Ochrana pred bleskom je kľúčovým aspektom organizácií prevádzkujúcich citlivé elektrické zariadenia, najmä v odvetví vysielania.S prvou líniou obrany pred bleskom a prepätím súvisí uzemňovací systém.Ak nie je správne navrhnutá a nainštalovaná, žiadna prepäťová ochrana nebude fungovať.
Jedna z našich staníc televíznych vysielačov sa nachádza na vrchole 900 stôp vysokej hory a je známa tým, že zažíva rázy bleskov.Nedávno som bol poverený správou všetkých našich vysielacích staníc;preto sa problém preniesol na mňa.
Úder blesku v roku 2015 spôsobil výpadok elektriny a generátor neprestal bežať dva dni po sebe.Pri kontrole som zistil, že vyhorela poistka sieťového transformátora.Tiež som si všimol, že novo nainštalovaný LCD displej automatického prenosu (ATS) je prázdny.Bezpečnostná kamera je poškodená a videoprogram z mikrovlnného spojenia je prázdny.
Aby toho nebolo málo, po obnovení dodávky elektrickej energie ATS explodoval.Aby sme sa prevzdušnili, bol som nútený prepnúť ATS manuálne.Odhadovaná škoda je viac ako 5000 dolárov.
Je záhadou, že trojfázová prepäťová ochrana LEA 480 V nevykazuje žiadne známky fungovania.To vzbudilo môj záujem, pretože by to malo chrániť všetky zariadenia na stránke pred takýmito incidentmi.Našťastie je vysielač dobrý.
Neexistuje žiadna dokumentácia na inštaláciu uzemňovacieho systému, takže nerozumiem systému ani uzemňovacej tyči.Ako je možné vidieť na obrázku 1, pôda na mieste je veľmi tenká a zvyšok pôdy pod ňou je vyrobený z novakulitovej horniny, podobne ako izolátor na báze oxidu kremičitého.V tomto teréne bežné zemniace tyče nebudú fungovať, potrebujem zistiť, či majú nainštalovanú chemickú uzemňovaciu tyč a či je ešte v dobe životnosti.
Na internete je veľa zdrojov o meraní zemného odporu.Na vykonanie týchto meraní som si vybral merač zemného odporu Fluke 1625, ako je znázornené na obrázku 2. Je to multifunkčné zariadenie, ktoré môže používať iba uzemňovaciu tyč alebo pripojiť uzemňovaciu tyč k systému na meranie uzemnenia.Okrem toho existujú poznámky k aplikácii, ktoré môžu ľudia ľahko sledovať, aby získali presné výsledky.Je to drahý merač, takže sme si jeden prenajali, aby sme to urobili.
Vysielací inžinieri sú zvyknutí merať odpor rezistorov a iba raz dostaneme skutočnú hodnotu.Zemný odpor je iný.To, čo hľadáme, je odpor, ktorý poskytne okolitá zem pri prechode nárazového prúdu.
Pri meraní odporu som použil metódu „potenciálneho poklesu“, ktorej teória je vysvetlená na obrázku 1 a obrázku 2. 3 až 5.
Na obrázku 3 je uzemňovacia tyč E danej hĺbky a hromada C v určitej vzdialenosti od uzemňovacej tyče E. Medzi nimi je zapojený zdroj napätia VS, ktorý bude generovať prúd E medzi hromadou C a zemná tyč.Pomocou voltmetra môžeme merať napätie VM medzi nimi.Čím bližšie sme k E, tým nižšie je napätie VM.VM je nula na uzemňovacej tyči E. Na druhej strane, keď nameriame napätie blízko hromady C, VM sa zvýši.Pri akciovom C sa VM rovná zdroju napätia VS.Podľa Ohmovho zákona môžeme použiť napätie VM a prúd C spôsobený VS na získanie zemného odporu okolitých nečistôt.
Za predpokladu, že kvôli diskusii je vzdialenosť medzi uzemňovacou tyčou E a hromadou C 100 stôp a napätie sa meria každých 10 stôp od uzemňovacej tyče E po hromadu C. Ak zakreslíte výsledky, krivka odporu by mala vyzerať ako na obrázku 4.
Najplochejšia časť je hodnota zemného odporu, čo je miera vplyvu uzemňovacej tyče.Za tým je časť obrovskej zeme a nárazové prúdy už nepreniknú.Vzhľadom na to, že impedancia je v súčasnosti stále vyššia a vyššia, je to pochopiteľné.
Ak je zemná tyč dlhá 8 stôp, vzdialenosť hromady C je zvyčajne nastavená na 100 stôp a plochá časť krivky je približne 62 stôp.Viac technických podrobností tu nie je možné uviesť, možno ich však nájsť v rovnakej aplikačnej poznámke od spoločnosti Fluke Corp.
Nastavenie pomocou Fluke 1625 je znázornené na obrázku 5. Merač odporu uzemnenia 1625 má vlastný generátor napätia, ktorý dokáže odčítať hodnotu odporu priamo z merača;nie je potrebné vypočítať hodnotu ohmov.
Čítanie je tá ľahšia časť a ťažšia časť je podnecovanie napätia.Aby sa získal presný údaj, uzemňovacia tyč je odpojená od uzemňovacieho systému.Z bezpečnostných dôvodov dbáme na to, aby v čase dokončenia nedošlo k blesku alebo poruche, pretože celý systém počas procesu merania pláva na zemi.
Obrázok 6: Uzemňovacia tyč Lyncole System XIT.Zobrazený odpojený vodič nie je hlavným konektorom systému uzemnenia poľa.Prepojené hlavne pod zemou.
Keď som sa rozhliadol, našiel som uzemňovaciu tyč (obrázok 6), čo je skutočne chemická uzemňovacia tyč vyrobená spoločnosťou Lyncole Systems.Zemná tyč pozostáva z 8-palcového priemeru a 10-stopového otvoru vyplneného špeciálnou ílovou zmesou nazývanou Lynconite.V strede tohto otvoru je dutá medená trubica rovnakej dĺžky s priemerom 2 palce.Hybridný Lynconite poskytuje veľmi nízky odpor brúsenej tyči.Niekto mi povedal, že v procese inštalácie tejto tyče boli použité výbušniny na vytvorenie dier.
Akonáhle sú hromady napätia a prúdu implantované do zeme, z každej hromady sa postupne pripojí vodič k meraču, kde sa odčíta hodnota odporu.
Dostal som hodnotu zemného odporu 7 ohmov, čo je dobrá hodnota.Národný elektrický kód vyžaduje, aby mala uzemňovacia elektróda 25 ohmov alebo menej.Vzhľadom na citlivú povahu zariadenia, telekomunikačný priemysel zvyčajne vyžaduje 5 ohmov alebo menej.Iné veľké priemyselné závody vyžadujú nižší odpor pôdy.
Ako prax vždy hľadám rady a postrehy od ľudí, ktorí sú skúsenejší v tomto type práce.Spýtal som sa technickej podpory Fluke na nezrovnalosti v niektorých nameraných údajoch, ktoré som dostal.Povedali, že niekedy kolíky nemusia mať dobrý kontakt so zemou (možno preto, že skala je tvrdá).
Na druhej strane, Lyncole Ground Systems, výrobca uzemňovacích tyčí, uviedol, že väčšina nameraných hodnôt je veľmi nízka.Očakávajú vyššie hodnoty.Keď však čítam články o zemných tyčiach, tento rozdiel nastáva.Štúdia, ktorá robila merania každý rok po dobu 10 rokov, zistila, že 13-40% ich nameraných hodnôt sa líšilo od ostatných meraní.Použili tiež rovnaké uzemňovacie tyče, aké sme použili my.Preto je dôležité vykonať viacnásobné čítanie.
Požiadal som iného dodávateľa elektrickej energie, aby nainštaloval silnejšie spojenie uzemňovacieho vodiča z budovy s uzemňovacou tyčou, aby sa zabránilo krádeži medi v budúcnosti.Vykonali aj ďalšie meranie zemného odporu.Niekoľko dní pred meraním však pršalo a hodnota, ktorú dostali, bola dokonca nižšia ako 7 ohmov (odčítanie som urobil, keď bolo veľmi sucho).Z týchto výsledkov sa domnievam, že brúsená tyč je stále v dobrom stave.
Obrázok 7: Skontrolujte hlavné pripojenia uzemňovacieho systému.Aj keď je uzemňovací systém pripojený k uzemňovacej tyči, na kontrolu zemného odporu možno použiť svorku.
Premiestnil som prepäťovú ochranu 480 V na miesto v rade za servisným vchodom, vedľa hlavného vypínača.Kedysi to bolo v rohu budovy.Vždy, keď dôjde k prepätiu blesku, toto nové umiestnenie dáva na prvé miesto tlmič prepätia.Po druhé, vzdialenosť medzi ním a uzemňovacou tyčou by mala byť čo najkratšia.V predchádzajúcom usporiadaní sa ATS postavilo pred všetko a vždy sa ujalo vedenia.Trojfázové vodiče pripojené k prepäťovej ochrane a jej uzemneniu sú kratšie, aby sa znížila impedancia.
Vrátil som sa späť, aby som preskúmal zvláštnu otázku, prečo tlmič prepätia nefungoval, keď ATS explodoval počas rázu blesku.Tentokrát som dôkladne skontroloval všetky uzemňovacie a neutrálne spojenia všetkých panelov ističov, záložných generátorov a vysielačov.
Zistil som, že na paneli hlavného ističa chýba uzemnenie!Tu je uzemnená aj prepäťová ochrana a ATS (takže aj toto je dôvod, prečo prepäťová ochrana nefunguje).
Stratil sa, pretože zlodej medi prerušil spojenie s panelom niekedy pred inštaláciou ATS.Predchádzajúci inžinieri opravili všetky uzemňovacie vodiče, ale nepodarilo sa im obnoviť uzemnenie na paneli ističa.Odrezaný drôt nie je dobre vidieť, pretože je na zadnej strane panelu.Opravil som toto pripojenie a urobil som ho bezpečnejším.
Bol nainštalovaný nový trojfázový 480 V ATS a tri feritové toroidné jadrá Nautel boli použité na trojfázovom vstupe ATS pre zvýšenú ochranu.Zabezpečujem, aby fungovalo aj počítadlo prepäťovej ochrany, aby sme vedeli, kedy dôjde k prepätiu.
Keď prišlo obdobie búrok, všetko išlo dobre a ATS fungovala dobre.Poistka pólového transformátora však stále vyfukuje, no tentoraz už ATS a všetky ostatné zariadenia v budove nie sú ovplyvnené prepätím.
Žiadame energetickú spoločnosť, aby skontrolovala vypálenú poistku.Bolo mi povedané, že stránka je na konci služby trojfázového prenosového vedenia, takže je náchylnejšia na problémy s prepätím.Vyčistili póly a nainštalovali nejaké nové zariadenie na pólové transformátory (verím, že sú to aj nejaké tlmiče prepätia), ktoré skutočne zabránili spáleniu poistky.Neviem, či na prenosovej linke robili aj iné veci, ale bez ohľadu na to, čo robia, funguje to.
Toto všetko sa udialo v roku 2015 a odvtedy sme sa nestretli so žiadnymi problémami súvisiacimi s prepätím napätia či búrkami.
Riešenie problémov s prepätím napätia niekedy nie je jednoduché.Je potrebné dávať pozor a dôkladne zabezpečiť, aby boli zohľadnené všetky problémy v zapojení a zapojení.Teória uzemňovacích systémov a bleskových prepätí stojí za preštudovanie.Je potrebné plne porozumieť problémom jednobodového uzemnenia, gradientov napätia a nárastu zemného potenciálu pri poruchách, aby bolo možné urobiť správne rozhodnutia počas procesu inštalácie.
John Marcon, CBTE CBRE, nedávno pôsobil ako výkonný hlavný inžinier vo Victory Television Network (VTN) v Little Rock, Arkansas.Má 27 rokov skúseností v oblasti rozhlasových a televíznych vysielačov a iných zariadení a je tiež bývalým profesionálnym učiteľom elektroniky.Je certifikovaným inžinierom vysielania a televízneho vysielania SBE s bakalárskym titulom v odbore elektronika a komunikačné inžinierstvo.
Ak chcete získať viac takýchto správ a zostať v obraze o všetkých našich popredných novinkách, funkciách a analýzach, prihláste sa na odber nášho bulletinu tu.
Hoci je za počiatočný zmätok zodpovedný FCC, Media Bureau musí držiteľovi licencie vydať upozornenie
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UA.všetky práva vyhradené.Registračné číslo spoločnosti Anglicka a Walesu 2008885.
Čas odoslania: 14. júla 2021
