Lynbeskyttelse er et sentralt aspekt ved organisasjoner som driver sensitivt elektrisk utstyr, spesielt i kringkastingsindustrien.Relatert til den første forsvarslinjen mot lyn og spenningsstøt er jordingssystemet.Med mindre den er utformet og installert riktig, vil ikke overspenningsvern fungere.
En av våre TV-sendersteder ligger på toppen av et 900 fot høyt fjell og er kjent for å oppleve lynoverslag.Jeg ble nylig tildelt å administrere alle senderstedene våre;derfor ble problemet overført til meg.
Et lynnedslag i 2015 forårsaket strømbrudd, og generatoren sluttet ikke å gå på to påfølgende dager.Ved inspeksjon fant jeg ut at sikringen til transformatoren hadde gått.Jeg la også merke til at den nylig installerte LCD-skjermen for automatisk overføringsbryter (ATS) er tom.Sikkerhetskameraet er skadet, og videoprogrammet fra mikrobølgelenken er tomt.
For å gjøre vondt verre, eksploderte ATS da strømforsyningen ble gjenopprettet.For at vi skulle lufte på nytt, ble jeg tvunget til å bytte ATS manuelt.Det estimerte tapet er mer enn 5000 dollar.
Mystisk nok viser LEA trefase 480V overspenningsvern ingen tegn til å fungere i det hele tatt.Dette har vekket min interesse fordi det skal beskytte alle enheter på siden mot slike hendelser.Heldigvis er senderen bra.
Det er ingen dokumentasjon for installasjon av jordingssystemet, så jeg kan ikke forstå systemet eller jordingsstangen.Som det fremgår av figur 1 er jorden på stedet svært tynn, og resten av bakken under er laget av novaculite bergart, som en silikabasert isolator.I dette terrenget vil de vanlige jordstengene ikke fungere, jeg må finne ut om de har installert en kjemisk jordstang og om den fortsatt er innenfor brukstiden.
Det finnes mange ressurser om måling av jordmotstand på Internett.For å gjøre disse målingene, valgte jeg Fluke 1625 jordmotstandsmåler, som vist i figur 2. Det er en multifunksjonell enhet som kun kan bruke jordstangen eller koble jordingsstangen til systemet for jordingsmåling.I tillegg til dette er det søknadsnotater, som folk enkelt kan følge for å få nøyaktige resultater.Dette er en dyr måler, så vi leide en for å gjøre jobben.
Kringkastingsingeniører er vant til å måle motstanden til motstander, og bare én gang får vi den faktiske verdien.Jordmotstanden er forskjellig.Det vi ser etter er motstanden som den omkringliggende bakken vil gi når støtstrømmen går.
Jeg brukte metoden for "potensialfall" når jeg målte motstand, teorien som er forklart i figur 1 og figur 2. 3 til 5.
I figur 3 er det en jordstang E med en gitt dybde og en pel C med en viss avstand fra jordstangen E. Spenningskilden VS kobles mellom de to, som vil generere en strøm E mellom pelen C og jordstang.Ved hjelp av et voltmeter kan vi måle spenningen VM mellom de to.Jo nærmere vi er E, jo lavere blir spenningen VM.VM er null ved jordstang E. På den annen side, når vi måler spenningen nær pel C, blir VM høy.Ved egenkapital C er VM lik spenningskilden VS.Etter Ohms lov kan vi bruke spenningen VM og strømmen C forårsaket av VS for å få jordmotstanden til den omgivende skitten.
Forutsatt at for diskusjonens skyld er avstanden mellom jordstang E og pel C 100 fot, og spenningen måles hver 10 fot fra jordstang E til pel C. Hvis du plotter resultatene, skal motstandskurven se ut som Figur 4.
Den flateste delen er verdien av jordmotstanden, som er graden av påvirkning av jordstangen.Utover det er en del av den enorme jorden, og bølgestrømmer vil ikke lenger trenge inn.Med tanke på at impedansen blir høyere og høyere på dette tidspunktet, er dette forståelig.
Hvis jordstangen er 8 fot lang, er avstanden til pel C vanligvis satt til 100 fot, og den flate delen av kurven er omtrent 62 fot.Flere tekniske detaljer kan ikke dekkes her, men de kan finnes i samme søknadsnotat fra Fluke Corp.
Oppsettet med Fluke 1625 er vist i figur 5. 1625 jordingsmotstandsmåleren har sin egen spenningsgenerator, som kan lese motstandsverdien direkte fra måleren;det er ikke nødvendig å beregne ohm-verdien.
Lesing er den enkle delen, og den vanskelige delen er å drive spenningssatsene.For å få en nøyaktig avlesning, kobles jordstangen fra jordingssystemet.Av sikkerhetsmessige årsaker sørger vi for at det ikke er mulighet for lynnedslag eller funksjonsfeil ved ferdigstillelse, fordi hele systemet flyter på bakken under måleprosessen.
Figur 6: Lyncole System XIT jordstag.Den frakoblede ledningen som vises er ikke hovedkontakten til feltjordingssystemet.Hovedsakelig koblet under jorden.
Når jeg så meg rundt fant jeg jordstangen (Figur 6), som faktisk er en kjemisk jordstang produsert av Lyncole Systems.Jordstangen består av et 8-tommers diameter, 10 fots hull fylt med en spesiell leireblanding kalt Lynconite.I midten av dette hullet er et hult kobberrør av samme lengde med en diameter på 2 tommer.Hybriden Lynconite gir svært lav motstand for jordstangen.Noen fortalte meg at i prosessen med å installere denne stangen, ble det brukt eksplosiver for å lage hull.
Når spennings- og strømpelene er implantert i bakken, kobles en ledning fra hver pel til måleren etter tur, hvor motstandsverdien avleses.
Jeg fikk en jordmotstandsverdi på 7 ohm, som er en god verdi.National Electrical Code krever at jordelektroden skal være 25 ohm eller mindre.På grunn av utstyrets sensitive natur krever telekommunikasjonsindustrien vanligvis 5 ohm eller mindre.Andre store industrianlegg krever lavere grunnmotstand.
Som praksis søker jeg alltid råd og innsikt fra personer som er mer erfarne i denne typen arbeid.Jeg spurte Flukes tekniske støtte om avvikene i noen av avlesningene jeg fikk.De sa at noen ganger kan det hende at stakene ikke får god kontakt med bakken (kanskje fordi steinen er hard).
På den annen side uttalte Lyncole Ground Systems, produsenten av jordstenger, at de fleste avlesningene er svært lave.De forventer høyere målinger.Men når jeg leser artikler om jordstenger, oppstår denne forskjellen.En studie som tok målinger hvert år i 10 år fant at 13-40 % av målingene deres var forskjellige fra andre målinger.De brukte også de samme jordstengene som vi brukte.Derfor er det viktig å gjennomføre flere avlesninger.
Jeg ba en annen elektroentreprenør installere en sterkere jordledningsforbindelse fra bygget til jordstangen for å forhindre kobbertyveri i fremtiden.De utførte også en annen jordmotstandsmåling.Imidlertid regnet det noen dager før de tok avlesningen og verdien de fikk var enda lavere enn 7 ohm (jeg tok avlesningen da det var veldig tørt).Ut fra disse resultatene tror jeg at jordstangen fortsatt er i god stand.
Figur 7: Kontroller hovedtilkoblingene til jordingssystemet.Selv om jordingssystemet er koblet til jordstangen, kan en klemme brukes til å kontrollere jordmotstanden.
Jeg flyttet 480V overspenningsdemperen til et punkt i linjen etter serviceinngangen, ved siden av hovedfrakoblingsbryteren.Det pleide å være i et hjørne av bygningen.Hver gang det er et lynnedslag, setter denne nye plasseringen overspenningsdemperen i første rekke.For det andre bør avstanden mellom den og jordstangen være så kort som mulig.I forrige ordning kom ATS foran alt og tok alltid ledelsen.De trefasede ledningene koblet til overspenningsdemperen og jordforbindelsen er kortere for å redusere impedansen.
Jeg gikk tilbake igjen for å undersøke et merkelig spørsmål, hvorfor overspenningsdemperen ikke fungerte når ATS-en eksploderte under lynet.Denne gangen sjekket jeg grundig alle jordings- og nøytrale koblinger til alle kretsbryterpaneler, reservegeneratorer og sendere.
Jeg fant ut at jordforbindelsen til hovedbryterpanelet mangler!Det er også her overspenningsdemperen og ATS er jordet (så dette er også grunnen til at overspenningsdemperen ikke virker).
Den gikk tapt fordi kobbertyven kuttet forbindelsen til panelet en gang før ATS ble installert.De tidligere ingeniørene reparerte alle jordledningene, men de klarte ikke å gjenopprette jordforbindelsen til strømbryterpanelet.Den kuttede ledningen er ikke lett å se fordi den er på baksiden av panelet.Jeg fikset denne tilkoblingen og gjorde den sikrere.
En ny trefaset 480V ATS ble installert, og tre Nautel ferritt toroidale kjerner ble brukt ved trefaseinngangen til ATS for ekstra beskyttelse.Jeg sørger for at overspenningsdempertelleren også fungerer slik at vi vet når en overspenningshendelse oppstår.
Da stormsesongen kom gikk alt bra og ATSen gikk bra.Imidlertid går sikringen for poltransformatoren fortsatt, men denne gangen påvirkes ikke ATS og alt annet utstyr i bygget av overspenningen lenger.
Vi ber kraftselskapet sjekke sikringen som har gått.Jeg ble fortalt at stedet er på slutten av den trefasede overføringslinjetjenesten, så det er mer utsatt for bølgeproblemer.De renset stolpene og installerte noe nytt utstyr på toppen av poltransformatorene (jeg tror de også er en slags overspenningsdemper), som virkelig hindret sikringen i å brenne.Jeg vet ikke om de gjorde andre ting på overføringslinjen, men uansett hva de gjør, så fungerer det.
Alt dette skjedde i 2015, og siden den gang har vi ikke støtt på problemer knyttet til spenningsstøt eller tordenvær.
Å løse problemer med spenningsstøt er noen ganger ikke lett.Det må utvises forsiktighet og grundig for å sikre at alle problemer blir tatt i betraktning ved kabling og tilkobling.Teorien bak jordingssystemer og lynstøt er verdt å studere.Det er nødvendig å fullt ut forstå problemene med enkeltpunktjording, spenningsgradienter og jordpotensialstigninger under feil for å ta de riktige avgjørelsene under installasjonsprosessen.
John Marcon, CBTE CBRE, fungerte nylig som fungerende sjefingeniør ved Victory Television Network (VTN) i Little Rock, Arkansas.Han har 27 års erfaring innen radio- og fjernsynssendere og annet utstyr, og er også tidligere profesjonell elektronikklærer.Han er en SBE-sertifisert kringkastings- og fjernsynsingeniør med en bachelorgrad i elektronikk- og kommunikasjonsteknikk.
For flere slike rapporter, og for å holde deg oppdatert med alle våre markedsledende nyheter, funksjoner og analyser, vennligst meld deg på vårt nyhetsbrev her.
Selv om FCC er ansvarlig for den første forvirringen, har Media Bureau fortsatt en advarsel som skal utstedes til lisensinnehaveren
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UA.alle rettigheter forbeholdt.England og Wales selskapsregistreringsnummer 2008885.
Innleggstid: 14. juli 2021
