Zaščita pred strelo je ključni vidik organizacij, ki uporabljajo občutljivo električno opremo, zlasti v radiodifuzijski industriji.Povezan s prvo linijo obrambe pred strelo in napetostnimi sunki je ozemljitveni sistem.Prenapetostna zaščita ne bo delovala, razen če je pravilno zasnovana in nameščena.
Eden od naših televizijskih oddajnikov se nahaja na vrhu 900 čevljev visoke gore in je znan po tem, da doživlja udarce strele.Nedavno so mi dodelili upravljanje vseh naših oddajnikov;zato se je problem prenesel name.
Udar strele leta 2015 je povzročil izpad elektrike, generator pa ni prenehal delovati dva dni zapored.Po pregledu sem ugotovil, da je pregorela varovalka električnega transformatorja.Opazil sem tudi, da je LCD zaslon na novo nameščenem avtomatskem preklopnem stikalu (ATS) prazen.Varnostna kamera je poškodovana, video program iz mikrovalovne povezave pa je prazen.
Da bi bile stvari še hujše, je ATS eksplodiral, ko je bila električna energija ponovno vzpostavljena.Da bi lahko ponovno prezračili, sem bil prisiljen ATS preklopiti ročno.Ocenjena škoda je več kot 5000 dolarjev.
Skrivnostno je, da trifazna 480 V prenapetostna zaščita LEA ne kaže nobenih znakov delovanja.To je vzbudilo moje zanimanje, ker bi moralo zaščititi vse naprave na spletnem mestu pred takšnimi dogodki.Na srečo je oddajnik dober.
Za vgradnjo ozemljitvenega sistema ni dokumentacije, zato ne razumem sistema oziroma ozemljitvene palice.Kot je razvidno iz slike 1, je zemlja na tem mestu zelo tanka, preostala tla spodaj pa so sestavljena iz novakulitne kamnine, kot je izolator na osnovi silicijevega dioksida.Na tem terenu običajna ozemljitvena palica ne bo delovala, ugotoviti moram, ali so vgradili kemično ozemljitveno palico in ali je še v življenjski dobi.
Na internetu je veliko virov o merjenju upora tal.Za izvedbo teh meritev sem izbral merilnik ozemljitvenega upora Fluke 1625, kot je prikazano na sliki 2. To je večnamenska naprava, ki lahko uporablja samo ozemljitveno palico ali pa ozemljitveno palico priključi na sistem za merjenje ozemljitve.Poleg tega obstajajo opombe o aplikaciji, ki jim ljudje zlahka sledijo, da dobijo natančne rezultate.To je drag števec, zato smo za to delo najeli enega.
Radiodifuzijski inženirji so navajeni meriti upornost uporov in le enkrat bomo dobili dejansko vrednost.Upor tal je drugačen.Kar iščemo, je upor, ki ga bo okoliška tla zagotovila, ko preide udarni tok.
Pri merjenju upora sem uporabil metodo "padca potenciala", katere teorija je razložena na sliki 1 in sliki 2. 3 do 5.
Na sliki 3 sta ozemljitvena palica E določene globine in kup C z določeno oddaljenostjo od ozemljitvene palice E. Med obema je priključen vir napetosti VS, ki bo ustvaril tok E med pilotom C in ozemljitvena palica.Z voltmetrom lahko izmerimo napetost VM med obema.Bližje ko smo E, nižja postaja napetost VM.VM je nič na ozemljitveni palici E. Po drugi strani pa, ko izmerimo napetost blizu kupa C, postane VM visoka.Pri enakosti C je VM enak viru napetosti VS.Po Ohmovem zakonu lahko uporabimo napetost VM in tok C, ki ga povzroči VS, da dobimo ozemljitveni upor okoliške umazanije.
Ob predpostavki, da je zaradi razprave razdalja med ozemljitveno palico E in kupom C 100 čevljev, napetost pa se meri vsakih 10 čevljev od ozemljitvene palice E do kupa C. Če narišete rezultate, mora biti krivulja upora videti kot Slika 4.
Najbolj raven del je vrednost upora tal, ki je stopnja vpliva ozemljitvene palice.Onkraj tega je del ogromne zemlje in udarni tokovi ne bodo več prodrli.Glede na to, da je impedanca v tem času vedno večja, je to razumljivo.
Če je ozemljitvena palica dolga 8 čevljev, je razdalja kupa C običajno nastavljena na 100 čevljev, ravni del krivulje pa je približno 62 čevljev.Tukaj ni mogoče zajeti več tehničnih podrobnosti, vendar jih je mogoče najti v isti opombi o aplikaciji podjetja Fluke Corp.
Nastavitev z uporabo Fluke 1625 je prikazana na sliki 5. Merilnik ozemljitvenega upora 1625 ima lasten generator napetosti, ki lahko odčita vrednost upora neposredno z merilnika;ohmske vrednosti ni treba izračunati.
Branje je lahek del, težji del pa povzroča napetost.Da bi dobili točen odčitek, je ozemljitvena palica odklopljena od ozemljitvenega sistema.Zaradi varnosti poskrbimo, da ob zaključku ni možnosti strele ali okvare, saj celoten sistem med meritvijo lebdi na tleh.
Slika 6: Ozemljitvena palica Lyncole System XIT.Prikazana odklopljena žica ni glavni konektor ozemljitvenega sistema.V glavnem povezan pod zemljo.
Ko sem pogledal naokoli, sem našel ozemljitveno palico (slika 6), ki je v resnici kemična ozemljitvena palica, ki jo proizvaja Lyncole Systems.Ozemljitvena palica je sestavljena iz luknje s premerom 8 palcev in 10 čevljev, napolnjene s posebno mešanico gline, imenovano Lynconite.V sredini te luknje je votla bakrena cev enake dolžine s premerom 2 palca.Hibridni Lynconite zagotavlja zelo nizek upor za ozemljitveno palico.Nekdo mi je povedal, da so pri namestitvi te palice uporabili eksploziv za izdelavo lukenj.
Ko so napetostni in tokovni piloti vgrajeni v tla, se iz vsakega pilota po vrsti poveže žica z merilnikom, kjer se odčita vrednost upora.
Dobil sem vrednost ozemljitvenega upora 7 ohmov, kar je dobra vrednost.Nacionalni električni kodeks zahteva, da ima ozemljitvena elektroda 25 ohmov ali manj.Zaradi občutljive narave opreme telekomunikacijska industrija običajno zahteva 5 ohmov ali manj.Drugi veliki industrijski obrati zahtevajo nižji upor tal.
Kot praksa vedno iščem nasvete in spoznanja pri ljudeh, ki so bolj izkušeni v tovrstnem delu.Tehnično podporo Fluke sem povprašal o neskladjih v nekaterih odčitkih, ki sem jih dobil.Rekli so, da včasih količki morda nimajo dobrega stika s tlemi (morda zato, ker je skala trda).
Po drugi strani pa je Lyncole Ground Systems, proizvajalec ozemljitvenih palic, izjavil, da je večina odčitkov zelo nizkih.Pričakujejo višje odčitke.Vendar ko berem članke o ozemljitvenih palicah, se pojavi ta razlika.Študija, ki je vsako leto izvajala meritve 10 let, je pokazala, da se 13–40 % njihovih odčitkov razlikuje od drugih odčitkov.Uporabili so tudi iste ozemljitvene palice kot mi.Zato je pomembno opraviti več branj.
Prosil sem drugega elektro izvajalca, da namesti močnejšo ozemljitveno povezavo od stavbe do ozemljitvene palice, da bi preprečil krajo bakra v prihodnosti.Opravili so tudi drugo meritev upora tal.Vendar je nekaj dni preden so odčitali deževalo in vrednost, ki so jo dobili, je bila celo nižja od 7 ohmov (odčital sem, ko je bilo zelo suho).Glede na te rezultate menim, da je ozemljitvena palica še vedno v dobrem stanju.
Slika 7: Preverite glavne povezave ozemljitvenega sistema.Tudi če je ozemljitveni sistem povezan z ozemljitveno palico, lahko uporabite objemko za preverjanje upora tal.
Prenapetostni dušilec 480 V sem premaknil na točko v liniji za servisnim vhodom, poleg glavnega stikala za odklop.Nekoč je bil v vogalu stavbe.Kadarkoli pride do udara strele, ta nova lokacija postavi dušilec prenapetosti na prvo mesto.Drugič, razdalja med njim in ozemljitveno palico mora biti čim krajša.V prejšnji ureditvi je bil ATS pred vsem in vedno vodil.Trifazne žice, povezane z dušilnikom prenapetosti, in njegova ozemljitvena povezava so krajše, da se zmanjša impedanca.
Ponovno sem se vrnil, da bi raziskal nenavadno vprašanje, zakaj zaviralec prenapetosti ni deloval, ko je ATS eksplodiral med udarom strele.Tokrat sem temeljito preveril vse ozemljitvene in nevtralne povezave vseh plošč odklopnikov, rezervnih generatorjev in oddajnikov.
Ugotovil sem, da manjka ozemljitvena povezava glavne plošče odklopnika!Tu sta tudi ozemljena dušilnik prenapetosti in ATS (zato je tudi to razlog, zakaj dušilec prenapetosti ne deluje).
Izgubil se je, ker je tat bakra prekinil povezavo s ploščo pred namestitvijo ATS.Prejšnji inženirji so popravili vse ozemljitvene žice, vendar niso mogli obnoviti ozemljitvene povezave s ploščo odklopnika.Odrezane žice ni enostavno videti, ker je na zadnji strani plošče.Popravil sem to povezavo in jo naredil varnejšo.
Nameščen je bil nov trifazni 480V ATS, za dodatno zaščito pa so bila na trifaznem vhodu ATS uporabljena tri feritna toroidna jedra Nautel.Poskrbim, da deluje tudi števec dušilnika prenapetosti, da vemo, kdaj pride do prenapetostnega dogodka.
Ko je prišla sezona neviht, je šlo vse dobro in ATS je dobro deloval.Vendar pa varovalka polnega transformatorja še vedno pregoreva, vendar tokrat ATS in vsa druga oprema v stavbi ni več prizadeta zaradi prenapetosti.
Elektrodistribucijo prosimo, da preveri pregorelo varovalko.Povedali so mi, da je mesto na koncu storitve trifaznega daljnovoda, zato je bolj nagnjeno k težavam zaradi prenapetosti.Očistili so drogove in namestili nekaj nove opreme na vrh transformatorjev stebrov (verjamem, da so tudi nekakšni prenapetostni dušilci), kar je res preprečilo, da bi varovalka pregorela.Ne vem, ali so na daljnovodu delali še kaj drugega, ampak karkoli naredijo, deluje.
Vse to se je zgodilo leta 2015 in od takrat nismo imeli nobenih težav, povezanih z napetostnimi sunki ali nevihtami.
Reševanje težav z napetostnimi sunki včasih ni enostavno.Previdno in temeljito je treba zagotoviti, da so pri ožičenju in povezavi upoštevane vse težave.Teorijo ozemljitvenih sistemov in udarov strele je vredno preučiti.Treba je v celoti razumeti težave enotočkovne ozemljitve, napetostnih gradientov in dvigov ozemljitvenega potenciala med napakami, da lahko med postopkom namestitve sprejmemo prave odločitve.
John Marcon, CBTE CBRE, je pred kratkim delal kot vršilec dolžnosti glavnega inženirja pri Victory Television Network (VTN) v Little Rocku v Arkansasu.Ima 27 let izkušenj z radijskimi in televizijskimi oddajniki ter drugo opremo in je tudi nekdanji poklicni učitelj elektronike.Je inženir za oddajanje in televizijsko oddajanje s certifikatom SBE z diplomo iz elektronike in komunikacijskega inženirstva.
Za več takih poročil in da boste na tekočem z vsemi našimi vodilnimi novicami, funkcijami in analizami na trgu, se prijavite na naše glasilo tukaj.
Čeprav je FCC odgovoren za začetno zmedo, mora Media Bureau še vedno izdati opozorilo imetniku licence
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UA.vse pravice pridržane.Registrska številka podjetja Anglije in Walesa 2008885.
Čas objave: 14. julij 2021
