«ащита оборудовани€ инженерно-технических средств охраны и охранно-пожарной системы

—качать в формате PDF


¬ этой статье мы рассмотрим вопросы, св€занные с защитой оборудовани€ комплекса инженерно-технических средств охраны ( »“—ќ) от импульсных перенапр€жений. ѕредложенное решение может вводитьс€ как на стадии проектировани€, так и на уже действующих объектах. ќно основано на реальном опыте по молниезащите оборудовани€ одного из объектов ѕјќ Ђ√азпромї, которое осуществл€ли специалисты инжинирингового центра јќ Ђ’акельї.

«аказчик обратилс€ к нам со следующей проблемой: на его объектах участились случаи неоднократного выхода из стро€ оборудовани€  »“—ќ в период прохождени€ грозовых фронтов. “ехническим специалистам нашей компании необходимо было разработать минимально трудозатратное и недорогое решение существующей проблемы с учетом действующей нормативной документации. “ак как всЄ оборудование  »“—ќ уже было установлено в соответствии с утверждЄнным проектом и замена его не планировалась, вопросов выбора, классификаций, состава и сравнени€ характеристик мы не касались.

1. ќбщие данные о  »“—ќ объекта

«ащита оборудовани€ инженерно-технических средств охраны и охранно-пожарной системы

–ис. 1 Ч ќбщий вид

Ќа территории объекта установлено 46 видеокамер (¬ ). »з них 6 камер подключены по оптоволокну и расположены р€дом, на площади одного административного здани€, из которого они и получают электропитание. 40 аналоговых камер расположены по периметру объекта и осуществл€ют передачу сигнала на видеорегистратор по коаксиальному кабелю, а питание получают по медным кабел€м от блоков питани€ стойки ј–ћ Ђќрионї, расположенных в помещении аппаратной.
Ѕлоки питани€ состо€т из двух независимых трансформаторов, выпр€мител€ и выходных шин Ђ+ї и Ђ-ї.

«ащита оборудовани€ инженерно-технических средств охраны и охранно-пожарной системы

–ис. 2 Ч Ѕлок питани€ со сн€той крышкой

 абели питани€ идут напр€мую к камерам или через коммутационную коробку, от которой получают питание и другие устройства, такие как: инфракрасна€ подсветка и годографы.

«ащита оборудовани€ инженерно-технических средств охраны и охранно-пожарной системы

–ис. 3 Ч ѕример установки »  подсветки и ¬ 

ѕрокладка кабелей питани€ осуществл€етс€ совместно с коаксиальными кабел€ми дл€ видеосигнала ¬  и интерфейсными кабел€ми охранно-пожарной системы (ќѕ—).  оммуникаци€ располагаетс€ в металлических коробах и располагаетс€ по верху бетонного забора. “ам же проложены плечи годографа.

«ащита оборудовани€ инженерно-технических средств охраны и охранно-пожарной системы

–ис. 4 Ч ћеталлические короба с кабел€ми

—редства ќѕ—, которые подключаютс€ непосредственно к пульту централизованного наблюдени€ (ј–ћ Ђќрионї), расположены внутри помещений. ¬се кабели от датчиков, точек доступа и исполнительных устройств, приход€щие с улицы, подключаютс€ с помощью последовательного интерфейса к блокам ќѕ—, а блоки расположенным в помещении аппаратной на противоположной от стойки стене. ¬сего на улицу выходит 7 линий RS-485.

«ащита оборудовани€ инженерно-технических средств охраны и охранно-пожарной системы

–ис. 5 Ч Ѕлоки ќѕ— в помещении аппаратной

2. ќбщие принципы защиты оборудовани€ от импульсных перенапр€жений

 ак известно, основными техническими меропри€ти€ми в области защиты от импульсных перенапр€жений, возникающих между различными элементами и составными част€ми издели€ или объекта в целом при пр€мом или близком ударе молнии, €вл€ютс€:

Ч —оздание системы внешней молниезащиты;
Ч —оздание качественного заземл€ющего устройства дл€ отвода на него импульсных токов молнии;
Ч Ёкранирование оборудовани€ и линий, вход€щих в него, от воздействи€ электромагнитных полей, возникающих при протекании токов молнии по металлическим элементам системы молниезащиты, строительным металлоконструкци€м и другим проводникам при близком размещении оборудовани€ к ним;
Ч —оздание системы уравнивани€ потенциалов внутри объекта или в точке установки оборудовани€, путем соединени€ при помощи потенциалоуравнивающих проводников всех металлических элементов объекта или частей оборудовани€ (за исключением токоведущих и сигнальных проводников);
Ч ”становка на всех лини€х, вход€щих в объект или отдельно размещенное оборудование, устройств защиты от импульсных перенапр€жений (”«»ѕ), с целью уравнивани€ потенциалов токоведущих или сигнальных проводников относительно заземленных элементов и конструкций объекта.
»ными словами, проблема защиты от импульсных грозовых перенапр€жений может быть решена только комплексным путем, при условии выполнени€ всех перечисленных меропри€тий. “аким образом, специалистам компании Ђ’акельї дл€ защиты оборудовани€  »“—ќ необходимо было разобратьс€, какие технические решени€ реализованы на защищаемом объекте, а какие предсто€ло реализовать.

3. ќценка состо€ни€ и эффективности основных элементов объекта с точки зрени€ устойчивости к грозовым воздействи€м и рекомендации по защите объекта

3.1 —истема внешней молниезащиты

—истема внешней молниезащиты важна с точки зрени€ защиты объекта от пр€мого попадани€ молнии. ¬нешн€€ молниезащита призвана уменьшить амплитудное значение токов растекани€. Ёто защитит металлические конструкции и кабельные линии оборудовани€, а также поможет предотвратить искрение и позволит избежать пожара. ƒостигаетс€ это за счет создани€ путей отвода токов молнии к заземл€ющему устройству по специально проложенным токоотводам.

»з этого следует, что система внешней молниезащиты дл€ здани€, в котором находитс€ приемное оборудование  »“—ќ, об€зательна. “акже необходимо учитывать зоны защиты, образованные здани€ми, отдельно сто€щими молниеприемниками, осветительными мачтами и другими строительными конструкци€ми при размещении наружных ¬ . 

ќсобое внимание необходимо обращать на видеокамеры, установленные на отдельно сто€щих молниеприемниках и прожекторных мачтах, поскольку они не будут защищены от пр€мого удара молнии. “ок молнии, стекающий по телу молниеприемника, будет протекать и по корпусам ¬ . ќн создаст электромагнитное поле повышенной напр€женности, которое вызовет индуцированные токи и перенапр€жени€ внутри электронной схемы камеры. Ёто приведет к практически гарантированному выходу ¬  из стро€. ƒл€ того, чтобы избежать этой ситуации, камеры необходимо размещать на отдельной стойке в 5-10 метрах от молниеприемника, но при этом в зоне его защиты.

¬ некоторых случа€х при установке ¬  на козырьке крыши или на пристройке к зданию может по€витьс€ необходимость в доработке системы молниезащиты и создании дополнительной зоны защиты ¬  (см. рис. 6). –асчЄт зоны защиты необходимо выполнить в соответствии с ѕриложением ј [10] или в соответствии с таблицей 3.4. [1].

«ащита оборудовани€ инженерно-технических средств охраны и охранно-пожарной системы

–ис. 6 Ч —оздание дополнительной зоны защиты ¬ 

¬ нашем случае на территории защищаемого объекта расположено высокое антенно-мачтовое сооружение (јћ—) узла св€зи, которое €вл€етс€ самым высоким объектом на прилегающей территории. Ѕóльша€ часть территории Ћѕ” находитс€ в еЄ зоне защиты.  роме этого на территории Ћѕ” присутствуют дополнительные молниеприЄмные мачты, обеспечивающие защиту отдельных строений. ¬идеокамер и другого оборудовани€  »“—ќ, на них не установлено. ѕоэтому было прин€то решение, что ранее спроектированной защиты от пр€мых ударов молнии оборудовани€  »“—ќ вполне достаточно, и доработок не требуетс€.

3.2 «аземл€ющее устройство системы молниезащиты

«аземл€ющее устройство системы молниезащиты предназначено дл€ отвода токов молнии в землю. ќно должно иметь непосредственную электрическую св€зь с защитным заземл€ющим устройством электроустановки. Ёто позволит уравн€ть потенциалы при ударе молнии. ѕри этом, чем более низкое сопротивление будет иметь заземл€ющее устройство системы молниезащиты, тем ниже будет значение потенциала на главной заземл€ющей шине (√«Ў) объекта при ударе молнии, что, соответственно, уменьшит амплитудные значени€ перенапр€жений в силовых и сигнальных цеп€х и на входах оборудовани€.

¬ качестве молниезащитного заземлени€ используетс€ естественное заземл€ющее устройство («”) в виде фундамента јћ— и искусственное устройство в виде контура, состо€щего из горизонтальных и вертикальных заземлителей. ќни изготовлены из черной стали и соедин€ютс€ с металлическими конструкци€ми опор башни. «аземл€ющие устройства дополнительных молниеприЄмных мачт также выполнены из черной стали. ¬ соответствии с предоставленными протоколами, измеренные значени€ сопротивлений «” наход€тс€ в пределах нормы.

3.3 Ёкранирование оборудовани€ и линий

Ѕлагодар€ экранированию оборудовани€ существенно снижаютс€ значени€ токов, которые индуцируютс€ сильными электромагнитными пол€ми. Ќапример, кабели периметральной системы видеонаблюдени€ следует размещать в металлическом коробе, разделенном на отдельные секции дл€ питающих и сигнальных (слаботочных) кабелей.  огда масштабы объекта и его значимость велики, а по его периметру установлены разные охранные или вспомогательные системы контрол€, то такой способ прокладки кабелей вполне экономически обоснован. ќн позвол€ет защитить всю систему защиты в целом.

¬ нашем случае кабели проложены в металлических коробах по верху бетонного забора и экранирование линий выполнено достаточно хорошо. “олько следует обратить внимание на обеспечение электрической целостности короба, который, как правило, €вл€етс€ сборным. ƒл€ этого его отдельные части нужно соединить между собой и после заземлить весь объект.

„асто случаетс€, что необходимость экранировки возникает и внутри объекта. Ќапример, при плохих экранирующих свойствах строительных конструкций или, если внутри устройства расположены источники сильных электромагнитных полей. Ёкранировка может понадобитьс€, когда по соседству наход€тс€ посторонние кабели и коммуникации, имеющие выход за пределы здани€ в зоны молниезащиты 0ј или 0¬ [1,3]. ¬ нашем случае основани€ дл€ проведени€ дополнительной экранировки оборудовани€ и линий внутри операторной, отсутствуют.

3.4 —оздание системы уравнивани€ потенциалов

—истема уравнивани€ потенциалов €вл€етс€ важнейшим элементом электрозащищенности объекта. ќна обезопасит сотрудника при коротком замыкании в оборудовании на корпус, а также убережет устройство, если после пр€мого удара молнии произойдет растекание токов. “акже важное значение имеет система уравнивани€ потенциалов с точки зрени€ защиты от перенапр€жений самого оборудовани€. ’орошо известно, что если в некоторой системе удаетс€ достигнуть равенства потенциалов между ее различными элементами, то перенапр€жений, способных вызвать пробой изолирующих материалов, в такой системе не будет.

—истема уравнивани€ потенциалов должна создаватьс€ и дл€ всего оборудовани€  »“—ќ в месте его установки. ќна представл€ет собой некую физическую точку, размещенную в непосредственной близости от оборудовани€. — этой точкой медными проводниками по максимально возможному кратчайшему пути соедин€ютс€ заземл€ющие клеммы оборудовани€, устройства защиты от импульсных перенапр€жений (”«»ѕ), цепи питани€ и прочие сигналы, например, видеосигнала дл€ видеокамеры.   этой точке необходимо также подключить –≈ проводник питающей линии и проводник от заземл€ющего устройства.

3.5 ѕрименение устройств защиты от импульсных перенапр€жений

 ак уже говорилось, элементы  »“—ќ в зависимости от места их размещени€ на объекте могут иметь различную степень защищенности при ударе молнии. ƒл€ защиты входов электропитани€ и сигнальных цепей примен€ютс€ устройства защиты от импульсных перенапр€жений разных типов и конструкций. ѕри этом четко должно выполн€тьс€ следующее правило: все линии приход€щие со стороны «оны 0 должны иметь надежно заземленные на √«Ў экранные оболочки.  роме того, рабочие проводники этих кабелей должны быть также подключены к общей системе уравнивани€ потенциалов через ”«»ѕ.

Ёти вопросы на объекте оказались абсолютно не проработаны, и возникла необходимость в разработке технических решений дл€ повышени€ стойкости оборудовани€  »“—ќ к перенапр€жени€м. ¬ соответствии с положени€ми ведомственного документа ѕјќ √азпром[2] защита от перенапр€жений, воздействующих по цеп€м питани€ и сигнальным портам, обеспечиваетс€ путем установки ”«»ѕ в указанные цепи. ”«»ѕ рекомендуетс€ размещать в отдельных заземленных металлических щитках защиты от импульсных перенапр€жений (ў«»ѕ).
ѕоскольку проект не предусматривал заземлени€ видеокамер, то камеры, установленные на улице по периметру объекта, мы решили защищать с помощью изделий высокой заводской готовности, которые состо€т из ў«»ѕ и устройства заземл€ющего комплектного (”« ).

«ащита оборудовани€ инженерно-технических средств охраны и охранно-пожарной системы

–ис. 7 Ч ћонтаж молниезащитного комплектного устройства ¬ 

¬ состав ”«  были включены заземл€ющие проводники необходимой длины дл€ подключени€ ¬ , модульный заземлитель длинной 6 метров (4 стержн€ по 1,5 метра соедин€емых между собой резьбовыми муфтами) и все необходимые дл€ монтажа «” материалы и оборудование. ƒлина заземлител€ была получена расчетным путЄм, исход€ из удельного сопротивлени€ грунта в месте расположени€ защищаемого объекта и необходимого сопротивлени€ растеканию «” после его монтажа. ¬ соответствии с требовани€ми [8] в составе ”«  используютс€ только коррозионностойкие материалы (гор€чеоцинкованна€ сталь) и допустимые соединительные элементы (механические зажимы) без применени€ электродуговой сварки.

ѕо окончании монтажа были произведены измерени€ сопротивлений растеканию «”, фактические значени€ которых не превысили 5 ќм.

«ащита оборудовани€ инженерно-технических средств охраны и охранно-пожарной системы

–ис. 8 Ч »змерени€ сопротивлений растеканию «”

 ак удалось вы€снить, в годографах цепи чувствительного элемента уже защищены ”«»ѕ, и по статистике сервисного центра производител€ оборудовани€, отказы от перенапр€жений происход€т только по цеп€м питани€. √одограф, инфракрасна€ подсветка и видеокамеры получают электропитание по одним и тем же лини€м. ѕоэтому устройства защиты, размещенные в щитке р€дом с камерами, будут защищать всЄ оборудование охраны в пределах 10 метров по кабелю. ѕомимо ”«»ѕ √— 2-60/40 1+1 — (LT) дл€ электропитани€ в ў«»ѕ дл€ аналоговых камер установлены ”«»ѕ H30 (LT) дл€ защиты по коаксиальной линии.

«ащита оборудовани€ инженерно-технических средств охраны и охранно-пожарной системы

–ис. 9 Ч ў«»ѕ дл€ защиты ¬ 

ƒл€ защиты от перенапр€жений видеосервера, расположенного в стойке ј–ћ Ђќрионї, р€дом с ней было решено установить ў«»ѕ, в который завели коаксиальные кабели от видеокамер, приход€щих с улицы из зоны 0. ¬ качестве ”«»ѕ дл€ защиты видеооборудовани€ применили H40 (6,75,F/F) (LT) дл€ защиты по 4-м коаксиальным лини€м.

«ащита оборудовани€ инженерно-технических средств охраны и охранно-пожарной системы

–ис. 10 Ч ў«»ѕ дл€ защиты видеосервера

ќптоволоконные линии видеонаблюдени€ не подвержены импульсным перенапр€жени€м и в защите не нуждаютс€.
ƒл€ защиты блоков питани€ стойки ј–ћ Ђќрионї со стороны кабелей питани€ видеокамер р€дом со стойкой был установлен ў«»ѕ с ”«»ѕ дл€ обеих секции шин каждого из блоков. ¬ качестве ”«»ѕ в щитке применены √— 123-60/20 1+1 — (LT)

«ащита оборудовани€ инженерно-технических средств охраны и охранно-пожарной системы

–ис. 11 Ч ў«»ѕ дл€ защиты блоков питани€ видеокамер

 роме того, наши сотрудники подвели приход€щие с улицы кабели от извещателей, точек доступа и исполнительных устройств через отдельный ў«»ѕ и расположили его р€дом с блоками на стене в помещении аппаратной. Ёто помогло защитить контроллеры блоков ќѕ—. ¬ качестве устройств защиты были выбраны универсальные ”«»ѕ DTR 485/12 G (LT) дл€ интерфейса RS-485, с возможностью подключени€ экрана кабел€ к системе уравнивани€ потенциалов через шунтирующую Ємкость и газонаполненный разр€дник.

«ащита оборудовани€ инженерно-технических средств охраны и охранно-пожарной системы

–ис. 12 Ч ў«»ѕ дл€ защиты контроллеров блоков ќѕ—

Ёлектропитание оборудовани€, расположенного в операторной, осуществл€етс€ от вводного щита с автоматическим вводом резерва на два трехфазных ввода. ¬ соответствии с положени€ми Ђ«оновой концепции защитыї объекта [1]от воздействи€ молнии ў«»ѕ дл€ защиты по питанию предполагалось подключить на каждый ввод вводного щита, но излишн€€ усложненность процедур согласовани€, свойственна€ всем крупным компани€м не позволила это реализовать. ¬ результате подключение ў«»ѕ было сделано только с распределительного щита на линию питающую оборудование  »“—ќ. ¬ качестве устройств защиты были выбраны ”«»ѕ класса I+II серии SPC.

«ащита оборудовани€ инженерно-технических средств охраны и охранно-пожарной системы

–ис. 13 Ч ў«»ѕ дл€ защиты оборудовани€  »“—ќ со стороны электропитани€

4 –езультаты

Ѕлагодар€ применению оборудовани€ защиты высокой заводской готовности, запланированные меропри€ти€ по монтажу и внедрению были осуществлены без привлечени€ проектных и монтажных организаций, силами технического персонала, обслуживающего объект.

ќписанный в статье комплексный подход по молниезащите позволил за врем€ грозовых сезонов 2016-го и 2017-го годов избежать выхода из стро€ защищаемого оборудовани€  »“—ќ. Ќам удалось этого добитьс€, не смотр€ на сложную электромагнитную обстановку, св€занную с большой площадью объекта, высокой плотностью коммуникаций и широкой прот€женностью линий. Ѕолее того, за это врем€ на объекте не было зафиксировано ни одного случа€ выхода из стро€ применЄнных устройств защиты. ¬се это говорит о правильности прин€тых решений и грамотном подборе параметров ”«»ѕ.

¬ыработанные решени€ и оборудование производства јќ Ђ’акельї были рекомендованы дл€ защиты от импульсных перенапр€жений как эксплуатируемых, так и вновь проектируемых  »“—ќ объектов газотранспортной системы ѕјќ Ђ√азпромї.

Ћитература:

  1. —ќЦ153-34.21.122-2003 Ђ»нструкци€ по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникацийї.
  2. —“ќ √азпром 2-1.11-290-2009 Ђѕоложение по обеспечению электромагнитной совместимости производственных объектов ќјќ Ђ√азпромї.
  3. √ќ—“ – ћЁ  62305 Ђ«ащита от удара молнииї „асти 1,2,4.
  4. Ћ.¬. азанцева Ђѕособие по выполнению заземлени€ и уравнивани€ потенциалов оборудовани€ информационных технологий. ћеры защиты от электромагнитных воздействий.ї ќјќ Ќ»»ѕроектэлектромонтаж, ћосква 2004 г.
  5. √ќ—“ – ћЁ  61643-12-2011 Ђ”стройства защиты от импульсных перенапр€жений низковольтные. „асть 12. ”стройства защиты от перенапр€жений в низковольтных силовых распределительных системах. ѕринципы выбора и применени€ї.
  6. √ќ—“ – 51992-2011 Ђ”стройства дл€ защиты от импульсных перенапр€жений в низковольтных силовых распределительных системах. „асть 1. “ребовани€ к работоспособности и методы испытанийї.
  7. ѕ”Ё (7-е изд.).
  8. √ќ—“ – 50571.5.54-2013/ћЁ  60364-5-54:2011 ЂЁлектроустановки низковольтные. „асть 5-54. «аземл€ющие устройства, защитные проводники уравнивани€ потенциаловї.
  9. √ќ—“ IEC 61643-21-2014 Ђ”стройства защиты от перенапр€жений низковольтные. „асть 21. ”стройства защиты от перенапр€жений, подсоединенные к телекоммуникационным и сигнализационным сет€м. “ребование к эксплуатационным характеристикам и методы испытанийї.
  10. —“ќ √азпром 2-1.11-170-2007 Ђ»нструкци€ по устройству молниезащиты зданий, сооружений и коммуникаций ѕјќ Ђ√азпромї.

  • ƒата публикации: 08.04.2024
  • 510
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150