.Чтобы мы могли выйти в повторный эфир, мне пришлось переключать АТС вручную.Предполагаемый ущерб составляет более 5000 долларов.
Загадочным образом трехфазный сетевой фильтр LEA на 480 В вообще не подает никаких признаков работы.Это вызвало у меня интерес, поскольку должно защитить все устройства на сайте от подобных инцидентов.К счастью, передатчик в порядке.
Документации по монтажу системы заземления нет, поэтому я не могу понять ни систему, ни заземляющий стержень.Как видно на рисунке 1, почва на участке очень тонкая, а остальная часть земли внизу состоит из новакулитовой породы, напоминающей изолятор на основе кремнезема.В этой местности обычные заземляющие стержни не подойдут, мне нужно определить, установили ли они химический заземляющий стержень и срок его службы еще не истек.
В Интернете есть много ресурсов по измерению сопротивления заземления.Для проведения этих измерений я выбрал измеритель сопротивления заземления Fluke 1625, как показано на рисунке 2. Это многофункциональное устройство, которое может использовать только заземляющий стержень или подключать заземляющий стержень к системе для измерения заземления.В дополнение к этому существуют примечания по применению, которым люди могут легко следовать, чтобы получить точные результаты.Это дорогой счетчик, поэтому мы арендовали его для выполнения работы.
Инженеры радиовещания привыкли измерять сопротивление резисторов, и только один раз мы получим фактическое значение.Сопротивление земли разное.Мы ищем сопротивление, которое будет оказывать окружающая земля при прохождении импульсного тока.
При измерении сопротивления я использовал метод «падения потенциала», теория которого пояснена на рис. 1 и рис. 2. 3–5.
На рисунке 3 имеется заземляющий стержень E заданной глубины и свая C, расположенная на определенном расстоянии от заземляющего стержня E. Между ними подключен источник напряжения VS, который будет генерировать ток E между сваей C и заземляющим стержнем E. заземляющий стержень.Используя вольтметр, мы можем измерить напряжение VM между ними.Чем ближе мы к Е, тем ниже становится напряжение VM.VM равен нулю на заземляющем стержне E. С другой стороны, когда мы измеряем напряжение вблизи столба C, VM становится высоким.В капитале C VM равен источнику напряжения VS.Следуя закону Ома, мы можем использовать напряжение VM и ток C, вызываемый VS, чтобы получить сопротивление заземления окружающей грязи.
Предположим, что для обсуждения расстояние между заземляющим стержнем E и сваей C составляет 100 футов, а напряжение измеряется каждые 10 футов от заземляющего стержня E до сваи C. Если вы построите график результатов, кривая сопротивления должна выглядеть так, как показано на рисунке. 4.
Самая плоская часть – это значение сопротивления заземления, которое представляет собой степень влияния заземляющего стержня.За ней находится часть огромной земли, и потоки тока больше не смогут проникнуть туда.Учитывая, что импеданс в это время становится все выше и выше, это понятно.
Если длина заземляющего стержня составляет 8 футов, расстояние до сваи C обычно устанавливается равным 100 футам, а плоская часть кривой составляет около 62 футов.Более подробные технические подробности здесь не приводятся, но их можно найти в тех же примечаниях к применению от Fluke Corp.
Установка с использованием Fluke 1625 показана на рисунке 5. Измеритель сопротивления заземления 1625 имеет собственный генератор напряжения, который может считывать значение сопротивления непосредственно с измерителя;нет необходимости рассчитывать сопротивление в Ом.
Чтение — это легкая часть, а трудная часть — это повышение напряжения.Для получения точных показаний заземляющий стержень отсоединяется от системы заземления.Из соображений безопасности мы гарантируем, что на момент завершения не возникнет вероятность возникновения молнии или неисправности, поскольку вся система во время процесса измерения плавает на земле.
Рисунок 6: Заземляющий стержень Lyncole System XIT.Показанный отсоединенный провод не является основным разъемом системы заземления возбуждения.В основном подключен под землей.
Осмотревшись, я нашел заземляющий стержень (рис. 6), который действительно представляет собой химический заземляющий стержень производства Lyncole Systems.Заземляющий стержень состоит из 10-футового отверстия диаметром 8 дюймов, заполненного специальной глиняной смесью под названием линконит.В середине этого отверстия находится полая медная трубка такой же длины и диаметром 2 дюйма.Гибридный линконит обеспечивает очень низкое сопротивление заземляющего стержня.Кто-то мне рассказал, что в процессе установки этого стержня использовалась взрывчатка, чтобы проделать отверстия.
После того как сваи напряжения и тока вживлены в землю, провод от каждой сваи поочередно подсоединяется к счетчику, где считывается значение сопротивления.
Я получил значение сопротивления заземления 7 Ом, что является хорошим значением.Национальный электротехнический кодекс требует, чтобы заземляющий электрод имел сопротивление 25 Ом или меньше.Из-за чувствительной природы оборудования в телекоммуникационной отрасли обычно требуется сопротивление 5 Ом или меньше.Другие крупные промышленные предприятия требуют более низкого сопротивления заземления.
Как правило, я всегда обращаюсь за советом и информацией к людям, которые более опытны в этом виде работы.Я обратился в службу технической поддержки Fluke по поводу расхождений в некоторых полученных мной показаниях.Они сказали, что иногда колья плохо соприкасаются с землей (возможно, потому, что камень твердый).
С другой стороны, компания Lyncole Ground Systems, производитель заземляющих стержней, заявила, что большинство показаний очень низкие.Они ожидают более высоких показателей.Однако, когда я читаю статьи о заземляющих стержнях, возникает эта разница.Исследование, в котором измерения проводились каждый год в течение 10 лет, показало, что 13–40% показаний отличались от других показаний.Они также использовали те же заземляющие стержни, что и мы.Поэтому важно выполнить несколько чтений.
Я попросил другого подрядчика по электромонтажу установить более прочное соединение заземляющего провода между зданием и заземляющим стержнем, чтобы предотвратить кражу меди в будущем.Они также провели еще одно измерение сопротивления заземления.Однако за несколько дней до того, как они сняли показания, шел дождь, и полученное значение было даже ниже 7 Ом (я снимал показания, когда было очень сухо).Судя по этим результатам, я считаю, что заземляющий стержень все еще в хорошем состоянии.
Рис. 7. Проверьте основные соединения системы заземления.Даже если система заземления подключена к заземляющему стержню, для проверки сопротивления заземления можно использовать зажим.
Я переместил ограничитель перенапряжения 480 В в точку линии после служебного входа, рядом с главным выключателем.Раньше оно было в углу здания.Всякий раз, когда возникает грозовой перенапряжение, в этом новом месте на первое место ставится ограничитель перенапряжения.Во-вторых, расстояние между ним и заземляющим стержнем должно быть как можно короче.В предыдущей схеме ATS шел впереди всех и всегда лидировал.Трехфазные провода, подключенные к ограничителю перенапряжения и его заземлению, сделаны короче для уменьшения импеданса.
Я снова вернулся, чтобы разобраться в странном вопросе, почему не сработал ограничитель перенапряжения, когда АТС взорвался во время грозового перенапряжения.На этот раз я тщательно проверил все соединения заземления и нейтрали всех панелей автоматических выключателей, резервных генераторов и передатчиков.
Я обнаружил, что заземление на панели главного выключателя отсутствует!Здесь также заземлены ограничитель перенапряжения и АВР (так что это также причина, по которой ограничитель перенапряжения не работает).
Он был утерян, потому что похититель меди оборвал соединение с панелью незадолго до установки АВР.Предыдущие инженеры отремонтировали все заземляющие провода, но восстановить заземляющее соединение с панелью выключателя им не удалось.Обрезанный провод нелегко увидеть, поскольку он находится на задней стороне панели.Я исправил это соединение и сделал его более безопасным.
Был установлен новый трехфазный АВР на 480 В, а для дополнительной защиты на трехфазном входе АВР были использованы три ферритовых тороидальных сердечника Nautel.Я проверяю, чтобы счетчик ограничителя перенапряжения также работал, чтобы мы знали, когда происходит событие перенапряжения.
Когда наступил сезон штормов, все прошло хорошо, и АТС работала хорошо.Однако предохранитель полюсного трансформатора все еще перегорает, но на этот раз АВР и все другое оборудование в здании больше не подвержено всплеску напряжения.
Просим энергокомпанию проверить перегоревший предохранитель.Мне сказали, что объект находится в конце трехфазной линии электропередачи, поэтому здесь больше подвержены проблемам с перенапряжением.Почистили столбы и установили поверх полюсных трансформаторов какое-то новое оборудование (полагаю, это еще и своего рода ограничитель перенапряжения), что действительно предотвратило сгорание предохранителя.Я не знаю, делали ли они что-то еще на линии передачи, но что бы они ни делали, это работает.
Все это произошло в 2015 году, и с тех пор мы не сталкивались с проблемами, связанными со скачками напряжения или грозами.
Решить проблемы со скачками напряжения иногда бывает непросто.Необходимо внимательно и тщательно следить за тем, чтобы все проблемы при проводке и подключении были учтены.Теория, лежащая в основе систем заземления и грозовых перенапряжений, заслуживает изучения.Необходимо полностью понимать проблемы одноточечного заземления, градиентов напряжения и повышения потенциала земли при замыканиях, чтобы принимать правильные решения в процессе монтажа.
Джон Маркон, CBTE CBRE, недавно работал исполняющим обязанности главного инженера телевизионной сети Victory (VTN) в Литл-Роке, штат Арканзас.Он имеет 27-летний опыт работы с передатчиками радио- и телевещания и другим оборудованием, а также в прошлом был профессиональным учителем электроники.Он является сертифицированным SBE инженером телерадиовещания и телевещания со степенью бакалавра в области электроники и связи.
Чтобы получить больше таких отчетов, а также быть в курсе всех наших ведущих новостей на рынке, функций и анализа, подпишитесь на нашу рассылку новостей здесь.
Хотя FCC несет ответственность за первоначальную путаницу, Медиа-бюро все равно должно вынести предупреждение лицензиату.
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, Амбери, Бат BA1 1UA.все права защищены.Регистрационный номер компании в Англии и Уэльсе 2008885.
Время публикации: 14 июля 2021 г.
