Телефон: 8 (916) 129 29 01

E-mail: mvpolushin@rambler.ru

новости

26.01.2009 г.
Открытие сайта

подробнее...

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru

Общие требования к системе выравнивания потенциалов и заземлению


Общие требования к системе выравнивания потенциалов и заземлению

Необходимо обеспечить эквипотенциальное соединение корпусов оборудования, металлических конструкций зданий и сооружений, PE- и PEN- проводников, экранов кабелей, других проводящих частей и заземление на объектах электросвязи, которое служит следующим целям:

  • обеспечение электробезопасности путем уменьшения потенциалов между корпусами оборудования, открытыми проводящими частями (ОПЧ) электроустановки и сторонними проводящими частями (СПЧ), использование PE- проводника для подключения УЗО;
  • использование «земли» и эквипотенциальной сети в качестве проводников ЭПУ постоянного тока, дистанционного питания регенераторов и усилителей;
  • использование низкоомной цепи для систем, использующей сигнализацию с возвратом через землю;
  • молниезащита и защита от перенапряжений;
  • обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС).

Для справки:
Эквипотенциальное соединение (Equipotencial bonding) - электрическое соединение, обеспечивающее для различных открытых проводящих участков и для прочих сторонних проводящих частей практически равный электрический потенциал.

Безопасность от поражения электрическим током и система электропитания переменным током

Защитное заземление - одна из основных мер защиты, обеспечивающих электробезопасность электроустановки. В настоящее время заземление и меры защиты регламентируются ПУЭ и комплексом стандартов ГОСТ Р 50571 (МЭК-364). В стандарте ГОСТ Р 50571.2-94 (МЭК 364-3-93) отмечается, что «сравнение сопоставимых нормативов ПУЭ и стандартов МЭК позволяет сделать вывод о необходимости ужесточения требования к защитным мерам при проектировании, строительстве, монтаже и эксплуатации электроустановок зданий». В настоящее время ведется работа по изменению ПУЭ, однако до приведения ПУЭ в соответствии со стандартами МЭК, при проектировании и реконструкции объектов электросвязи необходимо дополнительно руководствоваться стандартами ГОСТ Р 50571.

Распределение питания внутри телекоммуникационного здания должно удовлетворять требованиям на системы TN-S (Рис. 1.), то есть внутри здания не должно быть проводников типа PEN. Если отдельный защитный проводник от ТП к вводному распределительному устройству не прокладывается, то электропитание организуется по схеме TN-C-S (Рис. 2.) 

Рис. 1. Структура системы TN-S.

 

Рис. 2. Структура системы TN-С-S.

Схема перехода от внешней магистрали питания к внутренненней показана на рисунке 3.

 

Рис. 3. Схемы перехода от внешней магистрали питания к внутренней.

Пункт 7.1.13 ПУЭ так же требует, чтобы питание электроприемников в вновь строящихся и реконструируемых зданиях выполнялось от сети 380/220 В системы TN-S или TN-C-S. Хотя глава 7.1 не относится к зданиям производственного назначения, требование должно обязательно выполняться на всех объектах связи.

Требования к системе уравнивания потенциалов

В связи с тем, что разработка главы 1.7 «Заземление и защитные меры электробезопасности» ПУЭ 7-го издания задерживается, ассоциация «РОСЭЛЕКТРО-МОНТАЖ» разработала технический циркуляр: Рекомендация К.27. «Схемы соединения и заземление внутри зданий предприятий электросвязи» (МСЭ-Т, 1996. 12) и Рекомендация К.31. «Схемы соединения и заземление установок электросвязи внутри абонентской станции» (МСЭ-Т), утвержденный Госэнергонадзором.

В соответствии с циркуляром:

1. В каждой электроустановке здания должна быть выполнена главная система уравнивания потенциалов, соединяющая между собой следующие проводящие части:

  • защитный проводник (PE- или PEN- проводник) питающей линии;
  • заземляющий проводник, присоединенный к естественному или искусственному заземлителю; металлические трубы коммуникаций, входящих в здание;
  • металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования;
  • при наличии децентрализованных систем вентиляции и кондиционирования металлические воздуховводы следует присоединять к шине PE шкафов питания кондиционеров и вентиляторов;
  • система молниезащиты;
  • заземляющий проводник функционального (рабочего) заземления, если такое имеется, и отсутствуют ограничения на присоединение цепей функционального заземления к заземляющему устройству защитного заземления.

Соединение указанных проводящих цепей между собой следует выполнять при помощи главной заземляющей шины.

2. Главная заземляющая шина может быть выполнена внутри вводного устройства или отдельно от него. Внутри вводного устройства в качестве заземляющей шины следует использовать шину PE. При отдельной установке главная заземляющая шина должна быть расположена в доступном, удобном для обслуживания месте, вблизи вводного устройства электроустановки здания. PE- проводник (PEN- проводник) питающей линии должен быть подключен к шине PE заземляющего устройства, которая соединяется с главной заземляющей шиной при помощи проводника, проводимость которого должна быть не менее проводимости PE (PEN) проводника питающей линии. При выполнении главной заземляющей шины как внутри вводного устройства, так и при отдельной установке, ее проводимость должна быть не менее проводимости PEN- проводника питающей линии.

3. Главная заземляющая должна быть как правило медной. Допускается выполнение главных заземляющих шин из стали. Применение главных заземляющих шин из алюминия не допускается.

4. Если здание имеет несколько обособленных вводов, главная заземляющая шина должна быть выполнена для каждого вводного устройства. При наличии одной или нескольких встроенных ТП главная заземляющая шина должна устанавливаться возле каждой подстанции. Эти шины должны быть соединены между собой при помощи проводника системы уравнивания потенциалов, проводимость которого должна быть не менее половины проводимости наибольшего PEN- проводника линий, питающих здание.

Для соединения могут быть использованы так же сторонние проводящие части, обеспечивающие непрерывность цепи и обеспечивающие необходимую проводимость.

Разделение заземляющих устройств

Стандарт [ГОСТ Р 50571.2-94 (МЭК 364-3-93)] предусматривает в некоторых случаях существование на одном объекте нескольких заземляющих устройств, не соединенных друг с другом. Это может оказаться необходимым, если на одном из заземляющих устройств высок уровень помех, а другое используется как рабочее для оборудования связи.

Грозозащита

При ударе молнии в здание или мачту разность потенциалов может достигнуть десятков и сотен тысяч вольт, следствием чего может стать пожар, выход из строя оборудования, поражение людей. Если по каким-то причинам электрическое соединение заземляющих устройств, заземляющего устройства и брони кабеля, заземляющего устройства и корпуса оборудования и т.п. невозможно, между ними необходимо включить разрядник. Как правило для этой цели применяются искровые разрядники с напряжением пробоя от 1 кВ и выше, способные пропускать большие токи.

Свойства соединительных проводников

В связи с тем, что помехи, влияющие на работу оборудования, могут иметь широкий спектр, а основная энергия молнии находится в спектре до 250-300 кГц, особое значение имеют высокочастотные свойства заземления и системы соединений. Так как существующие методы измерений не позволяют определить сопротивление, это необходимо делать расчетными методами.

Наибольшее влияние на свойства проводника оказывает индуктивность, которая зависит, в основном, от его длины. В приведенной ниже таблице (Табл. 1) приведены результаты измерений при протекании по проводнику импульса тока амплитудой 1 кА и скоростью нарастания 100 А/мкс.

Табл. 1. Результаты измерений при протекании по проводнику импульса тока амплитудой 1 кА и скоростью нарастания 100 А/мкс.

Длина, м

Сечение, мм2

Сопротивление, Ом

Индуктивность, мкГн

Пиковое значение напряжения на активном сопротивлении, В

Пиковое значение напряжения на индуктивном сопротивлении, В

1

1

0,017

1,4

17

144

1

2,5

0,0068

1,3

6,8

134

1

10

0,0017

1,2

1,7

120

10

1

0,17

19

170

1895

10

2,5

0,068

18

68

1803

10

10

0,017

16,6

17

1664

 

Кроме того, проводники системы соединений, по которым протекает импульс тока (например при ударе молнии), запасают энергию магнитного поля, которая может воздействовать на близко расположенные кабели связи и электропитания.

Значительно меньшее, но имеющее значение влияние на высокочастотные свойства проводника оказывает поверхностный эффект. Поскольку не все сечение проводника участвует в пропускании тока, его сопротивление для токов высокой частоты оказывается выше.

Выводы:

  • увеличение диаметра проводников дает незначительный эффект (диаметр проводников следует выбирать по требованиям ГОСТ Р 50751.10);
  • следует применять многожильные медные кабели;
  • плоские проводники (например лента) имеют лучшие характеристики, чем имеющие круглое сечение;
  • значительный эффект дает параллельная прокладка нескольких проводников;
  • наилучшими свойствами обладает системная опорная плоскость, к получению которой нужно, по возможности, стремиться (СОПП).

Для справки:
Системная опорная потенциальная плоскость, СОПП (System Reference Potential Plane, SRPP) - проводящая плоскость, идеально решающая задачу выравнивания потенциалов, на практике реализуемая посредством горизонтальных или вертикальных замкнутых контуров. Размеры ячеек этих контуров выбираются в зависимости от рассматриваемого частотного диапазона. Горизонтальные и вертикальные контуры могут быть взаимно соединены, формируя структуру, приближающуюся к клетке Фарадея.

Свойства зданий и сооружений

Металлические конструктивные элементы зданий объединяются с системой соединений. Необходимо стремиться к соединению плоскостей, образованных арматурой, приближаясь к клетке Фарадея. Помимо лучшего выравнивания потенциалов это значительно улучшает экранирующие свойства.

Экранирующие свойства зданий трех типов по магнитным (Кн) и электрическим (Ке) составляющим при воздействии ЭМИ молнии следующие:

  • Кирпичное здание - Кн, Ке не более 4 дБ.
  • Бетонные здания с покрытием из железобетона - Кн, Ке = 24-25 дБ. У таких зданий отсутствует фундаментная плита, стены выполнены из железобетонных блоков, не армированных сеткой.
  • Здания с покрытием, фундаментом и стенами из железобетона - Кн, Ке = 55-58 дБ. Данные значения достижимы при оборудовании окон и дверей рамами с металлической сеткой, гальванически связанными с арматурой стен.

Место ввода кабелей электропитания, связи, волноводов в техническое здание

Если удар молнии в мачту, антенну или здание объекта связи рассматривается как вероятное событие, это налагает дополнительные требования на конфигурацию системы выравнивания потенциалов и заземления и места ввода кабелей и волноводов в здание объекта связи.

Ввод кабелей связи, электропитания, кабелей и волноводов от антенно-мачтовых сооружений должен производиться в одном месте, как показано на рис. 4. В этом случае перенапряжения при ударе молнии между корпусами оборудования, экранами кабеля, волноводами и внутренним контуром выравнивания потенциалов будут минимальными. То же самое относится и к жилам кабелей связи и питания, к которым подключены защитные устройства.

Рис. 4. План размещения объекта связи. Точками показаны соединения эквипотенциальных проводников, экранов кабелей, контуров заземления, металлоконструкций. В этих же местах могут быть установлены защитные устройства.

Общая сеть соединений внутри здания объекта связи

По внутреннему периметру здания должен располагаться кольцевой соединительный проводник, соединенный с главной заземляющей шиной. Кольцевые проводники должны располагаться так же на каждом этаже. Общая система соединений (ОСС) здания (рис. 5) должна строиться в соответствии с требованиями и исходя из соображений, приведенных выше.

 

Рис. 5. Общая система соединений железобетонного здания объекта связи.

Сеть соединений внутри телекоммуникационной системы

Под системой здесь понимается группа устройств, функционально связанных между собой и расположенных в определенной части здания, например, ЛАЗ, автозал АТС, аппаратная РРС и т.п. Сеть соединений телекоммуникационной системы должна иметь замкнутый характер (рис. 6). З-СС, соединяя стойки, кабельросты, кабельные экраны образует СОПП, которая является частью ОСС здания.

 

Рис. 6. Замкнутая сеть соединений системного блока (АТС), как часть ОСС.

Вот основные требования, которые должны учитываться. В качестве небольшого дополнения подробнее остановимся на методах защиты абонентских установок.

Абонентские установки

Сложное абонентскоге оборудование, например, устройства ISDN, высокоскоростные модемы, малые УПАТС, терминалы передачи данных, оконечные устройства беспроводной телефонной связи и т.п. требует особой заботы о защите от электромагнитных помех.

В том случае, если электропитающая установка выполнена по схеме TN-S или ТN-C-S задача упрощается, так как корпус оборудования, экран кабеля, защитное устройство могут быть подсоединены к PE- проводнику.

Если абонентская установка состоит из нескольких устройств, должна предусматриваться эквипотенциальная шина, к которой должны подключаться корпуса оборудования, защитный проводник, экраны кабелей, защитные устройства. Длина соединительных проводников должна быть минимальной. Шина должна соединяться с заземляющим контуром здания, металлоконструкциями и т.п.

Защитные устройства на линиях связи должны устанавливаться как можно ближе от места ввода в помещение, при возможности у ввода в здание (если внутри отсутствуют источники опасных влияний, например мощные потребители энергии).

Для современных абонентских устройств обязательно должны применяться устройства защиты по электропитанию класса D. В том случае, если существует вероятность возникновения перенапряжений с высокой энергией (высокое здание, неэкранированное от удара молнии другими сооружениями, питание от воздушной ЛЭП большой протяженности, наличие мощных потребителей, подключенных к ТП и т.д.), а ЭПУ здания не защищена, то, как минимум, должна быть применена защита класса С.

Место и способ установки защитных устройств должны выбираться таким образом, чтобы в случае воздействия перенапряжений максимально уменьшить разности потенциалов между корпусом терминала и подключаемыми к нему проводами питания и связи. На рис. 7 показано подключение и защита с помощью устройства ExPro компьютера с внутренним модемом. На рис. 8 пример соединения и заземления устройства ISDN.

Рис.7 Схема защиты терминала ПД (компьютер с внешним модемом) от перенапряжений. Заземляющие контакты защитных устройств и корпус компьютера подключены к проводу РЕ- электроустановки.

 

© 2009
Разработка сайта, дизайн: megagroup.ru.
контур заземления