Какие бывают помехи в электросети и как от них защититься

Какие бывают помехи в электросети и как от них защититься? – Электро Помощь

РазноеНаводка в электрике

Возникновение наводки на воздушных линиях электропередачи и в электроустановках, связанных с ними, представляет опасность не меньшую, чем присутствие рабочего напряжения на них. Также данное явление возникает в бытовых условиях в сети 220 В, поэтому необходимо понимать природу возникновения и меры защиты от наведенного напряжения, о чем мы и поговорим далее.

Причины возникновения

Наведенное напряжение возникает на выведенной в ремонт и обесточенной воздушной линии электропередач (ВЛ), вследствие влияния на нее электромагнитного поля расположенной в непосредственной близости работающей электроустановки или другой ВЛ, которая находится под напряжением. Таким образом, ВЛ, которая проходит параллельно отключенной линии, наводит сторонний потенциал, который представляет существенную опасность для обслуживающей ремонтной бригады. Значение наведенного напряжения в проводе изменяется в зависимости от протяженности участка, на котором ВЛ идут параллельно, тока нагрузки и величины рабочего напряжения, отдаленности фазных проводов, метеорологических условий. Потенциал, который наведен на ВЛ, объединяет в себе два вида воздействия – электромагнитную и электростатическую составляющую:

• Электромагнитная часть появляется под действием магнитного поля, возникающего от протекания тока по работающей рядом ВЛ. Отличительной особенностью данной составляющей является то, что при заземлении даже в нескольких местах линии, она не изменяет свою величину. Единственное, что можно изменить с помощью заземлений – это расположение точки нулевого потенциала.
• Электростатическая часть, в отличие от электромагнитной, устраняется путем заземления линии в ее концах и в месте ведения работ. Снизить же величину наведенного напряжения возможно установив заземление хотя бы в единственной точке ВЛ.

Давайте рассмотрим подробнее, что это такое – наведенное напряжение и природу его возникновения. Чтобы понять, как оно появляется, обратимся к фото, на котором изображен проводник:

Имеется проводник, обозначенный на картинке как А-А. При протекании по нему переменного тока создается электромагнитное поле, интенсивность которого уменьшается по мере отдаления от проводника (на изображении можно заметить снижение яркости окраски).

Также изменяются пульсации электромагнитного поля с изменением направления и величины тока. При попадании в поле любого другого проводника в нем индуцируется наведенное напряжение.

Какое значение считается опасным для персонала? Считается, что если на отключенной ВЛ присутствует наведенное напряжение и его значение не превышает 25 В, то ремонтные мероприятия производятся с применением обычных средств защиты.

В случае превышения безопасной величины следует пользоваться специальными средствами защиты и выполнять технические мероприятия, обеспечивающие требуемую степень защиты от опасного воздействия наведенного потенциала.

Такими мерами безопасности могут быть разземление вначале и конце линии, разрез провода, установка заземления на участках ВЛ.

Узнать о том, какие электрозащитные средства используют в установках выше 1000 Вольт, вы можете из нашей статьи!

В чем опасность явления?

Наведенное напряжение можно считать более опасным и коварным в отличие от рабочего в силу того, что на него никак не реагирует защитная аппаратура.

Например, при попадании под него ремонтного персонала, работник будет находиться под опасным воздействием до момента освобождения от его влияния.

Кстати, о коротком замыкании (КЗ). При КЗ в рабочей линии происходит наводка на отключенную ВЛ и многократное превышение тока, что, естественно, отражается на персонале, занятом ремонтом на отключенной ВЛ.

Последствия могут быть весьма плачевными – от сильных ожогов, до протекания тока по жизненно важным органам с их поражением, вплоть до летального исхода.

Поэтому не нужно пренебрегать правилами безопасности при проведении работ на отключенных ВЛ.

Что же делать в случае попадания человека под наведенное напряжение? Как избавиться от его воздействия? Необходимо устранить протекание тока через тело человека. Для этого понадобится соединить опасную часть электроустановки с «землей», набросив на нее заземление.

Наводка в квартире

Не считая ВЛ и электроустановок, наведенное напряжение может также возникать в квартире и в частном доме в сети 220 В. Так называемая «наводка» появляется в кабеле, проложенном опять же рядом с проводом, по которому протекает ток.

Для примера приведем ситуацию, когда при выключенном выключателе на диодных лампочках появляется еле заметное свечение. Происходит это из-за того, что рядом с проводом, питающим лампы, проложен проводник с фазной жилой. А действие электромагнитного поля никто не отменял.

Отсюда и возникает небольшая наводка, величины которой достаточно для того, чтобы «подсветить» светодиоды.

Еще один случай – это наводка в розетке. Возникает она, если произошел обрыв нулевого провода. Тогда при измерении индикатором на клеммах розетки получим две фазы. Но на самом деле, фазный провод как был один, так и останется, а «вторая фаза» пропадет, как только нулевой провод будет заново подключен.

С примером опасного влияния наводки вы можете ознакомиться на видео:

Реальный пример

Вот мы и рассмотрели, что такое наведенное напряжение, чем опасно это явление и какие меры защиты нужно предпринимать для того, чтобы обезопасить персонал от поражения электрическим током. Надеемся, предоставленная информация была для вас понятной и полезной!

Наверняка вы не знаете:

samelectrik.ru

Наведённым называют напряжение, возникающее в обесточенном проводнике, находящемся под воздействием располагающегося рядом высоковольтного оборудования или провода. Это явление уникально и представляет собой немалую опасность, по этой причине стоит узнать о нем более подробно.

Для того чтобы разобраться в природе явления, придётся немного освежить в памяти уроки физики. Итак, что такое наведённое напряжение, и чем оно опасно?

Природа явления

Суть наведённого напряжения в том, что в обесточенном проводнике, который находится рядом с источником электромагнитного поля, возникает опасный потенциал. Источником излучения может стать находящаяся рядом с обесточенным проводом линия ВЛ или другое оборудование, создающее такое поле.

Наиболее ярким примером будет рассмотрение наведённого напряжения на ВЛ (воздушной линии электропередачи).

При отключении одного провода от источника тока рядом находящийся провод электропередачи имеет электромагнитное поле, которое, в свою очередь, создаёт потенциал в обесточенном проводнике.

Этот потенциал вполне может принимать опасные для здоровья и жизни значения, особенно при расположении рядом мощного источника магнитного поля.

Значение потенциала зависит лишь от рабочего напряжения, токов нагрузки и общего расположения относительно друг друга. Потенциал условно представлен суммой электромагнитной и электростатической частей:

1. Электростатическая составляющая наведённого потенциала обусловлена воздействием на проводник электрического поля рядом расположенного источника, в нашем случае это оставшийся в работе провод. Номинальное значение этого параметра зависит только от электрического потенциала влияющей ВЛ, это значение постоянно наводится действующим рядом источником поля. Наводка осуществляется на всем протяжении отключённого от источника тока проводника. Для снижения её до безопасного уровня достаточно заземлить её на любом участке сети;
2. Электромагнитная часть, она появляется от воздействия магнитных полей, которые создают токи фазных проводов. Отсюда её нестабильность, особенностью проявления этой составляющей служит то, что её значение неизменно на всем протяжении участка сети и не зависит от заземления или изоляции провода от земли. Наводка в этом случае не зависит от включённой линии, а только от параметров магнитного поля и отдаления. При изменении расположения или числе точек заземления на ВЛ меняется лишь расположение точки нулевого потенциала. Само же наведённое напряжение остаётся прежним.

Пикового значения электромагнитная часть достигает на концах взаимного влияния линий, на нашем примере это расположение отключённых линейных разъединителей. В этих точках и измеряется его значение.

Стоит отметить, что даже в процессе определения значения обязательно заземление обоих концов ВЛ.

Класс оборудования, применяемого для измерения значений и параметров тока, подбирается, исходя из расчётных параметров потенциала, чаще всего используются приборы с пределом измерения не менее 0,5-1 кВ.

В процессе измерения потенциала обязательно соблюдение правил техники безопасности, ввиду того что вольтаж может иметь значение намного выше расчётного. Нарушение правил техники безопасности чревато электротравмой или ожогами.

Одним из вариантов борьбы с ним служит процесс разделения линии на отдельные участки, электрически не связанные между собой, либо работы под воздействием напряжения.

Согласно нормам ПУЭ, номинальное значение до 25В считается формально неопасным и позволяет проводить работу при строгом следовании правилам техники безопасности .

Тем не менее, на сегодняшний день существует мнение, что требования Правил охраны труда на электрообъектах несколько устарели. Ряд специалистов считает, что заземление воздушной линии электропередачи в одной точке и такелажная схема не обеспечивают безопасность монтажников. По этой причине требуются другие способы обеспечения защиты ремонтных бригад при работе.

Важно! Нужно отметить, что несмотря на приведённый пример, источником наводки тока может служить не только рядом расположенная ВЛ, это просто наиболее яркий случай возникновения этого потенциала. Наведённые токи могут возникнуть в любом проводнике при наличии рядом работающего оборудования, создающего электромагнитное поле, в том числе генератора или трансформатора.

Работа на ВЛ

Явление в быту

Несмотря на сравнительно небольшое напряжение, используемое для бытовых электросетей, наводка токов может возникнуть и внутри дома или квартиры.

Достаточно часто это можно видеть на светодиодных лампах или лентах, чей провод включения проходит рядом с кабелем, который находится под напряжением, он и производит наводку напряжения на провод или сами лампы.

Под влиянием наведённого тока лампочки начинают светиться.

Также в качестве примера можно рассмотреть розетку при обрыве провода ноля в ней. При использовании индикатора можно обнаружить в розетке две фазы, несмотря на то, что она подключена к однофазной домашней сети. Для исчезновения второй фазы достаточно устранить обрыв.

Схема

Основы безопасности

Явление возникновения напряжения в проводнике под воздействием электромагнитного поля и статического электричества уникально, но вместе с тем оно достаточно опасно. Привычные устройства, обеспечивающие защиту, действуют на него избирательно, либо не действуют вообще.

Примером может служить замыкание цепи при попадании в неё человека, в этом случае автоматика просто отключит источник питания. Но при наведённом потенциале сети нет, а, значит, при отключении устройства безопасности не будет.

Это служит причиной того, что к наводке тока нужно относится внимательно и осторожно.

Безопасность работы при возможности существования наведённого напряжения обеспечивается, в первую очередь, правилами безопасности.

Если есть хоть небольшая возможность его возникновения, то следует измерить вольтаж отключённого провода. При наличии его обеспечить безопасность монтажников.

Правила безопасности проведения работ на отключённых линиях электропередач написаны на печальном опыте предыдущих поколений и изучения работы с токами различных типов.

Стоит учитывать! Фактическое значение наведённого напряжения может достигать десятка и более киловольт. Неаккуратное обращение с таким потенциалом может привести к поражению электротоком, вследствие чего к ожогам и другим травмам.

Источник: https://elektriki23.ru/provodka/kakie-byvayut-pomehi-v-elektroseti-i-kak-ot-nih-zashhititsya.html

Помехи в электросети: классификация, источники и способы защиты

Вероятно, каждый читатель этой статьи обратил внимание на то, что большинство электрических приборов, работающих от бытовой сети, рассчитаны на напряжение 220 В/50 Гц. Отсюда вывод – именно такие параметры обеспечивает нам поставщик электроэнергии.

К сожалению, это не совсем так. Мы можем предположить, что водопроводная вода совершенно чистая, однако опыт подсказывает, что в ней присутствуют примеси, ухудшающие вкус. Такие же «примеси», в виде дополнительных частот и импульсов, поступают к потребителю электроэнергии.

Это и есть помехи в электросети.

Классификация помех

Все сетевые отклонения можно классифицировать по двум признакам: происхождению шумов и виду электромагнитной аномалии.

Причиной возникновения сетевых искажений являются:

• природные явления (гроза, ионизация воздуха сияниями и т.п.);
• техногенные влияния (аварии на линиях, коммутация мощных устройств и т. д.);
• электромагнитные волны природного и техногенного происхождения.

Перечисленные причины могут вызвать серию импульсных помех или волны гармонических искажений, наложенные поверх синусоидального тока.

Наличие импульсных токов в сети очень вредно сказывается на работе современных бытовых приборов, часто насыщенных электроникой.

Если не применять приборы защиты, электронные устройства могут выйти из строя, не говоря уже о качестве их работы.

Разумеется, чувствительное оборудование разработчики защищают внедрёнными схемами подавления помех, но нередко требуются дополнительные внешние приборы, например, бесперебойные источники питания, сетевые фильтры (рис. 1) и другие.

Рис. 1. Защитные импульсные фильтры

При радиочастотных помехах большинство бытовых приборов могут нормально работать. Но к ним чувствительны радиоприёмники, телевизоры и некоторые медицинские приборы. Впрочем, современная цифровая радиоэлектроника довольно хорошо защищена от таких искажений.

Понимание причин искажений в электрической сети помогает решать проблемы защиты оборудования, осознанно подходить к выбору оптимальных схем подавления шумов.

Источники помех

Искажать синусоиду переменного тока способны как природные явления, так и различные техногенное оборудование. В результате их действия происходят:

• кратковременные провалы напряжения;
• отклонения от номинальных частотных параметров;
• изменения гармоники электричества;
• колебания амплитуды тока;
• ВЧ шумы;
• импульсные всплески;
• синфазные помехи.

Остановимся вкратце на основных источниках, вызывающих перечисленные отклонения.

Провалы напряжения.

Данное явление является следствием работы коммутационных устройств в энергосистемах. Это случается при возникновении КЗ на линиях, в результате запусков мощных электромоторов и в других случаях, связанных с изменениями мощности нагрузки. Наличие таких кратковременных помех является неизбежностью при срабатывании защитной автоматики, и они не могут быть устранены поставщиком электроэнергии.

Изменения частотных характеристик.

Отклонение от заданной частоты происходит в результате значительного изменения тока нагрузки. В случае если уровень потребляемой энергии превосходит мощность генерируемых установок, происходит замедление вращения генератора, что ведёт к падению частоты. При заниженной нагрузке возрастает частота генерации.

Автоматика регулирует распределение мощностей, вплоть до отключения нагрузок, однако частотные помехи в сети всё-таки присутствуют.

Гармоники.

Источником данного вида искажений является наличие в сетях оборудования с нелинейной вольтамперной характеристикой:

• преобразовательные и выпрямительные подстанции;
• дуговые печи;
• трансформаторы;
• сварочные аппараты;
• телевизоры;
• циклоконвертеры и многие другие.

Причиной гармонических искажений могут быть электродвигатели, особенно если они установлены в конце длинной линии.

Отклонение напряжения

Изменения стабильности потенциала происходит в результате периодических скачков потребляемого максимального тока. Источником изменения нагрузок являются устройства, регулирующие напряжение, например, трансформаторы с РПН.

График, иллюстрирующий кратковременное перенапряжение показан на рисунке 2 (Фрагмент А – изображает импульсный всплеск).

Рис. 2. Перенапряжение в сети

ВЧ помехи.

Создаются влиянием устройств работающих, в высокочастотном диапазоне. ВЧ помехи, вызванные действием приборов, генерирующих сигналы с высоким диапазоном частот, распространяются эфирно или через линии сети.

Импульсы напряжения.

Распространённые источники: коммутационные приборы в сетях и грозовые явления.

Причиной таких помех часто являются мощные однофазные нагрузки как бытовые, так и промышленные. Они вызывают сдвиги углов между фазами и амплитудные несоответствия. Путём отключения питания мощных токопотребляющих устройств можно устранить проблему.

Способы защиты

К сожалению, мы не можем управлять качеством электросети, но защитить бытовую технику вполне реально. В зависимости от того к каким искажениям чувствителен конкретный электрический прибор, выбирают соответствующий способ защиты. Снизить уровни помех помогают различные внешние устройства, встроенные электрические схемы, а также экранирование элементов конструкций и заземления.

Пример подавления помех показан на рисунке 3.

Рис. 3. График, иллюстрирующий фильтрацию тока

Эффективными являются следующие внешние устройства:

• стабилизаторы напряжения;
• ИПБ;
• преобразователи частоты;
• регулируемые трансформаторы;
• сетевые фильтры и фильтрующие каскады (принципиальная схема простого фильтра изображена на рисунке 4).

Схема сетевого фильтра

Особую трудность вызывает подавление высокочастотных импульсных искажений в диапазоне нескольких десятков МГц. Часто для этих целей используют защиту, применяемую непосредственно к источнику помехи.

Использование стабилизаторов напряжений оправдано в случаях наличия регулярных провалов напряжений в домашней сети. При стабильно заниженном или завышенном токе лучше пользоваться трансформатором.

Высоким уровнем защиты компьютеров и другой чувствительной электроники обладают бесперебойники. На рисунке 5 показано фото источника бесперебойного питания для защиты компьютера.

Рисунок 5. ИБП

В этих устройствах реализовано несколько защитных функций, но главная из них – снабжение питанием приборов в течение нескольких минут, с последующим корректным их отключением. С целью достижения максимального уровня защиты логично отдать предпочтение бесперебойному блоку питания.

Методы измерения

Можно ли увидеть сетевые искажения?

С помощью приборов можно не только увидеть наличие помех, но и оценить их величину и определить природу появления. Существуют специальные высокоточные приборы для измерения различных отклонений в сетях. Наиболее распространённым из них является обычный осциллограф.

У прибора имеется дисплей (экран), на котором отображается осциллограмма измеряемого тока. Оперируя различными режимами осциллографа можно с высокой точностью определять характер и уровень шумов.

Пример осциллограммы показан на рисунке 6.

Рисунок 6. Осциллограмма сетевого тока

На осциллограмме видно как основной сигнал окружают паразитные токи, которые необходимо отсекать. Анализируя характер искажений можно выбрать способ их подавления. Часто бывает достаточно применить сетевой фильтр для того, чтобы избавиться от типичных помех, влияющих на работу устройств.

в дополнение статьи

Источник: https://www.asutpp.ru/kakie-byvayut-pomehi-v-elektroseti-i-kak-ot-nih-zaschititsya.html

Защита оборудования видеонаблюдения от импульсных перенапряжений

При проектировании систем видеонаблюдения необходимо обеспечить “живучесть” системы от внешних неблагоприятных факторов.

Ведь видеонаблюдение часто применяется для задач охраны ответственных объектов, где надежность и отказоустойчивость должны быть максимальны, а вероятность отказа сведена к минимуму.

В данной статье рассмотрим вопрос защиты системы видеонаблюдения от воздействий импульсных перенапряжений, особенно актуальный для периметральных систем охранного видеонаблюдения, а также промышленных и инфраструктурных объектов.

Озеров Евгений, ведущий инженер в компании Болид, проектировщик, отраслевой эксперт, блогер, автор Telegram каналов Безопасность (блог Озерова), Проектирование видеонаблюдения, наблюдение, VideoCAD

Что такое перенапряжение?

Перенапряжением является уровень прикладываемого к прибору или системе напряжения, превышающего предписываемый стандартом, при котором возможно нарушение изоляции или работоспособности устройства за определенный период времени.

От чего защищаем?

Перенапряжение проявляется как импульсные помехи со временем нарастания фронта менее единиц миллисекунд. Основными причинами их возникновения являются:

• молнии, возникающие при грозе;
• электростатический разряд;
• переходные процессы при переключении;
• неисправное оборудование.

Грозовые перенапряжения от удара молнии поблизости от оборудования

При ударе молнии в атмосфере создается канал ионизированного воздуха, по которому происходит разряд. Грозовые разряды (молнии) несут в себе токи порядка 200 кА, отрицательный потенциал величиной около нескольких миллионов вольт относительно поверхности Земли.

При разряде появляется мощное магнитное поле и радиоволны.

Как правило, 90% энергии отводится внешними молниеотводами, а 10% попадает в электрические цепи здания, что может повлиять на оборудование видеонаблюдения как прямым воздействием тока, так и через наведенные потенциалы.

Электромагнитная наводка грозового разряда

Один из распространенных типов возникновения опасных импульсов перенапряжений – электромагнитная наводка от первичного контура, создаваемого каналом молнии.

Под действием разряда во всех вторичных контурах, например в токопроводящих жилах цепей передачи информации и питания установленной на объекте системы видеонаблюдения, наводится ЭДС индукции.

Так как именно контур, ограниченный кабелями и поверхностью земли, имеет наибольшую площадь, то именно в нем наводятся наибольшие значения ЭДС.

Перенапряжения вследствие коммутаций и переключений

Коммутационные перенапряжения могут возникать в случае проведения переключений или коммутации оборудования в электрической сети, коммутации патч кордов в кроссовой, включения питания коммутатора на периметре.

При отсутствии специализированной защиты существует реальная угроза выгорания портов коммутаторов, камер видеонаблюдения и других устройств, подключенных к воздушной линии и к кабелям, проведенным внутри здания.

Электростатический заряд атмосферных осадков

Атмосферные осадки могут нести на себе электростатический заряд. Он может представлять собой опасность в случае контакта осадков с кабелем. Заряд на оболочке кабеля может индуцировать заряд на кабельных проводниках, что потенциально может привести к возникновению импульсного перенапряжения в кабельной линии.

Что защищаем?

Как было уже сказано выше, именно кабели из-за своей протяженности имеют наибольшее значение наведенного напряжения при грозе, статического напряжения при осадках и “занесенного” напряжения при коммутационном перенапряжении либо неисправности оборудования. Поэтому мы должны обеспечить защиту оборудования от воздействия перенапряжения в линиях связи, электропитания, заземления, контрольно-измерительных линиях.

Как защищаем?

Основной принцип – установка средств защиты от импульсных перенапряжений на все входящие и исходящие линии связи и питания, т.н. УЗИП (устройства защиты от импульсных перенапряжений).

Иллюстрация макс

Как правильно выбрать устройства защиты? Для начала разберемся с существующими типами УЗИП и способами их применения.

Классификация УЗИП

Согласно п.3.35 ГОСТ Р 51992-2011 (МЭК 61643-1:2005) УЗИП делятся на три класса (по типу выдерживаемых испытаний):

Предназначены для защиты от непосредственного воздействия грозового разряда. Данными устройствами в обязательном порядке должны комплектоваться вводно-распределительные устройства (ВРУ) административных и промышленных зданий. Стандарт предписывает испытание импульсными токами амплитудой от 25 до 100 кА формой волны 10/350 мкс. Числа в обозначении формы импульса означают следующее:

• первая — время (в микросекундах) нарастания импульса тока с 10% до 90% от максимального значения тока
• вторая — время (в микросекундах) спада импульса тока до 50% от максимального значения тока

УЗИП I класса в системах видеонаблюдения практически не используются. Как правило данный тип устройств уже установлены на главном распределительном щите (ГРЩ) здания. Впрочем при проведении предпроектного обследования будем не лишним проверить его наличие.

• II класс (class II tests)

Устройства защиты вторичных цепей питания и линий связи, устанавливаются после УЗИП I класса тестирования.

Обеспечивают защиту электрических распределительных сетей от перенапряжений, вызванных коммутационными процессами либо защиту от электромагнитная наводки грозового разряда на линии электропитания и связи, если удар молнии пришелся, например, на молниеотвод в соседнем здании..

Для однополюсного подключения стандарт предписывает тестовый ток 15 кА и характеристику кривой тестового импульса 8/20 мкс, а для 3- и 4-полюсного подключения — 100 кА и 8/20 мкс соответственно.

Как правило, для защита оборудования системы видеонаблюдения используются УЗИП II либо III класса.

• III класс (class III tests)

Применяются для того, чтобы обезопасить оконечную аппаратуру от импульсных перенапряжений, вызванных остаточными бросками напряжений. Устройства данного класса работают также в качестве фильтров высокочастотных помех, устанавливаются непосредственно рядом с защищаемым оборудованием. УЗИП III класса испытывается комбинированной волной из импульсов с формой 1,5/50 и 8/20 мкс.

Существуют УЗИПы классов I+II и I+II+III, II+III. Такие устройства соответствуют сразу нескольким видам испытаний.

Сертифицированные УЗИП – достаточно дорогие устройства. При этом для видеонаблюдения и в целом для слаботочных систем нет отечественных стандартов (и даже рекомендаций) по применению УЗИП. Данный вопрос оставлен на усмотрение проектировщика.

Типовые схемы защиты

Необходимо разделять защиту от импульсных перенапряжений в сети электропитания заказчика (которая должна быть!) и защиту центрального и оконечного оборудования системы видеонаблюдения, которую необходимо разработать при проектировании.

Традиционно для защиты от импульсных перенапряжений для сетей электропитания применяется многоступенчатая система (как правило трехступенчатая), состоящая из УЗИП разных классов, потому как УЗИП сглаживают импульс не полностью — остаются скачки напряжения. Система защиты устанавливается на питающем вводе в здание (в ГРЩ) – УЗИП I класса.

В распределительных сетях здания также предусмотрена установка отдельных устройств (например, в этажных электрощитовых) – УЗИП II класса. Системы защиты наиболее ответственного оборудования устанавливаются рядом с ним локально (перед блоками питания камер, регистраторов, коммутаторов) – УЗИП III класса.

Концепция многоступенчатой защиты подразумевает сглаживание нелинейного импульса в несколько этапов. Принцип срабатывания защиты цепей питания видеонаблюдения следующий. Прежде всего срабатывает газоразрядник — это устройство, которое имеет определенный уровень напряжения пробоя. После срабатывания часть напряжения отводится через заземление.

Если уровень напряжения остается достаточно высоким, в действие вступает второй уровень защиты. Это устройство выполнено на основе ограничительных диодов и стабилитронов. При необходимости может сработать и третий уровень системы защиты, его внутренняя структура и принцип действия полностью аналогичен предыдущему.

Вместе с тем следует отметить необходимость надежного заземления и уравнивания потенциалов.

Помимо цепей питания необходимо защищать от импульсов перенапряжения входные интерфейсы линий связи. Причем защищать необходимо с обоих концов кабелей питания и кабелей связи. УЗИП защищает только оборудование, установленное непосредственно за ним.

Многих неприятностей можно избежать, следуя несложным правилам:

• Использование волоконно-оптических кабелей при передаче видеосигнала на большие расстояния не только снимает ограничения сегмента Ethernet для подключения IP-камер, но и позволяет существенно снизить вероятность выхода из строя оборудования из-за импульсных перенапряжений (гроза, статическое электричество).
• Использование экранированного кабеля может привести к дополнительным токам электромагнитной наводки на кабельном экране, которые будут индуцировать на сигнальных проводниках ЭДС довольно высокого уровня. Подключение кабельного экрана к разным точкам заземления приводит к протеканию уравнивающих токов через кабельный экран. Поэтому применение экранированных кабелей для систем видеонаблюдения не рекомендуется.
• Параметры УЗИП необходимо выбирать с учетом значений рабочих сигналов и напряжений, а также ожидаемых импульсных токов и напряжений.
• Практически все типы УЗИП способны защитить оборудование только при условии надежного заземления в соответствии с требованиями ПУЭ.
• УЗИП необходимо устанавливать с обеих концов защищаемой сигнальной линии связи.
• Камеры видеонаблюдения, а также шкафы с коммутаторами, блоками питания и другим вспомогательным оборудованием необходимо устанавливать на расстоянии не менее 5-10 метров от молниеприемников. Кабельные линии в этом случае рекомендуется прокладывать в заземленных металлических трубах, коробах или металлорукавах.

Рациональный выбор

В каких случаях установка УЗИП – необходима, а когда можно и сэкономить деньги заказчика? К примеру, если заказчик хочет получить систему с минимальным временем простоя из-за нештатных ситуаций (к которой разумеется относится и импульсное перенапряжение) – то других вариантов нет – нужно устанавливать многоступенчатую систему защиты УЗИП. Но в реальной практике не всегда это возможно по экономическим соображениям.

Существует ряд критериев, на основании которых можно принять решение (и согласовать его с заказчиком помня про цену):

• Масштаб системы. Чем крупнее система видеонаблюдения, тем дороже стоит центральное оборудование – коммутаторы, серверы, рабочие места, видеостены. Риски выхода из строя такого оборудования вряд ли можно считать приемлемым. Вердикт – точно нужно защищать!
• Вероятность попадания молнии в объект защиты либо в другие близко расположенные объекты. Удельная плотность грозовых разрядов в России составляет около 3-х ударов в год на квадратный километр, что не очень много. Но тем не менее для разных регионов России этот показатель может варьироваться в достаточно больших пределах. Плотность ударов молнии в землю может быть определена по карте со статистическими данными метеослужбы. Определив число дней с грозовой активностью в году можно определить вероятность удара молнии. Риск перенапряжений на объекте увеличивается при наличии молниеотвода на отметке выше 50 м на здании или соседнем участке. Объект высотой 20 м, такой как заводская дымовая труба, дерево, мачта и т.д., оказывает такое же влияние, как молниеотвод.
• Тип объекта. Вероятность возникновения коммутационных перенапряжений. Промышленные, инфраструктурные объекты, объекты энергетики требуют особого подхода при проектировании. Лучше не экономить на защите!

Выводы

Оборудование видеонаблюдения нужно защищать не только от воздействия электромагнитных наводок молнии (т.н.

“грозозащита”), но и от других видов импульсных перенапряжений: коммутации и переключений оборудования, электростатического заряда атмосферных осадков, “занесенного” напряжения вследствие неисправности оборудования и т.п.

Обеспечить высокую степень защищенности системы можно лишь комплексом мер: кроме установки УЗИП на всех входных цепях защищаемого оборудования на объекте должны быть смонтированы системы заземления и уравнивания потенциалов согласно действующих нормативных требований.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5a25289b5f496706420e5efb/5a3cbcd53c50f770d6cd82ea

Какие электромагнитные помехи действуют на коммутаторы на объектах с жесткой электромагнитной обстановкой

• 17 июня 2019 г. в 12:10
• 241

Из-за чего в ЛВС могут теряться пакеты? Варианты есть разные: неправильно настроено резервирование, сеть не справляется с нагрузкой или ЛВС «штормит». Но причина не всегда кроется в сетевом уровне.

На стабильность передачи данных в ЛВС влияют не только правильность настройки оборудования и количество передаваемых данных.

Причиной пропадающих пакетов или выведенного из строя коммутатора могут стать электромагнитные помехи: рация, которой воспользовались рядом с сетевым оборудованием, силовой кабель, проложенный рядом, или силовой выключатель, который разомкнул цепь во время короткого замыкания.

Рация, кабель и выключатель — это источники электромагнитных помех. Коммутаторы с улучшенной электромагнитной совместимостью созданы для нормальной работы при воздействии этих помех.

ЭМС: общие положения

Электромагнитные помехи бывают двух видов: индуктивные и кондуктивные.

Индуктивные помехи передаются через электромагнитное поле «по воздуху». Еще эти помехи называют излучаемыми или излученными.

Кондуктивные помехи передаются по проводникам — проводам, земле и т.д.

Индуктивные помехи появляются при воздействии мощного электромагнитного или магнитного поля. Причиной кондуктивных помех могут быть коммутации токовых цепей, удары молнии, импульсы и т.д.

На коммутаторы, как и на все оборудование, могут воздействовать и индуктивные, и кондуктивные помехи.

Давайте рассмотрим разные источники помех на промышленном объекте, и какие именно помехи они создают.

Радиоизлучающие устройства (рации, мобильные телефоны, сварочное оборудование, индуктивные печи и т.д.)

Любое устройство излучает электромагнитное поле. Это электромагнитное поле воздействует на оборудование и индуктивно, и кондуктивно.

Если поле генерируется достаточно сильное, то оно может создать ток в проводнике, который нарушит процесс передачи сигнала. Очень мощные помехи могут привести и к отключению оборудования. Таким образом, проявляется индуктивное воздействие.

Эксплуатирующий персонал и службы безопасности используют мобильные телефоны, рации для связи друг с другом. На объектах работают стационарные радио- и телепередатчики, на подвижных установках устанавливаются Bluetooth и Wi-Fi устройства.

Все эти устройства — мощные генераторы электромагнитного поля. Поэтому для нормальной работы в промышленных условиях коммутаторам необходимо уметь переносить электромагнитные помехи.

Электромагнитная обстановка определяется напряженностью электромагнитного поля.

Любые проводники внутри коммутатора, а также все кабели, являются пассивными приемными антеннами. Радиоизлучающие устройства могут создавать кондуктивные электромагнитные помехи в полосе частот от 150 Гц до 80 МГц. Электромагнитное поле наводит в этих проводниках напряжения. Эти напряжения в свою очередь вызывают токи, которые и создают помехи в коммутаторе.

Для испытания коммутатора на устойчивость к кондуктивным электромагнитным помехам на порты передачи данных и порты питания подается напряжение. ГОСТ Р 51317.4.6-99 устанавливает величину напряжения 10 В для высокого уровня электромагнитных излучений. При этом коммутатор должен полноценно функционировать.

Ток в силовых кабелях, линиях электропитания, цепях заземления

Ток в силовых кабелях, линиях электропитания, цепях заземления создает магнитное поле промышленной частоты (50 Гц). Воздействие магнитного поля создает ток в замкнутом проводнике, что является помехой.

Магнитное поле промышленной частоты подразделяется на:

• магнитное поле постоянной и относительно малой напряженности, вызванное токами при нормальных условиях эксплуатации;
• магнитное поле относительно большой напряженности, вызванное токами при аварийных условиях, действующими кратковременно до момента срабатывания устройств.

При испытаниях коммутаторов на устойчивость воздействия магнитного поля промышленной частоты на него подается поле напряженностью 100 А/м на длительный период и 1000 А/м на период 3 с. При проверке коммутаторы должны полноценно функционировать.

Для сравнения обычная бытовая микроволновая печь создает напряженность магнитного поля до 10 А/м.

Удары молний, аварийные условия в электрических сетях

Удар молнии также вызывает помехи в сетевом оборудовании. Они длятся не долго, но их величина может достигать нескольких тысяч вольт. Такие помехи называются импульсными.

Импульсные помехи могут быть поданы и на порты питания коммутатора, и на порты передачи данных. За счет высоких значений перенапряжения они могут как нарушить функционирование оборудование, так и полностью сжечь его.

Удар молнии — это частный случай импульсных помех. Его можно отнести к микросекундным импульсным помехам большой энергии.

Удар молнии может быть разных типов: удар молнии в наружную цепь напряжения, косвенный удар, удар в грунт.

При ударе молнии в наружную цепь напряжения, помехи возникают из-за протекания большого тока разряда по наружной цепи и цепи заземления.

Косвенным ударом молнии считается разряд молнии между облаками. Во время таких ударов образуются электромагнитные поля. Они индуцируют напряжения или токи в проводниках электрической системы. Это и вызывает возникновение помех.

Точно такие же помехи создает коммутация конденсаторных батарей. Такая коммутация является коммутационным переходным процессом. Все коммутационные переходные процессы вызывают микросекундные импульсные помехи большой энергии.

Быстрые изменения напряжения или тока при срабатывании защитных устройств могут также приводить к образованию микросекундных импульсных помех во внутренних цепях.

Для проверки коммутатора на устойчивость к импульсным помехам используют специальные испытательные генераторы импульсов, например, UCS 500N5. Данный генератор подает различные по параметрам импульсы на испытуемые порты коммутатора. Параметры импульсов зависят от проводимых тестов. Они могут различаться по форме импульса, выходному сопротивлению, напряжению, времени воздействия.

Во время испытаний на устойчивость к воздействиям микросекундных импульсных помех на порты питания подаются импульсы напряжением 2 кВ, на порты данных — 4 кВ. При данной проверке допускается, что функционирование может прерываться, но после исчезновения помехи — самостоятельно восстанавливаться.

Коммутации реактивных нагрузок, «дребезг» контактов реле, коммутация при выпрямлении переменного тока

В электрической системе могут возникать различные коммутационные процессы: прерывания индуктивных нагрузок, размыкание контактов реле и т.д.

Такие коммутационные процессы также создают импульсные помехи. Их длительность — от одной наносекунды до одной микросекунды. Такие импульсные помехи называются наносекундные импульсные помехи.

Для проведения испытаний на коммутаторы подаются пачки импульсов наносекундной длительности. Импульсы подаются на порты питания и на порты передачи данных.

На порты питания подаются импульсы напряжением 2 кВ, а на порты данных — 4 кВ.

Во время испытаний на воздействие наносекундных импульсных помех коммутаторы должны полноценно функционировать.

Наводки от промышленного электронного оборудования, фильтров и кабелей

При установке коммутатора вблизи силовых распределительных систем или силового электронного оборудования в них могут наводиться несимметричные напряжения. Такие наводки называются кондуктивными электромагнитными помехами.

Основными источниками кондуктивных помех являются:

• силовые распределительные системы, в том числе постоянного тока и частотой 50 Гц;
• силовое электронное оборудование.

В зависимости от источника помехи подразделяют на два вида:

• постоянное напряжение и напряжение частотой 50 Гц. Короткие замыкания и другие нарушения работы в распределительных системах генерируют помехи на основной частоте;
• напряжения в полосе частот от 15 Гц до 150 кГц. Такие помехи обычно генерируются силовыми электронными установками.

Для испытания коммутаторов на порты питания и передачи данных подается действующее напряжение 30 В постоянно и действующее напряжение 300 В в течении 1 с. Эти значения напряжения соответствуют наивысшей степени жесткости испытаний ГОСТ.

Оборудование должно выдерживать подобные воздействия, если оно устанавливается в условиях жесткой электромагнитной обстановки. Она характеризуется:

• испытуемые устройства будут подключаться к низковольтным электрическим сетям и линиям среднего напряжения;
• устройства будут подключаться к системе заземления высоковольтного оборудования;
• используются силовые преобразователи, инжектирующие значительные токи в систему заземления.

Подобные условиях можно встретить на станциях или подстанциях.

Выпрямление напряжения переменного тока при заряде батарей

После выпрямления напряжение на выходе всегда пульсирует. То есть значения напряжения случайно или периодически меняется.

Если коммутаторы питаются от напряжения постоянного тока, то большие пульсации напряжения могут нарушить работу устройств.

Как правило, все современные системы используют специальные сглаживающие фильтры и уровень пульсаций не велик. Но ситуация меняется при установке батарей в системе электропитания. При зарядке батарей величина пульсаций увеличивается.

Поэтому также необходимо учитывать возможность появления подобных помех.

Заключение

Коммутаторы с улучшенной электромагнитной совместимостью позволяют передавать данные в условиях жесткой электромагнитной обстановки. Они могут функционировать без перебоев при воздействии следующих помех:

• радиочастотные электромагнитные поля;
• магнитные поля промышленной частоты;
• наносекундные импульсные помехи;
• микросекундные импульсные помехи большой энергии;
• кондуктивные помехи, наведенные радиочастотным электромагнитным полем;
• кондуктивные помехи в полосе частот от 0 до 150 кГц;
• пульсации напряжения электропитания постоянного тока.

Источник: https://www.elec.ru/articles/kakie-elektromagnitnye-pomehi-dejstvuyut-na-kommut/

Помехи в электросети импульсные защита фильтр

Технологический прогресс последних десятилетий внес в жизнь человечества большое количество различных устройств и приспособлений. Сегодня многие люди не представляют возможным своё существование без компьютера, телевизора, холодильника и без различной бытовой техники.

Вся эта техника призвана помочь, а в некоторых случаях облегчить жизнь человека.

Давно известный факт – срок службы любого приспособления определяется качеством электрической сети. Повышение и понижение напряжения, различные помехи и скачки — неблагоприятные факторы, способствующие преждевременному выходу из строя любой техники. Какие существуют основные виды помех в электросети и как обезопасить себя от непредвиденных расходов?

Основные виды помех в электросети

Существует целая масса причин, из-за которых возникают различного рода помехи. В любой сети могут наблюдаться как импульсные, так и высокочастотные помехи.

Первые возникают во время включения и выключения прибора и являются наиболее опасными для бытовой техники. Физически собой они представляют скоротечное повышение амплитуды напряжения.

Резкий перепад напряжения является фатальными для многих микросхем, которыми оснащены современные устройства.

По своему происхождению все помехи можно разделить на два вида: вызванные природными и техногенными явлениями. Например, любая помеха может возникнуть из-за разряда молнии или из-за аварии на электрической подстанции.

Что касается высокочастотных помех, то здесь стоит отметить, что они наблюдаются в сети практически всегда. Полностью избавиться от них не представляется возможным.

Однако большой угрозы они не представляют и на срок службы домашней техники практически не влияют.

Как защитить домашние приборы от помех

На сегодняшний день существует несколько действенных способов по борьбе с различными физическими отклонениями в работе электросети:

• стабилизатор напряжения;
• источник бесперебойного питания;
• сетевые фильтры.

Стабилизатор напряжения позволяет контролировать уровень напряжение в сети и, если произойдет резкий дисбаланс, устройство прекратит подачу электричества к потребителю. Сам стабилизатор подключается между источником напряжения и самим потребителем электроэнергии.

Стабилизатор — эффективный способ по защите бытовых приспособлений. Устройство прекращает подачу электроэнергии к потребителю в случае скачка напряжения в сети и, возобновляет подачу, когда напряжение нормализуется.

Правда такой способ борьбы с помехами не всегда подходит в качестве основного. Например, при работе с компьютером пользователю важно, чтобы все несохраненные текстовые данные не исчезли.

В таком случае лучше всего использовать ИБП – источник бесперебойного питания.

ИБП включает в себя обычный аккумулятор, который продолжает поддерживать компьютер в работоспособном состоянии еще некоторое время после случившихся помех и последующих перепадов напряжения.

Более дешевый способ придать домашней технике устойчивости перед помехами – сетевые фильтры. Они также хорошо справляются со своей задачей и применяют их чаще всего во время подключения крупной бытовой техники: холодильника, стиральной машины.

Как и чем измерить помехи

Измерить помехи в электросети и их прямое воздействие возможно с помощью специальных приборов. Приспособление подключается к источнику, в котором наблюдаются помехи.

При этом важно правильно проводить подготовительные работы, которые подразумевают корректное подключение прибора к сети.

В противном случае возникнет погрешность в показаниях, что усложнить дальнейший порядок действий по борьбе с помехами.

Всю работу можно осуществить, например, с помощью осциллографа. Прибор включается в сеть и на дисплее спустя некоторое время отображаются показатели напряжения и другие характеристики.

Дополнительную информацию по данной теме вы можете почерпнуть из видео ниже:

Для того, чтобы решить имеющеюся проблему с помехами в электрической сети, необходимо индивидуально подходит к каждому случаю.

Однако не стоит затягивать с решением данного вопроса, так как любой непредвиденный скачок напряжения способен моментально вывести из строя незащищенную технику.

Источник: https://Web-electric.ru/kakie-byvayut-pomehi-v-elektroseti-i-kak-ot-nih-zashhititsya