ケーブルの雷保護
主なタスクを定式化できます。これは、第一に、雷雨 (主に大気中放電) からネットワークを保護するためであり、第二に、既存の電線 (およびそれに接続されている消費者) に損傷を与えることなくこれを行うためです。この場合、多くの場合、実際の配電ネットワークで接地および等電位装置を正常な状態にするという「付随的」問題を解決する必要があります。
基本概念
文書について話す場合、雷保護はRD 34.21.122-87「建物および構造物の雷保護装置に関する指示」およびGOST R 50571.18-2000、GOST R 50571.19-2000、GOST R 50571.20-2000に準拠する必要があります。
条件は次のとおりです。
- 直撃落雷 – 避雷針が建物や構造物に直接接触し、そこを通る雷の流れを伴うこと。
- 雷の二次的な症状は、近くの雷放電によって引き起こされる開放金属回路内の金属構造要素、機器、および保護対象物に火花が発生する危険性を引き起こす電位の誘導です。
- 高電位ドリフトとは、延長された金属通信 (地下および地上のパイプライン、ケーブルなど) に沿って保護対象の建物または構造物に電位が伝達することであり、これは直撃雷や近接落雷時に発生し、保護対象物に火花が発生する危険性を引き起こします。 。
直撃雷から身を守ることは困難であり、費用もかかります。すべてのケーブルに避雷針を設置することはできません (ただし、非金属のサポート ケーブルを使用して光ファイバーに完全に切り替えることはできます)。私たちは、そのような不愉快な出来事が起こる可能性がごくわずかであることを期待することしかできません。また、ケーブルの蒸発や端末機器の完全な焼損の可能性 (保護装置とともに) にも耐えてください。
一方、高電位のバイアスは、もちろん、塵埃倉庫ではなく住宅の建物にとってはそれほど危険ではありません。実際、雷によって引き起こされるパルスの持続時間は 1 秒よりもはるかに短いです (通常、テストには 60 ミリ秒または 0.06 秒が使用されます)。ツイストペア線の断面積は0.4 mmです。したがって、高エネルギーを導入するには非常に大きな電圧が必要になります。残念ながら、これは、家の屋根に直撃する落雷が十分にあり得るのと同じように、起こります。
短い高電圧スパイクによって一般的な電源に損傷を与えるのは現実的ではありません。変圧器が一次巻線からそれを出しません。また、パルスコンバータには十分な保護機能があります。
一例としては、農村地域の電気配線が挙げられます。そこではケーブルが空中で建物に到達しており、当然のことながら、雷雨の際には重大な中断を受ける可能性があります。通常、特別な保護 (ヒューズまたはスパーク ギャップ以外) は提供されません。しかし、電化製品が故障するケースはそれほど頻繁ではありません（都市部よりは頻繁に発生しますが）。
ポテンシャルレベリングシステム。
したがって、実際的な最大の危険は、雷の二次的な症状（言い換えれば、雷）です。この場合、顕著な要因は次のとおりです。
- ネットワークの導電部分間に大きな電位差が現れる。
- 長いワイヤ (ケーブル) での高電圧誘導
これらの要因に対する保護はそれぞれ次のとおりです。
- すべての導電性部分の電位の均一化（最も単純な場合 - 一点接続）と接地ループの低抵抗。
- シールドケーブルのシールド。
電位平準化システムの説明から始めましょう。これに基づいて、保護装置の使用が肯定的な結果をもたらすことはありません。
7.1.87。建物の入り口では、次の導電性部品を組み合わせて等電位ボンディング システムを実行する必要があります。
- メイン（トランク） 保護導体;
- メイン（幹線）接地線またはメイン接地クランプ。
- 建物間および建物間の連絡用鋼管。
- 建物構造の金属部品、避雷、セントラルヒーティング、換気および空調システム。このような導電性部品は、建物の入り口で相互接続する必要があります。
- 電力伝送中に追加の等電位ボンディング システムを繰り返すことをお勧めします。
88.7.1。固定電気設備のすべての露出した導電部分、サードパーティの導電部分、およびすべての電気機器 (ソケットを含む) の中性保護導体は、追加の等電位ボンディング システムに接続する必要があります。
ケーブルシールド、避雷、およびアクティブ機器の概略接地 PUE の新版 次のように行う必要があります。
新版によるケーブル スクリーン、避雷器、およびアクティブ機器の接地 PUE
古い版では次のスキームが提供されていました。
旧版の PUE におけるケーブル シールド、避雷器、およびアクティブ機器の接地
違いは、外見上は重要ではありませんが、非常に根本的なものです。たとえば、アクティブな機器を効果的に雷から保護するには、すべての電位が 1 つの「接地」を中心に振動する (接地抵抗が低い) ことが望ましいです。
悲しいことに、より効率的な新しい PUE に従ってロシアに建設される建物は少なすぎます。そして、私たちははっきりと言うことができます-私たちの家には「地球」はありません。
この場合どうすればよいでしょうか?選択肢は 2 つあります。家庭の電力網全体を再設計する (非現実的な選択肢) か、合理的に入手可能なものを使用する (ただし、同時に何を目指すべきかを覚えておく) ことです。
ケーブルや機器の接地。
アクティブな機器の接地は通常は簡単です。工業用シリーズであれば専用の端末があるでしょう。安価なデスクトップ モデルの場合はさらに悪くなります。単に「アース」という概念がありません (したがって、アースするものがありません)。そして、より大きな損害リスクは、より低い価格によって完全に補われます。
ケーブル インフラストラクチャの問題はさらに複雑です。有効な信号を失わずに接地できる唯一のケーブル要素はシールドです。 «通気孔»を敷設するためにそのようなケーブルを使用することをお勧めしますか?それに応えて、長い引用を引用したいと思います。
1995 年に、独立した研究所がシールド付きケーブル システムとシールドなしケーブル システムの一連の比較テストを実施しました。同様のテストが 1997 年の秋にも実施されました。長さ 10 メートルのケーブルの制御されたセクションが、外部妨害から保護された反響吸収チャンバー内に敷設されました。回線の一端は 100Base-T ネットワーク ハブに接続され、もう一端は PC ネットワーク アダプタに接続されました。ケーブルの制御部分は、30 MHz ～ 200 MHz の周波数範囲で 3 V/m および 10 V/m の電界強度による干渉にさらされました。 2 つの重要な結果が得られました。
まず、カテゴリ 5 のシールドされていないケーブルの干渉レベルは、RF フィールド電圧が 3 V/m のシールドされたケーブルよりも 5 ～ 10 倍高いことがわかります。第 2 に、ネットワーク トラフィックがない場合、シールドされていないケーブル上で実行されるネットワーク コンセントレータは、一部の周波数で 80% を超えるネットワーク負荷を示します。 60 MHz を超える 100Base-T プロトコルの信号強度は非常に低いですが、波形回復には非常に重要ですが、100 MHz を超える干渉があっても、シールドされていないシステムはテストに合格しませんでした。同時に、データ伝送速度が 2 桁低下することも確認されました。
シールド ケーブル システムはすべてのテストに合格していますが、正常に動作するには効果的な接地が不可欠です。
ここで重要な点に注意してください。従来の SCS では、接地はラインの全長に沿って、つまりアクティブな機器のポートから別のポートまで継続的に行われます (ただし、理論的には接地は単一点で提供される必要があります)。大規模な分散ネットワークを適切に接地することは非常に困難であり、ほとんどの設置業者は一般にシールド ケーブルを使用しません。
「ホーム」ネットワークでは、ネットワークの接地についてではなく、個々の回線の接地について話すべきです。これらは。個々の回線は、金属チューブ内に配置されたシールドされていないツイストペアと考えることができます (結局のところ、シールドの目的は回線の「空気」部分を保護することです)。
これにより、物事が大幅に簡素化されます。したがって、シールド ケーブルの使用は推奨以上のものです。ただし、建物に入るときは十分な接地が必要です。次のルールに従って、両側でこれを行うことをお勧めします。
ケーブルシールドの接地
一方では、「デッド」アースが実行されます。一方、ガルバニック絶縁（スパークギャップ、コンデンサ、スパークギャップ）を通じて。両側が単純に接地されている場合、建物間の閉電気回路では、不要な等化電流や浮遊クランプが発生する可能性があります。
理想的には、適切な断面積の別の導体を使用して家の地下に接地し、そこを等電位バスに直接接続することをお勧めします。ただし、実際には、最も近い保護ゼロを使用するだけで十分です。同時に、ネットワークの雷保護の有効性は低下しますが、それほど大幅ではなく、電位の増加によって家の電気消費者が損傷する可能性が（実際より理論的には）わずかに増加するだけです。