В прошлой статье рассматривалась внешняя молниезащита объекта. В этом раз, мы рассмотрим предназначение и устройство, так называемой, внутренней молниезащиты.

Под этим термином понимаются мероприятия по сбережению в работоспособном состоянии систем управления и контроля инженерных сетей, которыми оборудован Ваш объект.

Прежде всего, разберемся, что грозит Вашему оборудованию и откуда эти угрозы берутся?

Речь пойдет об импульсных перенапряжениях - очень коротких импульсах высокой энергии, возникающих на входах электронного оборудования объекта. Причин появления импульсных перенапряжений несколько: прежде всего это разряд молнии в объект, далее близкие разряды молнии, в том числе и высотные и, наконец, техногенные источники. Почему данные воздействия опасны для современного оборудования, ведь 15 - 20 лет назад об этой проблеме в жилищном строительстве никто не думал.

Прежде всего дело в том, что современное, а особенно загородное, жилище насыщено массой инженерного оборудования: системы видеонаблюдения и контроля доступа, климат контроля и вентиляции, системы отопления, разветвленные компьютерные и телевизионные сети и многое другое. Все эти системы имеют в своем составе микропроцессорные устройства.

С ростом степени интеграции при изготовлении новых поколений электронных устройств, неизбежно уменьшается расстояние между элементами на подложке, а это в свою очередь, ведет к уменьшению импульсного пробивного напряжения изоляции. Для примера можно привести следующие цифры: энергия поражения шагового искателя (устройство из состава электромеханической АТС) составляет 10 - 15 Дж, энергия поражения современного процессора составляет единицы микро Дж. При сопоставлении результатов получаем следующее - современная техника в 10000 раз более чувствительна к воздействиям импульсного характера, чем техника «старого парка».

Рассмотрим различные варианты появления на оборудовании жилого дома импульсных воздействий.

Вариант 1: разряд молнии в систему внешнего молниеприема объекта.

В этом случае внешняя молниезащита обеспечивает стекание токов молнии на молниеприемные заземлители и далее токи растекаются в грунте. Любое заземление обладает «сопротивлением растеканию» эта величина для рассматриваемых объектов лежит в пределах от единиц до десятков Ом. С учетом того, что ток молнии достигает десятков, а то и сотен тысяч ампер на заземлителе, то в момент стекания импульного тока молнии повышается потенциал до сотен тысяч вольт. Разность потенциалов между системой заземление здания и системами сигнальных проводников (электропитание - 220В, связь - 60В и т.п.) прикладывается к входам оборудования, которое не в силах выдержать подобное воздействие. Результатом данного события оказывается неисправность инженерных сетей объекта, а то и пожар.

Вариант 2: разряд молнии в районе расположения объекта (непрямой удар) или высотный (межоблачный) разряд.

В этом случае на проводящие коммуникации (кабели энергетики, связи, трубы водо- и газоснабжения) наводится импульс тока посредством электромагнитного поля разряда. Этот импульс по проводящим коммуникациям приходит на оборудование объекта. Энергетика такого воздействия в десятки раз меньше, чем при прямом попадании молнии, но ее с избытком хватает для уничтожения современного процессорного оборудования. Кстати говоря, это событие происходит во много раз чаще, чем прямой удар в объект, и, следовательно, любая проводящая коммуникация, входящая в объект, увеличивает вероятность выхода из строя Вашего оборудования.

Вариант 3: импульсные воздействия, вызванные техногенными причинами.

Это, в основном, импульсные воздействия, приходящие по линии питания. Причины появления подобных воздействий это переключения нагрузок и не стационарные режимы в сетях как высокого напряжения (6 - 10кВ), так и в распределительных сетях 0,4 кВ. По энергетике и временным параметрам импульса эти воздействия схожи с импульсом рассмотренным в варианте 2.

Таким образом, для долговременной безаварийной эксплуатации объекта (например жилого дома) проведение мероприятий по внешней молниезащите не достаточно. Внешняя молниезащита - это только противопожарные меры. Для нормальной работы всех современных инженерных сетей здания необходима еще и внутренняя система молниезащиты (защита от импульсных перенапряжений).

Рассмотрим устройство защиты от импульсных перенапряжений для современного жилого дома применительно к различным инженерным сетям.

Система электропитания - наиболее опасна с точки зрения импульсных воздействий.

Линия питания загородного жилого дома может быть конструктивно выполнена следующим образом: воздушная линия питания или как вариант СИП (самонесущей кабель), кабельная линия питания, питание от собственных источников (питание от ДЭС).

Воздушная линия питания наиболее опасна для объекта, так как при использовании воздушной линии питания объект может получить всю гамму импульсных воздействий; это и прямой удар в линию питания, и наведенный импульс и техногенные импульсы от распределительных сетей. Кабельная линия питания менее опасна, так как прямые удары молнии в подземный кабель достаточно редкое событие, а в остальном кабельная линия практически не отличается от «воздушки». Питание объекта от дизелей годится только как временная мера по экономическим причинам, хотя с точки зрения импульсных воздействий, это самый безопасный источник электроэнергии.

Распределительные воздушные линии питания 0,4 кВ загородного поселка имеют достаточно большую протяженность, соответственно площадь поражения линии питания при прямом ударе молнии в тысячи раз превышает площадь загородного дома и вероятность получить импульсное воздействие прямого тока молнии от этого источника очень велика.

На фотографии 1 приведен результат попадания молнии в линию питания загородного поселка. Данному «бывшему коттеджу» не повезло, в результате попадания молнии в линию питания загорелся вводной щит. Распределительные линии воздушного и кабельного типов так же прекрасно «работают» как источник импульса перенапряжения при высотном (межоблачном) и удаленном разряде молнии.

Для того чтобы уберечь не только электроустановку, но и все оборудование Вашего здания потребляющее электроэнергию от сети, на вводе в ГРЩ дома необходимо установить специализированное устройство защиты, так называемое УЗИП (устройства защиты от импульсных перенапряжений). УЗИП производятся различными фирмами, как отечественными, так и зарубежными, по конструкции устройства защиты подразделяются на изделия для монтажа на DIN рейку и для навесного монтажа, по элементной базе устройства изготавливаются на основе разрядников различных типов или варисторов (в основном оксидноцинковых). Схемы подключения устройств защиты к электроустановке дома бывают двух типов и обычно приведены в каталогах фирм изготовителей для конкретных устройств. По размещению УЗИП на вводе энергоустановки наша организация придерживается позиции об установке устройств защиты в отдельном щите, расположенном рядом с вводным щитом дома. Такое расположение, с нашей точки зрения, облегчает правильный монтаж УЗИП.

Система телефонной связи объекта, так же является опасной структурой для оборудования объекта. Если телефонная линия выполнена в виде «воздушки», то опасность данного типа ввода рассмотрена в разделе питание воздушная линия, если ввод выполнен подземным кабелем, то опасность для оборудования рассмотрена в разделе кабельные линии питания.

Защита от удара молнии оборудования, прежде всего телефонного, по сигнальным проводникам обеспечивается установкой на вводе телефонных коммуникаций в объект специализированных, согласованных по уровню сигнала и спектру, устройств защиты. Защита от молнии при кабельном вводе в объект осуществляется во вводном телефонном щите. Модуль защиты от молнии бывает нескольких типов. Конструкция защитных устройств определяется емкостью вводного кабеля. В случае малопарного кабеля (1 - 2 пары) удобнее использовать конструктивы настенного крепления на 1 -2 пары, например АЗУ (абонентские защитные устройства). В случае если емкость вводного кабеля 10 и более пар, то лучше вводить кабель на плинт, а защиту монтировать кроссовую, например МЗК (модуль защиты кроссовый). Если телефонная линия подается на объект «воздушкой», то для правильного размещения устройств защиты используется коробка телефонная на последнем столбе линии, например SDB10KE. Если объект телефонизирован уплотненной линией, то устанавливаются устройства защиты для этих типов линий, например МЗАУ (модули защиты абонентского уплотнения).

Защита оборудования систем интерфейсов осуществляется аналогичным образом, только устройства защиты устанавливаются согласованные с уровнем и полосой сигналов различных интерфейсов, например МЗИ (модуль защиты интерфейса).

Защита оборудования систем видеонаблюдения распадается на две задачи: первая - защита оборудования отображения, которое находится в доме или установлено в посту охраны, вторая - защита непосредственно телекамер установленных на периметре, который на больших участках может достигать длин до сотен метров. Защита оборудования видеонаблюдения осуществляется при помощи устройств защиты устанавливаемых на вводе сигнального кабеля в объект. Защита телекамер, установленных на периметре, производится как защита самостоятельного объекта - по сигналу и по питанию.

Система телевидения объекта несет в себе повышенную опасность в том смысле, что оборудование телевидения подключается к эфирной антенне, установленной на кровле объекта. Некоторые заказчики (собственники) умудряются сначала смонтировать систему внешней молниезащиты, а потом установить телевизионную приемную антенну на мачте высотой от 4 до 9 и более метров, которая выступает над системой внешней молниезащиты объекта на эти самые 4 - 9 метров. Результатом подобной «работы», как правило, является прямой удар молнии в телевизионную антенну (мачту) с весьма печальными последствиями, как для оборудования, так и для дома в целом.

Для защиты оборудования необходимо установить специализированные устройства защиты на вводе коаксиальных кабелей в здание, причем место ввода должно подключаться к ГЗШ (главной заземляющей шине) объекта. Пренебрегать защитой не советуем, в данном случае по коаксиалам возможно протекание прямых токов молнии, а с подобной энергией шутки плохи.

Подведем некоторые итоги: наиболее опасными магистралями для здания являются соответственно - ввод системы питания, особенно воздушного типа, ввод системы телевидения, особенно если она подключенная к мачте на кровле, ввод телефонного кабеля, особенно выполненного в виде «воздушки» и, наконец, ввод систем периметрального видеонаблюдения и систем интерфейсов. Все эти системы должны оборудоваться устройствами защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), а также, иметь устройство заземления, только в этом случае можно быть уверенным в долговременной безаварийной эксплуатации как оборудования жилого загородного дома так и самого объекта в целом.

Конкретная схемотехника, методика расчетов зон защиты, выбор и описание конструкции и элементной базы устройств защиты рассматриваются в специальной литературе и выходят за рамки данной статьи.

Для того чтобы молниезащита и заземление Вашего объекта была выполнена оптимально, поручайте разработку проекта и монтаж специализированным организациям. Специалисты по внешней молниезащите и защите оборудования от импульсных перенапряжений всегда подскажут наиболее оптимальное решение по соотношению цена - качество, кроме того результат работы специализированных организаций обойдется вам в конечном итоге значительно дешевле.