Kabelblitzschutz

Die Hauptaufgabe kann formuliert werden. Dies dient erstens dazu, das Netz vor Gewittern (hauptsächlich atmosphärischen elektrischen Entladungen) zu schützen, und zweitens, um dies zu erreichen, ohne die vorhandenen elektrischen Leitungen (und die daran angeschlossenen Verbraucher) zu beschädigen. In diesem Fall ist es oft notwendig, das „Kollateralproblem“ zu lösen, nämlich die Erdungs- und Potenzialausgleichsvorrichtungen in einem realen Verteilungsnetz in den Normalzustand zu bringen.

Grundlegendes Konzept

Wenn wir über Dokumente sprechen, muss der Blitzschutz RD 34.21.122-87 „Anweisungen für die Blitzschutzeinrichtung von Gebäuden und Bauwerken“ und GOST R 50571.18-2000, GOST R 50571.19-2000, GOST R 50571.20-2000 entsprechen.

Hier sind die Bedingungen:

1. Direkter Blitzeinschlag – direkter Kontakt des Blitzableiters mit einem Gebäude oder Bauwerk, begleitet von einem Blitzdurchgang.
2. Die sekundäre Erscheinungsform von Blitzen ist die Induktion von Potenzialen an metallischen Strukturelementen, Geräten und in offenen Metallkreisläufen, die durch Blitzentladungen in der Nähe verursacht werden und die Gefahr von Funkenbildung im geschützten Objekt erzeugen.
3. Hochpotentialdrift ist die Übertragung elektrischer Potentiale auf das geschützte Gebäude oder Bauwerk entlang ausgedehnter Metallverbindungen (Erd- und Erdleitungen, Kabel usw.), die bei direkten und nahen Blitzeinschlägen auftreten und die Gefahr von Funkenbildung im geschützten Objekt mit sich bringen .

Der Schutz vor einem direkten Blitzeinschlag ist schwierig und teuer. Nicht über jedes Kabel kann ein Blitzableiter gelegt werden (allerdings kann man mit einem nichtmetallischen Tragkabel komplett auf Glasfaser umsteigen). Wir können nur auf die vernachlässigbare Wahrscheinlichkeit eines solch unangenehmen Ereignisses hoffen. Und es besteht die Möglichkeit, dass das Kabel verdampft und die Endgeräte (zusammen mit den Schutzvorrichtungen) völlig durchbrennen.

Andererseits ist ein Hochpotential-Voreingenommenheit natürlich nicht allzu gefährlich für ein Wohngebäude, nicht für ein Staublager. Tatsächlich beträgt die Dauer des durch Blitze verursachten Impulses viel weniger als eine Sekunde (normalerweise werden 60 Millisekunden oder 0,06 Sekunden als Test angenommen). Der Querschnitt der Twisted-Pair-Leitungen beträgt 0,4 mm. Dementsprechend ist eine sehr große Spannung erforderlich, um hohe Energie einzubringen. Das passiert leider – genauso wie es durchaus möglich ist, dass ein direkter Blitzeinschlag das Dach eines Hauses trifft.

Es ist unrealistisch, ein typisches Netzteil durch eine kurze Hochspannungsspitze zu beschädigen. Der Transformator lässt es einfach nicht aus der Primärwicklung heraus. Und der Impulswandler verfügt über ausreichend Schutz.

Ein Beispiel ist die elektrische Verkabelung in ländlichen Gebieten, wo die Kabel das Gebäude über die Luft erreichen und bei Gewittern natürlich erheblichen Störungen ausgesetzt sind. Normalerweise ist kein besonderer Schutz (außer Sicherungen oder Funkenstrecken) vorgesehen.Ausfälle von Elektrogeräten sind jedoch nicht sehr häufig (obwohl sie häufiger vorkommen als in der Stadt).

Mögliches Nivelliersystem.

Die größte praktische Gefahr sind daher die sekundären Erscheinungsformen von Blitzen (mit anderen Worten: Pickups). In diesem Fall sind die auffälligen Faktoren:

• das Auftreten einer großen Potentialdifferenz zwischen den leitenden Teilen des Netzwerks;
• Hochspannungsinduktion in langen Drähten (Kabeln)

Der Schutz vor diesen Faktoren ist jeweils:

• Ausgleich der Potentiale aller leitenden Teile (im einfachsten Fall – Verbindung an einem Punkt) und geringer Widerstand der Erdschleife;
• Abschirmung von geschirmten Kabeln.

Beginnen wir mit einer Beschreibung des möglichen Nivelliersystems – auf dieser Grundlage, ohne die der Einsatz jeglicher Schutzvorrichtungen kein positives Ergebnis liefert.

7.1.87. Am Gebäudeeingang muss ein Potenzialausgleich durch Zusammenführung folgender leitfähiger Teile erfolgen:

• Haupt (Stamm) Schutzleiter;
• Haupterdungskabel oder Haupterdungsklemme;
• Stahlrohre für die Kommunikation von Gebäuden und zwischen Gebäuden;
• Metallteile von Gebäudestrukturen, Blitzschutz, Zentralheizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen. Solche leitfähigen Teile müssen am Gebäudeeingang miteinander verbunden werden.
• Es wird empfohlen, bei der Energieübertragung zusätzliche Potenzialausgleichssysteme zu wiederholen.

7.1.88.Alle freiliegenden leitfähigen Teile ortsfester Elektroinstallationen, leitfähige Teile Dritter und neutrale Schutzleiter aller elektrischen Geräte (einschließlich Steckdosen) müssen an das zusätzliche Potenzialausgleichssystem angeschlossen werden...

Schematische Erdung des Kabelschirms, des Blitzschutzes und der aktiven Betriebsmittel gem Neuauflage von PUE sollte wie folgt erfolgen:

Erdung von Kabelschirmen, Blitzableitern und aktiven Geräten gemäß der Neuauflage PUE

Während die alte Ausgabe folgendes Schema vorsah:

Erdung von Kabelschirmen, Blitzableitern und aktiven Geräten in der alten Ausgabe von PUE

Die Unterschiede sind bei aller äußerlichen Bedeutungslosigkeit durchaus grundlegend. Für einen wirksamen Blitzschutz aktiver Geräte ist es beispielsweise wünschenswert, dass alle Potenziale um eine einzige „Erde“ (auch mit geringem Erdungswiderstand) schwingen.

Leider werden in Russland zu wenige Gebäude nach einem neuen, effizienteren PUE gebaut. Und wir können mit Bestimmtheit sagen: In unseren Häusern gibt es keine „Erde“.

Was ist in diesem Fall zu tun? Es gibt zwei Möglichkeiten – das gesamte Stromnetz zu Hause neu zu gestalten (eine unrealistische Option) oder das zu nutzen, was einigermaßen verfügbar ist (aber gleichzeitig daran denken, was man anstrebt).

Erdung von Kabeln und Geräten.

Die Erdung aktiver Geräte ist in der Regel einfach. Wenn es sich um eine Industrieserie handelt, gibt es dafür wahrscheinlich ein eigenes Terminal. Bei billigen Desktop-Modellen ist es noch schlimmer – sie verfügen einfach nicht über das Konzept der „Erdung“ (und daher nicht über die Erdung). Und das höhere Schadensrisiko wird durch den niedrigeren Preis vollständig kompensiert.

Die Frage der Kabelinfrastruktur ist viel komplexer.Das einzige Kabelelement, das geerdet werden kann, ohne dass das Nutzsignal verloren geht, ist die Abschirmung. Ist es ratsam, solche Kabel für die Verlegung von „Lüftungsöffnungen“ zu verwenden? Als Antwort möchte ich nur ein langes Zitat zitieren:

Im Jahr 1995 führte ein unabhängiges Labor eine Reihe von Vergleichstests geschirmter und ungeschirmter Kabelsysteme durch. Ähnliche Tests wurden im Herbst 1997 durchgeführt. Ein kontrollierter Kabelabschnitt von 10 Metern Länge wurde in einer echoabsorbierenden Kammer verlegt, die vor äußeren Störungen geschützt war. Ein Ende der Leitung war mit einem 100Base-T-Netzwerk-Hub und das andere mit einem PC-Netzwerkadapter verbunden. Der Steuerteil des Kabels war Störungen mit der Feldstärke von 3 V/m und 10 V/m im Frequenzbereich von 30 MHz bis 200 MHz ausgesetzt. Es wurden zwei signifikante Ergebnisse erzielt.

Erstens ist der Störpegel in einem ungeschirmten Kabel der Kategorie 5 5-10 mal höher als in einem geschirmten Kabel mit einer HF-Feldspannung von 3 V/m. Zweitens zeigt der Netzwerkkonzentrator, der mit ungeschirmten Kabeln durchgeführt wird, bei fehlendem Netzwerkverkehr bei einigen Frequenzen eine Netzwerklast von mehr als 80 %. Die Signalstärke des 100Base-T-Protokolls über 60 MHz ist sehr gering, aber für die Wellenformwiederherstellung sehr wichtig. Doch selbst bei Störungen über 100 MHz hat das ungeschirmte System den Test nicht bestanden. Gleichzeitig wurde ein Rückgang der Datenübertragungsgeschwindigkeit um zwei Größenordnungen festgestellt.

Geschirmte Kabelsysteme haben alle Tests bestanden, eine wirksame Erdung ist jedoch für ihren erfolgreichen Betrieb unerlässlich.

Hier ist ein wichtiger Punkt zu beachten.Beim herkömmlichen SCS erfolgt die Erdung über die gesamte Länge der Leitung – kontinuierlich von einem aktiven Geräteanschluss zum anderen (obwohl die Erdung theoretisch an einem einzigen Punkt erfolgen sollte). Es ist äußerst schwierig, ein großes verteiltes Netzwerk ordnungsgemäß zu erden, und die meisten Installateure verwenden im Allgemeinen keine abgeschirmten Kabel.

In „Heim“-Netzwerken sollte man nicht von der Erdung des Netzwerks sprechen, sondern von der Erdung einzelner Leitungen. Diese. Sie können sich jede einzelne Leitung als ungeschirmtes verdrilltes Paar vorstellen, das in einem Metallrohr untergebracht ist (schließlich besteht der Zweck der Abschirmung darin, den „Luft“-Teil der Leitung zu schützen).

Das vereinfacht die Sache enorm. Daher wird die Verwendung abgeschirmter Kabel mehr als empfohlen. Allerdings nur mit guter Erdung beim Betreten des Gebäudes. Es empfiehlt sich, dies auf beiden Seiten nach folgender Regel durchzuführen:

Erdung des Kabelschirms

Zum einen wird eine „tote“ Erdung durchgeführt. Zum anderen durch galvanische Trennung (Funkenstrecke, Kondensator, Funkenstrecke). Bei einfacher beidseitiger Erdung kann es in einem geschlossenen Stromkreis zwischen Gebäuden zu unerwünschten Ausgleichsströmen und/oder Streuklemmen kommen.

Idealerweise empfiehlt es sich, es mit einem separaten Leiter mit ordentlichem Querschnitt zum Keller des Hauses zu erden und dort direkt an die Äquipotentialschiene anzuschließen. In der Praxis reicht es jedoch aus, den nächstgelegenen Schutznullpunkt zu verwenden.Gleichzeitig nimmt die Wirksamkeit des Blitzschutzes des Netzes ab, jedoch nicht zu stark, nur geringfügig (eher in der Theorie als in der Praxis) steigt die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung elektrischer Verbraucher im Haus durch das erhöhte Potenzial.