3.2 Активная система молниезащиты здания
Зона защиты пассивного и активного молниеприемника показаны на рисунке 3.4. Из рисунка видно, что зона защиты активного молниеприемника (АМП) позволяет более надежно защитить большую площадь.
Зона защиты АМП, исходя из паспортных данных на молниеприемник завода-изготовителя, равна 79 метров. А это значит, что для защиты нашего здания необходимо использовать один активный молниеприемник.
На рисунке 3.5 видно место установки АМП, соединенного с заземляющим контуром. А на рисунке 6 обозначена зона действия АМП.
Молниеприемник состоит из трех частей: корпус, генератор ионов, соединительная муфта для крепления к мачте.
Заземляющее устройство будет проложено в земле на глубине 1 м, длина вертикальных электродов 3 м, расстояние между электродами 4 м.
Рисунок 3.4 - Зона защиты пассивного (слева) и активного (справа) молниеприемников
Рисунок 3.5 - Расположение активного молниеприемника с заземляющим контуром
Рисунок 3.6 - Зона защиты активного молниеприемника
3.3 Молниезащита базовой станции сотовой связи
На здании из проекта смонтировано две базовые станции сотовой связи.
В типовом проекте молниезащиты базовой станции сотовой связи предусматривается пассивная молниезащита, в которой молниеприемником является опорная стойка ретрансляционных антенн, соединенная с заземляющим устройством рисунок 3.7. Зона защиты молниеприемника рассчитывается методом катящегося шара. Высоты молниеприемника и зоны его покрытия достаточно для того, чтобы защитить оборудование антенны и базовую станцию от попадания молний.
Так же проектами предусматривается установка отдельного молниеприемника с молниеотводом, присоединенным к заземляющему устройству.
При установке базовой станции на крыше здания, к ней подводится кабель электроснабжения, который не связан с сетями электроснабжения этого здания. А также монтируется молниеприемник со своим заземляющим устройством. Это делается для того, чтобы при попадании молнии в молниеприемник базовой станции, вторичный разряд не повредил электрооборудование, находящееся в здании.
Рисунок 3.7 - Молниезащита базовых станций сотовой связи совместно с заземляющим контуром
Заземляющее устройство состоит из погруженных в землю вертикальных электродов, соединенных стальными полосами (рисунок 3.8), также может быть соединено круглой сталью соответствующего поперечного сечения.
Заземлители не должны окрашиваться. Сечение горизонтальных заземлителей выбирается из допустимой температуры нагрева 400 градусов. Не следует располагать (использовать) заземлители в местах, где земля подсушивается под действием тепла трубопроводов, и т.п. Траншеи для горизонтальных заземлителей должны заполнятся однородным грунтом, не содержащим щебня и строительного мусора.
Рисунок 3.8 - Установка вертикальных заземлителей
В случае опасности коррозии заземлителей должно выполнятся одно из следующих мероприятий: увеличении сечения заземлителей, применение электрической защиты.
3.4 Внутренняя молниезащита базовой станции сотовой связи
3.4.1 Защита электропитающей установки
Для базовых станций, имеющих высокие антенно-мачтовые сооружения (АМС) или воздушный ввод электропитания промышленной сети 220/380 В, рекомендуется применение трехступенчатой схемы защиты от перенапряжений (с применением устройств первого, второго и третьего класса защиты согласно ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98) «Устройства для защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах. Часть 1. Требования к работоспособности и методы испытаний».
Возможны два варианта установки защитных устройств, которые зависят от того, имеют ли выпрямители собственную встроенную защиту от перенапряжений третьего класса.
При отсутствии встроенной защиты, ограничители перенапряжения первой и второй ступеней защиты рекомендуется установить во вводном щитке электропитания. Третью ступень защиты нужно установить в отдельном щитке возле стойки выпрямителя или на коммутационной панели стойки выпрямителя (на DIN-рейке возле вводных автоматов). При этом для выполнения требований по очередности срабатывания ступеней защиты между ними необходимо установить специальные разделительные дроссели с индуктивностью 10-15 мкГн или обеспечить расстояние по кабелю не менее 10 м (установлено, что индуктивность проводника длиной 10 м составляет приблизительно 10-15 мкГн). Пример включения защитных устройств приведен на рисунке 3.9.
Если варисторная защита третьего класса имеется непосредственно в самих блоках выпрямителя (вариаторы установлены путем пайки на печатную плату), то первая ступень защиты должна быть установлена во вводном щитке электропитания. Вторая ступень защиты может быть установлена как в предыдущем случае (во вводном щитке электропитания с применением разделительных дросселей) или непосредственно возле выпрямителя (в отдельном щитке или на его DIN-рейке). Требования по обеспечению разделительных индуктивностей величиной 10-15 мкГн или расстояния 10 м между ступенями защиты сохраняются.
Рисунок 3.9 - Включение защитных устройств в TN-S сеть 220/380 В
Следует отметить, что практика установки производителями выпрямителей элементов защиты от перенапряжений (разрядников, варисторов и т.п.) на платах или внутри блоков выпрямителя, является неправильной, но периодически встречается в проектных и готовых решениях. Существующий опыт показывает, что эти вариаторы, как правило, рассчитаны на токи 7-10 кА. (форма импульса 8/20 мкc) и по своим параметрам соответствуют третьему классу защиты согласно ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98). Как правило, эксплуатирующие организации считают данный тип защиты достаточным и никаких дополнительных мер для повышения надежности работы оборудования не принимают. Однако, при отсутствии специальных внешних устройств защиты от импульсных перенапряжений, а так же при возникновении длительных превышений рабочего напряжения питающей сети в данной ситуации возможно возникновение двух типовых аварийных ситуаций:
- Токи значительных величин, возникающие при срабатывании установленных внутри модуля варисторов, будут протекать по печатным проводникам плат или проводам внутри блоков выпрямителя по кратчайшему пути к заземляющей клемме стойки. Это может вызвать выгорание печатных проводников на платах и возникновению на параллельных незащищенных цепях наводок, которые в свою очередь приведут к выходу из строя электронных элементов блока выпрямителя. При превышении максимальных импульсных токов, определенных для данного варистора изготовителем, возможно его возгорание и даже разрушение, что может привести к пожару и механическому повреждению самого выпрямителя.
- Несколько другая ситуация возникает в случае длительного установившегося превышения действующего напряжения в сети над максимальным допустимым рабочим напряжением, определенным ТУ для данного варистора (параметр Uc, как правило используются варисторы с Uc 275 В.). Примером такой ситуации может быть повышение напряжения по вине электроснабжающей организации или обрыв нулевого рабочего проводника при вводе в электроустановку. Как известно, в последнем случае к однофазной нагрузке может оказаться приложенным межфазное напряжение 380 В., превышающее максимальное длительно допустимое рабочее напряжение варистора. При этом варистор откроется и через него длительное время будет протекать ток. Величина этого тока будет стремиться к величине тока короткого замыкания и может достигать нескольких сотен ампер. Варистор, как правило, разрушается в течение нескольких секунд, после чего режим короткого замыкания может сохраняться через дугу или по продуктам разрушения и горения варистора. В результате описанного воздействия также существует вероятность возгорания выпрямителя и возникновения механических повреждений при взрыве варистора.
С точки зрения решения проблем описанных выше, наиболее правильным является вариант установки защитных устройств, при котором они размещаются в отдельном защитном щитке или в штатных силовых и распределительных щитах электроустановки объекта. Применение внешних дополнительных устройств защиты позволяет защитить выпрямитель от импульсных перенапряжений величиной в сотни киловольт и соответственно снизить до допустимого (7-10 кА) значения величины импульсных токов, которые будут протекать через вариаторы, встроенные в выпрямитель, или практически полностью исключить их.
Для защиты оборудования от длительного установившегося превышения действующего напряжения в сети можно использовать устройства контроля напряжения фазы или подобные им (рисунок 3.10).
При применении данных устройств целесообразно устанавливать их после вводного автомата и для возможности отключения мощных нагрузок использовать соответствующего типа контакторы.
Рисунок 3.10 - Подключение устройства контроля фаз РКФ-3/1