Blixtskydd är en viktig aspekt av organisationer som driver känslig elektrisk utrustning, särskilt inom sändningsindustrin. Relaterat till den första försvarslinjen mot blixtnedslag och spänningsöverspänningar är jordningssystemet. Såvida det inte är utformat och installerat korrekt, fungerar inte något överspänningsskydd.
En av våra TV-sändarplatser ligger på toppen av ett 900 fot högt berg och är känd för att uppleva blixtnedgångar. Jag fick nyligen uppdraget att hantera alla våra sändarwebbplatser; Därför överfördes problemet till mig.
En blixtnedslag 2015 orsakade ett strömavbrott, och generatorn slutade inte springa i två dagar i rad. Vid inspektionen fann jag att säkringen av verktygstransformatorn hade blåst. Jag märkte också att den nyligen installerade Automatic Transfer Switch (ATS) LCD -skärmen är tom. Säkerhetskameran är skadad och videoprogrammet från mikrovåglänken är tomt.
För att göra saken värre, när verktygskraften återställdes, exploderade ATS. För att vi skulle kunna återinträda tvingades jag växla ATS manuellt. Den uppskattade förlusten är mer än $ 5 000.
Mystiskt visar LEA tre-fas 480V överspänningsskydd inga tecken på att arbeta alls. Detta har väckt mitt intresse eftersom det borde skydda alla enheter på webbplatsen från sådana incidenter. Tack och lov är sändaren bra.
Det finns ingen dokumentation för installationen av jordningssystemet, så jag kan inte förstå systemet eller jordstången. Som framgår av figur 1 är jorden på plats mycket tunn, och resten av marken nedan är gjord av Novaculite Rock, som en kiseldioxidbaserad isolator. I denna terräng kommer de vanliga markstängerna inte att fungera, jag måste avgöra om de har installerat en kemisk markstång och om den fortfarande ligger inom dess livslängd.
Det finns många resurser om markmotståndsmätning på internet. För att göra dessa mätningar valde jag Fluke 1625 markmotståndsmätare, som visas i figur 2. Det är en multifunktionell anordning som endast kan använda markstången eller ansluta markstången till systemet för jordningsmätning. Utöver detta finns det applikationsanteckningar som människor enkelt kan följa för att få exakta resultat. Detta är en dyr mätare, så vi hyrde en för att göra jobbet.
Sändningsingenjörer är vana att mäta motståndens motstånd, och bara en gång får vi det verkliga värdet. Markmotståndet är annorlunda. Det vi letar efter är det motstånd som den omgivande marken kommer att ge när överspänningsströmmen passerar.
Jag använde metoden för "potentiell droppe" när jag mäter motstånd, vars teori förklaras i figur 1 och figur 2. 3 till 5.
I figur 3 finns det en markstång E av ett givet djup och en hög C med ett visst avstånd från markstången E. Spänningskällan vs är ansluten mellan de två, som kommer att generera en ström E mellan högen C och markstång. Med hjälp av en voltmeter kan vi mäta spännings VM mellan de två. Ju närmare vi är till E, desto lägre blir spänningen VM. VM är noll vid markstången E. Å andra sidan, när vi mäter spänningen nära hög C, blir VM hög. Vid kapital C är VM lika med spänningskällan Vs. Efter Ohms lag kan vi använda spännings VM och den nuvarande C som orsakas av VS för att erhålla markmotståndet hos den omgivande smuts.
Förutsatt att för diskussionens skull är avståndet mellan markstången och högen C 100 fot, och spänningen mäts var 10 fot från markstång E till hög C. Om du plottar resultaten, bör motståndskurvan se ut som figur 4.
Den plattaste delen är värdet på markmotståndet, som är graden av påverkan av markstången. Utöver detta är en del av den stora jorden, och överspänningsströmmar kommer inte längre att tränga igenom. Med tanke på att impedansen blir högre och högre för närvarande är detta förståeligt.
Om markstången är 8 fot lång är avståndet till hög C vanligtvis inställt på 100 fot, och den plana delen av kurvan är cirka 62 fot. Mer tekniska detaljer kan inte täckas här, men de kan hittas i samma applikationsanteckning från Fluke Corp.
Inställningen med Fluke 1625 visas i figur 5. 1625 Jordmotståndsmätaren har sin egen spänningsgenerator, som kan läsa motståndsvärdet direkt från mätaren; Det finns inget behov av att beräkna OHM -värdet.
Läsning är den enkla delen, och den svåra delen driver spänningsinsatserna. För att få en korrekt avläsning kopplas markstången från jordningssystemet. Av säkerhetsskäl ser vi till att det inte finns någon möjlighet till blixt eller fel vid slutförandet, eftersom hela systemet flyter på marken under mätprocessen.
Bild 6: Lyncole System Xit Ground Rod. Den frånkopplade tråden som visas är inte huvudkontakten för fältets jordningssystem. Huvudsakligen ansluten underjordisk.
När jag tittade omkring hittade jag markstången (figur 6), som verkligen är en kemisk markstång som produceras av Lyncole -system. Markstången består av en 8-tums diameter, 10 fot hål fylld med en speciell lerblandning som kallas lynconit. Mitt i detta hål finns ett ihåligt kopparrör med samma längd med en diameter på 2 tum. Hybrid -lynconiten ger mycket låg motstånd för markstången. Någon berättade för mig att i processen att installera denna stång användes sprängämnen för att göra hål.
När spänningen och strömhögarna har implanterats i marken är en tråd ansluten från varje hög till mätaren i sin tur, där motståndsvärdet läses.
Jag fick ett markmotståndsvärde på 7 ohm, vilket är ett bra värde. Den nationella elektriska koden kräver att markelektroden är 25 ohm eller mindre. På grund av utrustningens känsliga karaktär kräver telekommunikationsindustrin vanligtvis 5 ohm eller mindre. Andra stora industriella anläggningar kräver lägre markmotstånd.
Som en praxis söker jag alltid råd och insikter från människor som är mer erfarna i denna typ av arbete. Jag frågade Fluke teknisk support om avvikelserna i några av de läsningar jag fick. De sa att ibland kanske insatserna inte får god kontakt med marken (kanske för att berget är svårt).
Å andra sidan uppgav Lyncole Ground Systems, tillverkaren av markstänger, att de flesta av avläsningarna är mycket låga. De förväntar sig högre avläsningar. Men när jag läser artiklar om markstavar inträffar denna skillnad. En studie som tog mätningar varje år i tio år fann att 13-40% av deras avläsningar skilde sig från andra avläsningar. De använde också samma markstavar som vi använde. Därför är det viktigt att slutföra flera avläsningar.
Jag bad en annan elektrisk entreprenör att installera en starkare jordtrådanslutning från byggnaden till markstången för att förhindra kopparstöld i framtiden. De utförde också en annan markmotståndsmätning. Men det regnade några dagar innan de tog läsningen och värdet de fick var ännu lägre än 7 ohm (jag tog läsningen när det var väldigt torrt). Från dessa resultat tror jag att markstången fortfarande är i gott skick.
Bild 7: Kontrollera huvudanslutningarna för jordningssystemet. Även om jordningssystemet är anslutet till markstången kan en klämma användas för att kontrollera markmotståndet.
Jag flyttade 480V -överspänningsdämparen till en punkt i linjen efter servicevanningen, bredvid huvudkopplingsomkopplaren. Det var tidigare i ett hörn av byggnaden. När det finns en blixtnedgång, sätter denna nya plats i första hand övertryckaren. För det andra bör avståndet mellan den och markstången vara så kort som möjligt. I det föregående arrangemanget kom ATS framför allt och tog alltid ledningen. De trefaskablarna som är anslutna till överspänningsundertryckaren och dess markanslutning görs kortare för att minska impedansen.
Jag gick tillbaka igen för att undersöka en konstig fråga, varför överspänningsundertryckaren inte fungerade när ATS exploderade under blixtnedgången. Den här gången kontrollerade jag noggrant alla mark- och neutrala anslutningar av alla brytarepaneler, reservgeneratorer och sändare.
Jag fann att markanslutningen på huvudbrytarens panel saknas! Det är också där överspänningsdämparen och ATS är jordade (så detta är också anledningen till att överspänningssuppressorn inte fungerar).
Det förlorades eftersom koppartjuven skar anslutningen till panelen någon gång innan ATS installerades. De tidigare ingenjörerna reparerade alla markkablar, men de kunde inte återställa markanslutningen till brytarepanelen. Den klippta tråden är inte lätt att se eftersom den är på baksidan av panelen. Jag fixade den här anslutningen och gjorde den säkrare.
En ny trefas 480V ATS installerades och tre Nautel-ferrit toroidala kärnor användes vid trefasingången från ATS för extra skydd. Jag ser till att överspänningsdisken också fungerar så att vi vet när en överspänningshändelse inträffar.
När stormsäsongen kom gick allt bra och ATS gick bra. Poltransformatorns säkring blåser emellertid fortfarande, men den här gången påverkas ATS och all annan utrustning i byggnaden inte längre av överspänningen.
Vi ber kraftföretaget att kontrollera den blåsta säkringen. Jag fick höra att webbplatsen är i slutet av trefasöverföringslinjetjänsten, så det är mer benäget att öka problemen. De städade polerna och installerade lite ny utrustning ovanpå poltransformatorerna (jag tror att de också är någon form av överspänning), vilket verkligen förhindrade säkringen från att bränna. Jag vet inte om de gjorde andra saker på transmissionslinjen, men oavsett vad de gör fungerar det.
Allt detta hände 2015, och sedan dess har vi inte stött på några problem relaterade till spänningsvågor eller åskväder.
Att lösa problem med spänningsövervakning är ibland inte lätt. Försiktighet måste vidtas och säkerställa att alla problem beaktas vid ledningar och anslutning. Teorin bakom jordningssystem och blixtnedgång är värt att studera. Det är nödvändigt att fullt ut förstå problemen med enkelpunkts jordning, spänningsgradienter och markpotential stiger under fel för att fatta rätt beslut under installationsprocessen.
John Marcon, CBTE CBRE, tjänade nyligen som tillförordnad chefingenjör på Victory Television Network (VTN) i Little Rock, Arkansas. Han har 27 års erfarenhet av radio- och tv -sändsändare och annan utrustning och är också en tidigare professionell elektroniklärare. Han är en SBE-certifierad sändnings- och tv-sändningsingenjör med en kandidatexamen i elektronik- och kommunikationsteknik.
För mer sådana rapporter och för att hålla dig uppdaterad med alla våra marknadsledande nyheter, funktioner och analyser, vänligen registrera dig för vårt nyhetsbrev här.
Även om FCC är ansvarig för den första förvirringen, har Media Bureau fortfarande en varning som ska utfärdas till licensinnehavaren
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UA. Alla rättigheter reserverade. England och Wales Company Registration Number 2008885.
Posttid: Jul-14-2021
