Cabo de proteção contra raios

A tarefa principal pode ser formulada. Trata-se, em primeiro lugar, de proteger a rede de trovoadas (principalmente descargas elétricas atmosféricas) e, em segundo lugar, de o fazer sem danificar os fios elétricos existentes (e os consumidores a eles ligados). Neste caso, muitas vezes é necessário resolver o problema "colateral" de colocar os dispositivos de aterramento e de equalização de potencial em condições normais em uma rede de distribuição real.

Conceitos Básicos

Se falamos de documentos, a proteção contra raios deve estar em conformidade com RD 34.21.122-87 "Instruções para o dispositivo de proteção contra raios de edifícios e estruturas" e GOST R 50571.18-2000, GOST R 50571.19-2000, GOST R 50571.20-2000.

Aqui estão as condições:

1. Relâmpago direto - contato direto do pára-raios com um edifício ou estrutura, acompanhado pelo fluxo de um raio através dele.
2. A manifestação secundária do raio é a indução de potenciais em elementos estruturais metálicos, equipamentos, em circuitos metálicos abertos causados ​​por descargas atmosféricas próximas e criando risco de faíscas no objeto protegido.
3. A deriva de alto potencial é a transferência de potenciais elétricos para o edifício ou estrutura protegida ao longo de comunicações metálicas estendidas (tubulações subterrâneas e subterrâneas, cabos, etc.), que ocorrem durante descargas atmosféricas diretas e próximas e criam um risco de faíscas no objeto protegido .

É difícil e caro proteger contra um raio direto. Um para-raios não pode ser colocado sobre todos os cabos (embora você possa mudar completamente para fibra ótica com um cabo de suporte não metálico). Podemos apenas esperar a probabilidade insignificante de um evento tão desagradável. E suportar a possibilidade de vaporização do cabo e queima completa do equipamento terminal (junto com as proteções).

Por outro lado, um viés de alto potencial não é muito perigoso, é claro, para um prédio residencial, não para um depósito de pó. De fato, a duração do pulso causado por um raio é muito menor que um segundo (60 milissegundos ou 0,06 segundos geralmente é considerado um teste). A seção transversal dos fios de par trançado é de 0,4 mm. portanto, uma voltagem muito grande será necessária para introduzir alta energia. Isso, infelizmente, acontece - assim como é totalmente possível que um raio atinja o telhado de uma casa.

Não é realista danificar uma fonte de alimentação típica com um curto pico de alta tensão. O transformador simplesmente não o deixa sair do enrolamento primário. E o conversor de pulso tem proteção suficiente.

Um exemplo é a fiação elétrica em áreas rurais – onde os cabos chegam ao prédio pelo ar e, é claro, estão sujeitos a interrupções significativas durante tempestades. Nenhuma proteção especial (além de fusíveis ou centelhadores) é normalmente fornecida.Mas os casos de falha de aparelhos elétricos não são muito comuns (embora aconteçam com mais frequência do que na cidade).

Sistema de nivelamento potencial.

Assim, o maior perigo prático são as manifestações secundárias dos raios (ou seja, captadores). Neste caso, os fatores marcantes serão:

• o aparecimento de uma grande diferença de potencial entre as partes condutoras da rede;
• indução de alta tensão em fios longos (cabos)

A proteção contra esses fatores é, respectivamente:

• equalização dos potenciais de todas as partes condutoras (no caso mais simples - conexão em um ponto) e baixa resistência do loop de aterramento;
• blindagem de cabos blindados.

Vamos começar com uma descrição do potencial sistema de nivelamento - a partir desta base, sem a qual o uso de quaisquer dispositivos de proteção não dará um resultado positivo.

7.1.87. Na entrada do edifício, deve ser realizado um sistema de equipotencialização combinando as seguintes partes condutoras:

• principal (tronco) condutor de proteção;
• fio terra principal (tronco) ou braçadeira de aterramento principal;
• tubos de aço de comunicações de edifícios e entre edifícios;
• peças metálicas de estruturas de edifícios, proteção contra raios, sistemas de aquecimento central, ventilação e ar condicionado. Essas partes condutoras devem ser interligadas na entrada do edifício.
• Recomenda-se que sistemas de ligação equipotencial adicionais sejam repetidos durante a transferência de energia.

7.1.88.Todas as partes condutoras expostas de instalações elétricas fixas, partes condutoras de terceiros e condutores neutros de proteção de todos os equipamentos elétricos (incluindo tomadas) devem ser conectadas ao sistema de ligação equipotencial adicional...

Aterramento esquemático da blindagem do cabo, proteção contra raios e equipamento ativo conforme nova edição do PUE deve ser feito da seguinte forma:

Aterramento de blindagens de cabos, pára-raios e equipamentos ativos de acordo com a nova edição PUE

Enquanto a edição antiga previa o seguinte esquema:

Aterramento de blindagens de cabos, pára-raios e equipamentos ativos na versão antiga do PUE

As diferenças, por toda a sua insignificância externa, são bastante fundamentais. Por exemplo, para proteção eficaz contra raios de equipamentos ativos, é desejável que todos os potenciais oscilem em torno de um único "terra" (também com baixa resistência de terra).

Infelizmente, poucos edifícios são construídos na Rússia de acordo com um PUE novo e mais eficiente. E podemos dizer com firmeza - não há "terra" em nossas casas.

O que fazer neste caso? Existem duas opções - redesenhar toda a rede de energia em casa (uma opção irreal) ou usar o que está razoavelmente disponível (mas, ao mesmo tempo, lembrar o que buscar).

Aterramento de cabos e equipamentos.

O aterramento de equipamentos ativos geralmente é fácil. Se for uma série industrial, provavelmente há um terminal dedicado para isso. É pior com modelos de desktop baratos - eles simplesmente não têm o conceito de "aterramento" (e, portanto, nada para aterrar). E o maior risco de danos é totalmente compensado pelo preço mais baixo.

A questão da infraestrutura de cabos é muito mais complexa.O único elemento de cabo que pode ser aterrado sem perder o sinal útil é a blindagem. É aconselhável usar esses cabos para colocar «ventilações»? Em resposta, gostaria apenas de citar uma longa citação:

Em 1995, um laboratório independente realizou uma série de testes comparativos de sistemas de cabos blindados e não blindados. Testes semelhantes foram realizados no outono de 1997. Uma seção controlada de cabo de 10 metros de comprimento foi colocada em uma câmara de absorção de eco protegida de perturbações externas. Uma extremidade da linha foi conectada a um hub de rede 100Base-T e a outra a um adaptador de rede para PC. A parte de controle do cabo foi exposta a interferências com intensidade de campo de 3 V/m e 10 V/m na faixa de frequência de 30 MHz a 200 MHz. Dois resultados significativos foram obtidos.

Em primeiro lugar, o nível de interferência em um cabo não blindado da categoria 5 é 5 a 10 vezes maior do que em um cabo blindado com uma tensão de campo de RF de 3 V / m. Em segundo lugar, na ausência de tráfego de rede, o concentrador de rede executado em cabo não blindado mostra mais de 80% de carga de rede em algumas frequências. A intensidade do sinal do protocolo 100Base-T acima de 60 MHz é muito baixa, mas muito importante para a recuperação da forma de onda, porém, mesmo com interferência acima de 100 MHz, o sistema sem blindagem falhou no teste. Ao mesmo tempo, foi observada uma diminuição na velocidade de transmissão de dados em duas ordens de grandeza.

Os sistemas de cabo blindado passaram em todos os testes, mas o aterramento eficaz é essencial para sua operação bem-sucedida.

Um ponto importante deve ser observado aqui.No SCS tradicional, o aterramento é feito ao longo de todo o comprimento da linha - continuamente de uma porta de equipamento ativo para outro (embora, em teoria, o aterramento deva ser fornecido em um único ponto). É extremamente difícil aterrar adequadamente uma grande rede distribuída e a maioria dos instaladores geralmente não usa cabos blindados.

Nas redes "domésticas", não se deve falar em aterrar a rede, mas em aterrar linhas individuais. Esses. Você pode pensar em cada linha individual como um par trançado não blindado colocado em um tubo de metal (afinal, o objetivo da blindagem é proteger a parte "ar" da linha).

Isso simplifica muito as coisas. Com isso, o uso de cabo blindado é mais que recomendado. Mas apenas com bom aterramento ao entrar no prédio. Recomenda-se fazer isso em ambos os lados de acordo com a seguinte regra:

Aterramento da blindagem do cabo

Por um lado, é realizada uma ligação à terra «morta». Por outro lado, por isolação galvânica (faísca, capacitor, centelhador). No caso de aterramento simples em ambos os lados, em um circuito elétrico fechado entre prédios, podem ocorrer correntes de equalização indesejadas e/ou pinças perdidas.

Idealmente, é aconselhável aterrar com um condutor separado de seção transversal decente até o porão da casa e conectá-lo diretamente ao barramento equipotencial. Na prática, entretanto, é suficiente usar o zero de proteção mais próximo.Ao mesmo tempo, a eficácia da proteção contra raios da rede diminui, mas não muito significativamente, apenas ligeiramente (mais na teoria do que na prática) a probabilidade de danos aos consumidores elétricos da casa devido ao aumento do potencial aumenta.