Захист від блискавки є ключовим аспектом організацій, що експлуатують чутливе електричне обладнання, особливо в галузі телерадіомовлення.Система заземлення відноситься до першої лінії захисту від блискавки та стрибків напруги.Будь-який захист від перенапруг не працюватиме, якщо він не спроектований і встановлений належним чином.
Один із наших телевізійних передавачів розташований на вершині гори заввишки 900 футів і відомий тим, що відчуває стрибки блискавки.Нещодавно мене призначили керувати всіма нашими передавачами;тому проблема була передана мені.
Удар блискавки в 2015 році спричинив відключення електроенергії, і генератор не припиняв працювати два дні поспіль.Під час перевірки я виявив, що перегорів запобіжник мережевого трансформатора.Я також помітив, що РК-дисплей нещодавно встановленого автоматичного перемикача (ATS) порожній.Камера відеоспостереження пошкоджена, а відеопрограма з мікрохвильового каналу порожня.
Що ще гірше, коли подачу електроенергії відновили, АТС вибухнула.Щоб ми вийшли в ефір, я був змушений перемкнути АВР вручну.Орієнтовна сума збитків становить понад 5 тисяч доларів.
Загадковим є те, що трифазний захист від перенапруг LEA на 480 В взагалі не працює.Це викликало мій інтерес, оскільки воно має захистити всі пристрої на сайті від таких інцидентів.На щастя, передавач хороший.
Немає документації на встановлення системи заземлення, тому я не можу зрозуміти систему чи заземлювач.Як видно з малюнку 1, ґрунт на ділянці дуже тонкий, а решта ґрунту внизу складається з новакулітової породи, як ізолятор на основі кремнезему.У цій місцевості звичайні заземлювачі не працюватимуть, мені потрібно визначити, чи встановили вони хімічний заземлювач і чи він ще в межах свого терміну служби.
В Інтернеті є багато ресурсів про вимірювання опору заземлення.Для проведення цих вимірювань я вибрав вимірювач опору заземлення Fluke 1625, як показано на малюнку 2. Це багатофункціональний пристрій, який може використовувати лише заземлюючий стрижень або підключати заземлюючий стрижень до системи для вимірювання заземлення.На додаток до цього, є примітки щодо застосування, які люди можуть легко дотримуватися, щоб отримати точні результати.Це дорогий лічильник, тому ми орендували один для роботи.
Інженери радіомовлення звикли вимірювати опір резисторів, і тільки один раз ми отримаємо реальне значення.Опір землі різний.Те, що ми шукаємо, - це опір, який надаватиме навколишня земля під час проходження імпульсного струму.
Я використовував метод «падіння потенціалу» під час вимірювання опору, теорія якого пояснюється на рисунку 1 і малюнку 2. 3 до 5.
На малюнку 3 є заземлюючий стрижень E заданої глибини та паля C на певній відстані від заземлюючого стрижня E. Джерело напруги VS підключено між ними, що генеруватиме струм E між палі C і стрижень заземлення.За допомогою вольтметра ми можемо виміряти напругу VM між ними.Чим ближче ми до E, тим нижчою стає напруга VM.VM дорівнює нулю на заземлюючому стрижні E. З іншого боку, коли ми вимірюємо напругу поблизу палі C, VM стає високим.При рівності C VM дорівнює джерелу напруги VS.Дотримуючись закону Ома, ми можемо використовувати напругу VM і струм C, викликані VS, щоб отримати опір заземлення навколишнього бруду.
Припустимо, що для обговорення відстань між заземлюючим стрижнем E і стовпом C становить 100 футів, а напруга вимірюється кожні 10 футів від заземлюючого стрижня E до стовпа C. Якщо ви побудуєте результати, крива опору має виглядати так, як показано на малюнку 4.
Найбільш плоска частина - це значення опору заземлення, яке є ступенем впливу стрижня заземлення.За ним знаходиться частина величезної Землі, і імпульсні струми більше не проникнуть.З огляду на те, що в цей час імпеданс стає все вищим і вищим, це зрозуміло.
Якщо заземлювальний стрижень має довжину 8 футів, відстань палі C зазвичай встановлюється на 100 футів, а плоска частина кривої становить приблизно 62 фути.Додаткові технічні деталі не можна висвітлити тут, але їх можна знайти в тій же нотатці до програми від Fluke Corp.
Налаштування з використанням Fluke 1625 показано на малюнку 5. Вимірювач опору заземлення 1625 має власний генератор напруги, який може зчитувати значення опору безпосередньо з вимірювача;немає необхідності обчислювати значення Ом.
Читання - це легка частина, а складна частина - це підвищення напруги.Для отримання точних показань заземлюючий стрижень від'єднується від системи заземлення.З міркувань безпеки ми стежимо за тим, щоб під час виконання вимірювань не виникла ймовірність удару блискавки або несправності, тому що вся система під час вимірювання плаває на землі.
Рисунок 6: Заземлюючий стрижень Lyncole System XIT.Показаний від’єднаний провід не є основним з’єднувачем польової системи заземлення.В основному підключений під землею.
Озирнувшись навколо, я знайшов стрижень заземлення (Малюнок 6), який справді є стрижнем хімічного заземлення, виробленим компанією Lyncole Systems.Заземлювальний стрижень складається з отвору діаметром 8 дюймів і 10 футів, заповненого спеціальною глиняною сумішшю під назвою Лінконіт.Посередині цього отвору знаходиться порожниста мідна трубка такої ж довжини діаметром 2 дюйма.Гібридний Лінконіт забезпечує дуже низький опір заземлювача.Мені хтось розповідав, що в процесі встановлення цього стрижня використовували вибухівку, щоб зробити отвори.
Після того як стовпи напруги та струму імплантовано в землю, дріт під’єднується від кожної палі до лічильника по черзі, де зчитується значення опору.
Я отримав значення опору заземлення 7 Ом, що є хорошим значенням.Національний електричний кодекс вимагає, щоб заземлюючий електрод був 25 Ом або менше.Через чутливу природу обладнання для телекомунікаційної галузі зазвичай потрібно 5 Ом або менше.Інші великі промислові підприємства потребують меншого опору ґрунту.
Як практика, я завжди звертаюся за порадою та ідеєю до людей, які мають більший досвід у цій роботі.Я запитав службу технічної підтримки Fluke про розбіжності в деяких показаннях, які я отримав.Вони сказали, що іноді кілки можуть погано прилягати до землі (можливо, тому, що камінь твердий).
З іншого боку, Lyncole Ground Systems, виробник заземлюючих стрижнів, заявив, що більшість показань дуже низькі.Вони очікують вищих показників.Однак, коли я читаю статті про заземлюючі стрижні, ця різниця виникає.Дослідження, під час якого проводилися вимірювання щороку протягом 10 років, показало, що 13-40% їхніх показань відрізнялися від інших показань.Вони також використовували ті ж заземлюючі стрижні, які використовували ми.Тому важливо виконувати кілька читань.
Я попросив іншого підрядника з електрики встановити міцніше з’єднання дроту заземлення від будівлі до стрижня заземлення, щоб запобігти крадіжці міді в майбутньому.Вони також виконали ще одне вимірювання опору землі.Однак за кілька днів до вимірювання йшов дощ, і отримане значення було навіть нижчим за 7 Ом (я знімав показники, коли було дуже сухо).З цих результатів я вважаю, що заземлювальний стрижень все ще в хорошому стані.
Рисунок 7: Перевірте основні з’єднання системи заземлення.Навіть якщо система заземлення підключена до заземлювальної штанги, можна використовувати затискач для перевірки опору заземлення.
Я перемістив обмежувач стрибків напруги 480 В у точку лінії після службового входу, поруч із головним вимикачем.Раніше це було в кутку будівлі.Щоразу, коли виникає грозовий викид, це нове розташування ставить придушник перенапруг на перше місце.По-друге, відстань між ним і стрижнем заземлення має бути якомога коротшим.У попередній розстановці ATS був попереду всіх і завжди лідирував.Трифазні дроти, підключені до обмежувача перенапруг, і його заземлення зроблені коротшими, щоб зменшити опір.
Я повернувся знову, щоб дослідити дивне питання, чому пригнічувач перенапруги не спрацював, коли АВР вибухнув під час перенапруги блискавки.Цього разу я ретельно перевірив усі з’єднання заземлення та нейтралі всіх панелей автоматичних вимикачів, резервних генераторів і передавачів.
Я виявив, що заземлення панелі головного автоматичного вимикача відсутнє!Тут також заземлено обмежувач перенапруги та ATS (тому це також є причиною, чому обмежувач перенапруг не працює).
Він був втрачений через те, що крадій міді обірвав підключення до панелі за деякий час до встановлення АВР.Попередні інженери відремонтували всі дроти заземлення, але вони не змогли відновити заземлення до панелі вимикача.Розрізаний дріт нелегко побачити, оскільки він знаходиться на задній частині панелі.Я виправив це з’єднання та зробив його безпечнішим.
Було встановлено новий трифазний АВР 480 В, а три феритові тороїдальні сердечники Nautel були використані на трифазному вході АВР для додаткового захисту.Я переконався, що лічильник придушника перенапруг також працює, щоб ми знали, коли виникає подія перенапруги.
Коли настав штормовий сезон, усе пройшло добре, і ATS запрацював нормально.Однак запобіжник полюсного трансформатора все ще перегорає, але цього разу АВР та все інше обладнання в будівлі більше не страждають від стрибків напруги.
Просимо енергокомпанію перевірити перегорів запобіжник.Мені сказали, що ділянка знаходиться в кінці трифазної лінії електропередачі, тому вона більш схильна до проблем зі стрибками.Вони почистили стовпи та встановили нове обладнання на опорних трансформаторах (я вважаю, що це також якийсь обмежувач перенапруг), що справді запобігло згоранню запобіжника.Не знаю, чи робили вони інші речі на ЛЕП, але що б вони не робили, це працює.
Все це сталося у 2015 році, і з того часу ми не стикалися з проблемами, пов’язаними зі стрибками напруги чи грозами.
Вирішити проблеми зі стрибками напруги іноді нелегко.Необхідно уважно та ретельно врахувати всі проблеми під час проводки та підключення.Варто вивчити теорію систем заземлення та грозових перенапруг.Необхідно повністю розуміти проблеми одноточкового заземлення, градієнтів напруги та підвищення потенціалу землі під час несправностей, щоб приймати правильні рішення під час процесу встановлення.
Джон Маркон, CBTE CBRE, нещодавно виконував обов’язки головного інженера Victory Television Network (VTN) у Літл-Року, Арканзас.Він має 27 років досвіду роботи з радіо- та телевізійними передавачами та іншим обладнанням, а також є колишнім професійним викладачем електроніки.Він сертифікований SBE інженер телемовлення та мовлення зі ступенем бакалавра електроніки та комунікаційної техніки.
Щоб отримати більше таких звітів і бути в курсі всіх наших провідних новин ринку, функцій і аналізу, підпишіться на нашу розсилку тут.
Незважаючи на те, що FCC несе відповідальність за початкову плутанину, Медіа-бюро все ще має попередження для ліцензіата
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UA.всі права захищені.Реєстраційний номер компанії в Англії та Уельсі 2008885.
Час публікації: 14 липня 2021 р
