Защитата от мълнии е ключов аспект на организациите, работещи с чувствително електрическо оборудване, особено в индустрията за радиоразпръскване.Свързана с първата линия на защита срещу мълнии и пренапрежения на напрежението е заземителната система.Освен ако не е проектирана и инсталирана правилно, никаква защита от пренапрежение няма да работи.
Един от нашите обекти за телевизионни предаватели се намира на върха на планина с височина 900 фута и е известен с това, че изпитва светкавични удари.Наскоро ми беше възложено да управлявам всички наши обекти за предаватели;следователно проблемът беше прехвърлен на мен.
Удар от мълния през 2015 г. предизвика прекъсване на електрозахранването, а генераторът не спря да работи два последователни дни.При проверка установих, че предпазителят на захранващия трансформатор е изгорял.Забелязах също, че новоинсталираният LCD дисплей на превключвателя за автоматично прехвърляне (ATS) е празен.Камерата за сигурност е повредена и видеопрограмата от микровълновата връзка е празна.
За да влошат нещата, когато захранването беше възстановено, ATS избухна.За да направим отново въздух, бях принуден да превключа ATS ръчно.Очакваната загуба е над 5000 долара.
Мистериозно, трифазният предпазител от пренапрежение LEA 480V не показва никакви признаци на работа.Това събуди интереса ми, защото би трябвало да защити всички устройства в сайта от подобни инциденти.За щастие, предавателят е добър.
Няма документация за монтаж на заземителната система, така че не мога да разбера системата или заземителния прът.Както може да се види от Фигура 1, почвата на място е много тънка, а останалата част от земята отдолу е направена от новакулитна скала, като изолатор на основата на силициев диоксид.В този терен обичайните заземяващи пръти няма да работят, трябва да определя дали са инсталирали химически заземяващ прът и дали все още е в рамките на полезния си живот.
Има много ресурси за измерване на земното съпротивление в Интернет.За да направя тези измервания, избрах измервателя на земното съпротивление Fluke 1625, както е показано на фигура 2. Това е многофункционално устройство, което може да използва само заземителния прът или да свърже заземителния прът към системата за измерване на заземяването.В допълнение към това има бележки за приложението, които хората могат лесно да следват, за да получат точни резултати.Това е скъп измервателен уред, така че наехме един, за да свършим работата.
Инженерите по излъчване са свикнали да измерват съпротивлението на резисторите и само веднъж ще получим действителната стойност.Съпротивлението на земята е различно.Това, което търсим, е съпротивлението, което заобикалящата земя ще осигури, когато ударният ток премине.
Използвах метода на „потенциален спад“, когато измервах съпротивлението, чиято теория е обяснена на Фигура 1 и Фигура 2. 3 до 5.
На фигура 3 има заземяващ прът E с дадена дълбочина и купчина C на определено разстояние от заземяващия прът E. Източникът на напрежение VS е свързан между двете, което ще генерира ток E между купчината C и заземен прът.С помощта на волтметър можем да измерим напрежението VM между двете.Колкото по-близо сме до E, толкова по-ниско става напрежението VM.VM е нула при заземителен прът E. От друга страна, когато измерваме напрежението близо до купчина C, VM става високо.При справедливост C, VM е равно на източника на напрежение VS.Следвайки закона на Ом, можем да използваме напрежението VM и тока C, причинени от VS, за да получим земното съпротивление на околната мръсотия.
Ако приемем, че за целите на дискусията разстоянието между заземяващия прът E и купчината C е 100 фута и напрежението се измерва на всеки 10 фута от заземяващия прът E до купчината C. Ако начертаете резултатите, кривата на съпротивлението трябва да изглежда като фигура 4.
Най-плоската част е стойността на земното съпротивление, което е степента на влияние на заземяващия прът.Отвъд това е част от необятната земя и пиковите токове вече няма да проникват.Като се има предвид, че импедансът става все по-висок и по-висок в този момент, това е разбираемо.
Ако заземителният прът е дълъг 8 фута, разстоянието на купчината C обикновено е настроено на 100 фута, а плоската част на кривата е около 62 фута.Повече технически подробности не могат да бъдат обхванати тук, но те могат да бъдат намерени в същата бележка за приложението от Fluke Corp.
Настройката с помощта на Fluke 1625 е показана на Фигура 5. Измервателят на съпротивлението на заземяване 1625 има собствен генератор на напрежение, който може да чете стойността на съпротивлението директно от измервателния уред;няма нужда да се изчислява стойността на ома.
Четенето е лесната част, а трудната част е задвижването на напрежението.За да се получи точно отчитане, заземителният прът е изключен от заземителната система.От съображения за безопасност ние гарантираме, че няма възможност за мълния или неизправност по време на завършване, тъй като цялата система плава на земята по време на процеса на измерване.
Фигура 6: Заземителен прът Lyncole System XIT.Показаният прекъснат проводник не е основният конектор на системата за полево заземяване.Основно свързан подземен.
Оглеждайки се, открих заземяващия прът (Фигура 6), който наистина е химически заземяващ прът, произведен от Lyncole Systems.Заземителният прът се състои от дупка с диаметър 8 инча и 10 фута, пълна със специална глинеста смес, наречена Lynconite.В средата на този отвор има куха медна тръба със същата дължина с диаметър 2 инча.Хибридният Lynconite осигурява много ниско съпротивление за заземяващия прът.Някой ми каза, че в процеса на монтиране на този прът са използвани експлозиви, за да се направят дупки.
След като купчините за напрежение и ток са имплантирани в земята, проводник се свързва от всяка купчина към измервателния уред на свой ред, където се отчита стойността на съпротивлението.
Получих стойност на земното съпротивление от 7 ома, което е добра стойност.Националният електрически кодекс изисква заземителният електрод да бъде 25 ома или по-малко.Поради чувствителния характер на оборудването, телекомуникационната индустрия обикновено изисква 5 ома или по-малко.Други големи промишлени предприятия изискват по-ниско земно съпротивление.
Като практика винаги търся съвети и прозрения от хора, които са по-опитни в този вид работа.Попитах техническата поддръжка на Fluke за несъответствията в някои от показанията, които получих.Те казаха, че понякога коловете може да не правят добър контакт със земята (може би защото скалата е твърда).
От друга страна, Lyncole Ground Systems, производителят на заземителни пръти, заяви, че повечето от показанията са много ниски.Те очакват по-високи показания.Въпреки това, когато чета статии за заземителни пръти, се получава тази разлика.Проучване, което извършва измервания всяка година в продължение на 10 години, установи, че 13-40% от техните показания са различни от другите показания.Те също използваха същите заземителни пръти, които използвахме ние.Следователно е важно да завършите многократни четения.
Помолих друг изпълнител на електричество да инсталира по-здрава заземителна връзка от сградата към заземяващия прът, за да предотврати кражба на мед в бъдеще.Те също така извършиха друго измерване на земното съпротивление.Няколко дни преди да отчитат обаче валя дъжд и получената стойност беше дори по-ниска от 7 ома (отчитах, когато беше много сухо).От тези резултати смятам, че заземителят все още е в добро състояние.
Фигура 7: Проверете основните връзки на заземителната система.Дори ако заземителната система е свързана към заземяващия прът, може да се използва скоба за проверка на земното съпротивление.
Преместих 480V ограничителя на пренапрежение до точка в линията след сервизния вход, до главния прекъсвач.Преди беше в ъгъла на сградата.Всеки път, когато има удар на мълния, това ново местоположение поставя потискащия пренапреженията на първо място.Второ, разстоянието между него и заземяващия прът трябва да е възможно най-малко.В предишната подредба ATS беше пред всичко и винаги водеше.Трифазните проводници, свързани към ограничителя на пренапрежение и неговата заземяваща връзка, са направени по-къси, за да се намали импедансът.
Върнах се отново, за да проуча един странен въпрос, защо ограничителят на пренапрежението не работи, когато ATS избухна по време на мълния.Този път проверих щателно всички заземяващи и неутрални връзки на всички панели на прекъсвачи, резервни генератори и предаватели.
Открих, че заземяването на панела на главния прекъсвач липсва!Това е и мястото, където ограничителят на пренапрежение и ATS са заземени (така че това е и причината, поради която ограничителят на пренапрежение не работи).
Беше изгубен, защото крадецът на мед прекъсна връзката към панела някъде преди да бъде инсталиран ATS.Предишните инженери поправиха всички заземяващи проводници, но не успяха да възстановят заземителната връзка към панела на прекъсвача.Отрязаният проводник не се вижда лесно, защото е на гърба на панела.Поправих тази връзка и я направих по-сигурна.
Беше инсталиран нов трифазен 480V ATS и три феритни тороидални ядра Nautel бяха използвани на трифазния вход на ATS за допълнителна защита.Уверявам се, че броячът на потискащия пренапрежение също работи, така че да знаем кога настъпва събитие от пренапрежение.
Когато дойде сезонът на бурите, всичко вървеше добре и ATS работеше добре.Предпазителят на полюсния трансформатор обаче все още гори, но този път ATS и цялото друго оборудване в сградата вече не са засегнати от пренапрежението.
Молим енергийната компания да провери изгорялия предпазител.Казаха ми, че обектът е в края на услугата за трифазен пренос, така че е по-податлив на проблеми с пренапрежение.Те почистиха стълбовете и инсталираха някакво ново оборудване върху трансформаторите на стълбовете (вярвам, че те също са някакъв вид супресор), което наистина предотврати изгарянето на предпазителя.Не знам дали са правили други неща по далекопровода, но каквото и да правят, работи.
Всичко това се случи през 2015 г. и оттогава не сме срещали проблеми, свързани с пренапрежения или гръмотевични бури.
Решаването на проблеми с пренапрежение понякога не е лесно.Трябва да се внимава и да се гарантира, че всички проблеми са взети предвид при окабеляването и свързването.Теорията зад заземителните системи и гръмотевичните пренапрежения си струва да се проучи.Необходимо е да се разберат напълно проблемите на едноточковото заземяване, градиентите на напрежението и повишаването на земния потенциал по време на повреди, за да се вземат правилните решения по време на инсталационния процес.
Джон Маркон, CBTE CBRE, наскоро беше изпълняващ длъжността главен инженер в Victory Television Network (VTN) в Литъл Рок, Арканзас.Той има 27 години опит в радио и телевизионни предаватели и друго оборудване, а също така е бивш професионален учител по електроника.Той е сертифициран от SBE инженер по излъчване и телевизионно излъчване с бакалавърска степен по електроника и комуникационно инженерство.
За повече такива доклади и за да сте в крак с всички наши водещи на пазара новини, функции и анализи, моля, абонирайте се за нашия бюлетин тук.
Въпреки че FCC е отговорен за първоначалното объркване, Media Bureau все още има предупреждение, което трябва да бъде издадено на лицензополучателя
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UA.всички права запазени.Регистрационен номер на дружеството в Англия и Уелс 2008885.
Време на публикуване: 14 юли 2021 г
