BLITZDUCTOR – univerzální přepěťová ochrana pro informačně-technické sítě

BLITZDUCTOR^® – univerzální přepěťová ochrana pro informačně-technické sítě

Ing. Wolfgang Marks
(zastoupení firmy DEHN + SÖHNE v ČR)

Automatizace – pružnost – závislost

V posledních několika letech nastaly v oblasti automatizace řízení výroby a výrobních procesů výrazné změny. Rostoucí pestrost výroby, neustále se měnící, často krátkodobé využití budov a zařízení podle střídajících se nájemců vyžadují nejvyšší stupeň automatizace a množství vzájemně navazujících procesů. Pro správné fungování takovéhoto řetězce je však bezpodmínečně nutné zabezpečit dokonalou komunikaci mezi jednotlivými procesními články. K přenosu obrovského objemu informací je zapotřebí další dlouhý řetězec elektronických zařízení.

Obr. 1. Ochrana vytvořená podle koncepce zón ochrany před bleskem LPZ podle IEC 62305-4

Avšak, jak je všeobecně známo, řetěz je právě tak silný jako jeho nejslabší článek. Co nastane, vypadne-li jeden článek a informační tok se přeruší? Následky jsou katastrofální: zastaví se výroba i distribuce, nebudou fungovat zabezpečovací systémy a „zatuhnou„ řídicí programy; nastane situace, kdy může dojít i k ohrožení života.

Jednou z příčin této katastrofy je přepětí. Přepětí nejdříve poškodí nejcitlivější systémy, které zajišťují komunikaci mezi jednotlivými procesními články, zejména řídicí ústředny, regulační uzly, čidla a přenosová zařízení.

Koncepce zón ochrany před bleskem LPZ

Zdroje přepětí a jejich stupeň nebezpečnosti

Atmosférická přepětí (LEMP)
Uvedená přepětí vznikají při bouřkách, jsou způsobena přímým, blízkým nebo vzdáleným úderem blesku. Přímé nebo blízké údery blesku jsou údery blesku do hromosvodu budovy, do bezprostředního okolí budovy nebo do elektricky vodivých inženýrských sítí (např. napájecí, telefonní vedení a sdělovací kabely a vedení systémů MaR – měření a regulace). Vzniklé impulsní proudy a napětí, včetně elektromagnetického pole (LEMP), jsou pro svou velikost a energetický obsah největším nebezpečím pro elektrická zařízení uvnitř budovy. Proto podle nich musí být dimenzována ochranná opatření.

Přepětí způsobená spínáním (SEMP)
Vznikají např.:

• odpojením indukčních zátěží (např. transformátorů, tlumivek a motorů),
• zapálením nebo přerušením elektrického oblouku (u obloukových svářeček),
• vybavením pojistek.

Účinky spínacích přepětí na elektrická zařízení jsou obdobné jako účinky přepětí ze vzdálených úderů blesku.

Jediné skutečně účinné řešení je ochrana vytvořená podle koncepce zón ochrany před bleskem LPZ podle IEC 62305-4 (obr. 1).

Způsob vnikání přepětí do zařízení

Ochrana před bleskem není záležitostí jednotlivých součástí, nýbrž společného působení všech zařízení, tj. celého systému (tab. 1):

• vnější a vnitřní ochrany před bleskem,
• systému vyrovnání potenciálů,
• odstínění prostorů a kabelů.

Tab. 1. Definice zón ochrany před bleskem

Přepětí v informačně-technických vedeních
Bleskové proudy a přepětí se mohou do informačně-technických zařízení dostat různými způsoby. Při přímých nebo blízkých úderech blesku se vyskytují kombinované vazební mechanismy. Rozlišuje se galvanická, indukční a kapacitní vazba.

1. Galvanická vazba
Při přímém úderu blesku impulsní proudy a napětí proniknou přes uzemňovací soustavu na všechny uzemněné části. To znamená, že mezi napájecí sítí nízkého napětí, informačně-technickou sítí s jiným vztažným potenciálem a uzemněnými částmi zasažené budovy vzniknou rozdíly potenciálů až stovek kilovoltů.

Ochranná opatření
Ochranou je instalace kombinovaných svodičů a svodičů bleskových proudů na vstupu vedení do budovy. V okamžiku úderu blesku se připojí k hlavnímu vyrovnání potenciálů spolu s vnější ochranou před bleskem, tj. v rámci koncepce zón ochrany před bleskem tvoří rozhraní LPZ 0_A-1, resp. 0_A-2. Tyto svodiče mohou opakovaně svést dílčí bleskový proud, aniž by přitom byly poškozeny. Tím výrazně omezí pronikání částí bleskového proudu z hromosvodu nebo kterékoliv kovové konstrukce, včetně elektrických vedení vstupujících do budovy, do instalace uvnitř budovy, tzn. bleskové proudy musejí „obcházet„ budovu.

2. Indukční vazba
Při odvádění bleskových proudů vnější ochranou před bleskem (hromosvodem), ale i v případě blízkých úderů blesku vzniká silné elektromagnetické pole. To v elektrických vodičích indukuje impulsní napětí řádově desítek kilovoltů a proudy tisíců ampérů.

Podélná přepětí
Uzemněná informačně-technická vedení, která jsou nejčastěji používána v systémech MaR, vytvářejí indukční smyčku. Mezi signální žílu a zem se naindukuje přepětí, které v řádu několika milisekund prorazí izolaci na vstupu a výstupu koncového zařízení.

Příčná přepětí
Neuzemněné dvoužilové (párové) kabely, používané v telekomunikačních zařízeních, rovněž vytvářejí indukční smyčku. Vnitřní nesymetrie kabelu a způsob jeho uložení vedou k tomu, že se v jednotlivých žílách indukuje napětí rozdílných hodnot. Rozdíl potenciálů mezi jednotlivými žílami vytváří příčné přepětí až tisíce voltů; to vede ke zničení koncového zařízení.

Ochranná opatření
Příčná a podélná přepětí mohou vznikat všude, i uvnitř budovy. Omezit je lze výkonnými svodiči přepětí, které se instalují na rozhraní zón LPZ 1-2 za svodiči bleskových proudů, popř. přímo u koncového zařízení. Jejich úkolem je snížit zbytkové přepětí za svodiči bleskových proudů a omezit indukovaná přepětí na hodnoty přípustné pro koncová zařízení.

Obr. 2. Univerzální přepěťová ochrana BLITZDUCTOR

Dalším významným ochranným opatřením je uložení vedení tak, aby nevznikaly indukční instalační smyčky a pokud možno se vyloučily souběhy vedení se svody hromosvodu. Další možností je použití stíněných kabelů a kabelů TP se splétanými páry vodičů.

3. Kapacitní vazba
Proud v kanálu blesku generuje silné elektrické pole, působící jako mohutný kondenzátor, jehož dielektrikem je vzduch, na elektricky vodivé části. Tak vznikají vysoká napětí na elektrických vedeních, ačkoliv blesk vůbec nezasáhne objekt. Rozdílné vazební kapacity generují impulsní proudy v informačně-technických vedeních velikosti až desítek ampérů; vzniklá přepětí opět velmi snadno prorazí izolaci připojených koncových zařízení.

Ochranná opatření
Omezovat indukovaná přepětí na přípustné hodnoty lze opět svodiči přepětí. Ty se instalují na rozhraní zón LPZ 0_B-1 na vstupu do budovy, popř. přímo u koncového zařízení. Dalším významným opatřením je použití stíněných kabelů.

Přepěťové ochrany firmy DEHN + SÖHNE

BLITZDUCTOR^®

Řady univerzálních přepěťových ochran v provedení řadových svorek do rozváděčů splňují nejvyšší požadavky na zajištění provozuschopnosti zařízení a řídicích jednotek, systémů pro měření a regulaci, sběr, přenos a zpracování dat a informací, signalizační, zabezpečovací a protipožární techniky.

Obr. 3. Vnitřní impedance modulů typu BLITZDUCTOR^® CT umožňují instalovat svodiče bleskových proudů a svodiče přepětí vedle sebe bez potřeby oddělovacích vedení

Přepěťové ochrany řad BLITZDUCTOR^® CT a BLITZDUCTOR^® VT se řadí mezi svodiče určené pro informačně-technické sítě Yellow/Line. Patří sem kombinované svodiče, svodiče bleskových proudů a svodiče přepětí (obr. 2).

BLITZDUCTOR^® CT (obr. 3)

Dvoudílná přepěťová ochrana, jejímž základním dílem je průchozí svorka pro jeden pár nebo dva vodiče vedení, v zásuvném ochranném modulu jsou zapojeny svodiče a impedance. Instaluje se do rozváděčů na lištu TS 35, uchycení pomocí západky zároveň slouží jako uzemnění ochrany. Stínění připojených vedení lze uzemnit přímo nebo nepřímo přes výbojkovou bleskojistku. Pokud to provoz zařízení dovoluje, volí se přímé uzemnění stínění. Svodič přepětí a chráněné zařízení se připojí ke stejné hladině potenciálů, např. prostřednictvím společné montážní desky nebo pomocí samostatného vedení potenciálového vyrovnání. Pro omezení vzájemného rušivého působení je třeba prostorově oddělit přicházející a odcházející vedení.

Zásuvný ochranný modul se volí podle odolnosti chráněného zařízení, podle jmenovitého napětí, proudu, mezní frekvence a symetrie vedení připojeného k tomuto zařízení.

Obr. 4. BLITZDUCTOR® CT v jiskrově bezpečném provedení má certifikát ATEX

Vzájemnou energetickou koordinaci ochranných modulů a koordinaci ochranných modulů s odolností chráněného zařízení usnadňuje koordinační kód (KK). Vnitřní impedance modulů umožňují instalovat svodiče bleskových proudů a svodiče přepětí vedle sebe bez nutnosti použít oddělovací vedení. Při vyjmutí modulu z montážního místa se signál nepřeruší.

Přepěťová ochrana BLITZDUCTOR^® CT je dodávána i v jiskrově bezpečném provedení, tato verze obdržela certifikát ATEX (obr. 4).

Specifikace modulů BLITZDUCTOR^® CT

Modul BCT BAS
Jedná se o základní díly neosazenou průchozí svorku, na kterou se nasune ochranný modul.

Modul B 110
Je svodič bleskových proudů; instaluje se na rozhraní LPZ 0_A-1; ve spolupráci s moduly M… je univerzální pro všechny aplikace.

Modul B…
Je kombinovaný svodič s ochrannou úrovní hluboko pod odolností koncového zařízení, instaluje se na rozhraní LPZ 0_A-2.

Obr. 5. Moduly BD/MD HFD… chrání vysokofrekvenční sběrnicové systémy s galvanickým oddělením nebo telekomunikační systémy

Modul M
Je svodič přepětí s ochrannou úrovní hluboko pod odolností koncového zařízení, instaluje se na rozhraní LPZ 0_B-2.

Moduly BE/ME…
Tyto moduly chrání dvě žíly se společným vztažným potenciálem a nesymetrická rozhraní.

Moduly BE/ME C…
Tyto moduly chrání symetrická rozhraní se vstupními ochrannými diodami, proudové smyčky TTY a vstupy optronů.

Moduly BD/MD…
Tyto moduly chrání symetrická rozhraní s galvanickým oddělením, telekomunikační zařízení.

Moduly BD/MD HF 5
Tyto moduly chrání vysokofrekvenční sběrnicové systémy nebo systémy pro přenos videosignálu.

Moduly BD/MD HFD… (obr. 5)
Tyto moduly chrání vysokofrekvenční sběrnicové systémy s galvanickým oddělením nebo telekomunikační systémy.

Obr. 6. BLITZDUCTOR^® VT je svodič přepětí v provedení kompaktních dvoupólových řadových svorek

BLITZDUCTOR^® VT

BLITZDUCTOR^® VT (obr. 6) je řada velmi hospodárných svodičů přepětí v provedení kompaktním pouzdru s různou šířkou podle počtu chráněných žil. V pouzdru jsou zapojeny svodiče a vnitřní impedance s ochrannými diodami, které zajišťují energetickou koordinaci s ostatními svodiči a vysokou účinnost ochrany. Tyto svodiče se instalují do rozváděčů na lištu TS 35. Připojená vedení se uzemňují na zvlášť vyvedenou svorku, která zároveň slouží k propojení s chráněným zařízením. Pro omezení vzájemného rušivého působení je třeba prostorově oddělit přicházející a odcházející vedení.

Specifikace modulů BLITZDUCTOR^® VT

BLITZDUCTOR^® VT TTY
Svodič přepětí chránící zařízení se vstupními ochrannými diodami, vstupy optronů nebo dva obvody s proudovou smyčkou TTY. Instaluje se na rozhraní LPZ 0_B-2 a výše.

BLITZDUCTOR^® VT MTTY
Svodič přepětí, jenž chrání dva neuzemněné páry žil. Instaluje se na rozhraní LPZ 0_B-1 a výše.

BLITZDUCTOR^® VT GS
Svodič přepětí, který je osazen výbojkovými bleskojistkami. Hrubá přepěťová ochrana má univerzální použití, chrání zařízení se čtyřdrátovým přenosem. Integrované impedance zajišťují energetickou koordinaci s jemnými ochranami DEHNconnect DCO RK E … a FS. Instaluje se na rozhraní LPZ 0_B-1 a výše.

Obr. 7. Kombinované svodiče přepětí chrání obvody zařízení pro katodickou ochranu technologických zařízení před atmosférickým a spínacím přepětím

BLITZDUCTOR^® VT RS485
Svodič přepětí určený pro široké použití. Chrání zařízení se symetrickým rozhraním RS-422/485 nebo vstupy čidel teploty. K ochraně lze připojit čtyři žíly sběrnicového vedení a signální zemní vodič. Stínění připojených vedení je možné uzemnit přímo nebo nepřímo. Instaluje se na rozhraní LPZ 0_B-1 a výše.

BLITZDUCTOR^® VT AD
Svodič přepětí s velmi rychlou odezvou, který chrání zdroje řídicích jednotek před nepříznivými vlivy vnějšího elektromagnetického pole tam, kde by běžné varistory nebyly dostatečně účinné. Instaluje se na rozhraní LPZ 1-2 a výše.

BLITZDUCTOR^® VT KKS
Jedná se o soupravu kombinovaných svodičů přepětí chránící obvody zařízení pro katodickou ochranu technologických zařízení před atmosférickým a spínacím přepětím. Kompletní přepěťovou ochranu tvoří dva barevně rozlišené přístroje (obr. 7):

• modul ALD (červené barvy) je určen k ochraně usměrňovače v obvodu ochranné anody,
• modul APD (žluté barvy) je určen k ochraně obvodu senzoru pro měření napětí.

Obě ochrany snesou zatížení proudů při zkratech nebo zemních spojeních. Přetížení je signalizováno dálkově přes svorkovnici s integrovaným rozpínacím kontaktem. Uvedené svodiče se montují do plechových rozváděčů (ITAK) na lištu TS 35 na rozhraní LPZ 0_A-2 a výše, uchycení zároveň slouží jako uzemnění.

BLITZDUCTOR^® VT ISDN a BLITZDUCTOR^® VT TC
Tyto svodiče přepětí s konektorovou zdířkou RJ45 se používají zejména k ochraně komunikačních bran s rozhraním telefonní sítě, a lokální sběrnicí či počítačovou sítí, nebo průmyslových modemů a jiných koncových zařízení, které se instalují do rozváděčů. Jejich montáž je jednoduchá: stačí nacvakout pouzdro na lištu TS 35 a připojit kabel s konektorem RJ45. Připojovací svorky na výstupu rozšiřují možnosti připojení chráněných zařízení a uzemnění a zvyšují hodnotu jmenovitého impulsního proudu svodičem I_N na 10 kA. Integrovaný rozbočovač umožňuje na chráněném výstupu připojit dvě linky.

DEHN + SÖHNE
Sarajevská 16
120 00 Praha 2
tel.: 222 560 104
fax: 222 562 424
e-mail: info@dehn.cz
http://www.dehn.cz