Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Тематический план
Отдел рекламы
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Защита от воздействия молнии

Джордж Джорджевиц

Инсталлятор кабельных каналов должен обеспечить их защиту не от прямого удара молнии, а от наведенного ею выброса напряжения.

Обеспечение молниезащиты коммуникационных сетей является важной составляющей их проектирования. Не защищенная должным образом сеть может нормально проработать в течение длительного времени, но отнюдь не исключено, что когда-нибудь поблизости сверкнет молния и после этого вам, как сетевому специалисту, придется потратить немало времени и денег на восстановление функционирования сети. Итак, если вы отвечаете за работу критически важной коммуникационной инфраструктуры, прочитайте данную статью — она поможет вам защитить инфраструктуру от потенциальной угрозы.

Молния представляет собой разряд статического электричества в атмосфере. По своей природе она ничем не отличается от тех статических разрядов, которые наблюдаются, например, когда мы снимаем одежду из синтетических материалов в сухую погоду. Конечно, в случае грозы в атмосфере накапливается значительно больший электрические заряд.

Молнии обычно возникают при интенсивном движении теплого воздуха. Замечено, что ими ча-сто сопровождаются извержения вулканов. В редких случаях они наблюдаются и в ясную погоду. Помимо обычных, линейных молний, возникающих во время любой грозы, иногда можно стать свидетелем и более редких видов молний — ленточных, четочных, плоских и шаровых.

Обычный удар молнии обладает феноменальными энергетическими характеристиками. В большинстве разрядов сила тока составляет около 20 тыс. А, а в 10% случаев она превышает 200 тыс. А.

Непосредственно перед ударом молнии напряженность электрического поля может превышать 100 кВ/м. Поэтому неудивительно, что иногда во время грозы волосы встают дыбом.

К счастью, большинство разрядов молнии происходят между облаками и поэтому не угрожают здоровью людей. Однако наведенные этими разрядами выбросы напряжения могут серьезно повредить незащищенную коммуникационную инфраструктуру.

Хотя удары молнии выглядят по-разному и кажутся непредсказуемыми, большинство из них имеют схожие характеристики. Благодаря этому удалось создать имитационные модели выбросов напряжения и тока в коммуникационных каналах, наведенных грозовыми разрядами. И правильность этих моделей признана различными международными организациями по стандартизации. В моделях, о которых идет речь, определены стандартные формы кривой напряжения и тока, имитирующие влияние (на коммуникационный канал) разрядов молнии. Кроме того, разработана конструкция электронных устройств, генерирующих ток и напряжение такой формы. Наличие стандартных форм изменения наведенных напряжения и силы тока позволяет спроектировать и протестировать устройства защиты от перенапряжения и при этом быть уверенными в том, что в большинстве случаев они окажутся достаточно эффективными.

Кривая наведенного ударом молнии напряжения характеризуется временем роста (с 10 до 90% своего пикового значения) и временем спада (от пикового значения до 50% такового), выраженным в микросекундах. Например, предусмотренная в модели форма кривой имеет параметры 8/20 (время роста и спада — 8 и 20 мкс соответственно).

Очень важно понять, что под молниезащитой кабельных инфраструктур понимается защита их не от прямых ударов молний, а от наведенного перенапряжения. Сетевые специалисты считают, что обеспечивать защиту коммуникационных кабелей от прямых ударов молний слишком сложно и совершенно не нужно, поскольку энергия, заключенная в типичной молнии, очень велика, а вероятность ее прямого удара в кабели чрезвычайно мала.

Наведенные помехи

Наводимые в коммуникационных каналах выбросы напряжения и тока можно считать своего рода помехой, или шумом. Механизм наведения мешающего сигнала на коммуникационный кабель при ударе молнии такой же, как и при воздействии других источников электромагнитного излучения, разница заключается лишь в том, что уровень создаваемой молнией помехи, как правило, значительно выше, а время ее существования невелико.

Наведенный выброс напряжения способен нанести вред здоровью человека, повредить кабель и/или соединительное оборудование, а также помешать нормальной работе канала на время выброса. Помехи в коммуникационном кабеле могут наводиться посредством электростатической или электромагнитной индукции либо создаются в результате прямого контакта среды, по которой течет ток, с проводниками кабеля. От каждого из этих методов воздействия на кабель предусмотрены свои способы защиты.

По характеристикам наведенные выбросы отличаются от тех, что вызваны прямым контактом с проводниками кабеля. На витую пару выбросы всегда наводятся в синфазном режиме, т. е. наведенное на каждый проводник пары напряжение (или наведенный ток) имеет одинаковые амплитуду и полярность.

По мере распространения наведенной синфазной помехи по кабелю в обе стороны от места ее возникновения на неоднородностях витой пары эта помеха частично преобразуется в дифференциальное напряжение. Так же она преобразуется и в соединительном оборудовании на обоих концах кабеля, если оно не является хорошо сбалансированным.

Как правило, повреждение сетевого оборудования вызывается синфазной помехой большой амплитуды. Дифференциальная же помеха приостанавливает работу канала на время своего действия. Впрочем, при достаточно большой амплитуде и эта помеха может повредить сетевую аппаратуру.

Прямой удар молнии в коммуникационные кабели случается довольно редко, гораздо чаще выброс напряжения попадает на зарытый в землю кабель через прямой контакт его проводников с землей при близком вхождении молнии в нее. Когда молния бьет в землю, во все стороны от места удара вдоль поверхности земли и в ее толще течет ток большой силы. Разумеется, он преимущественно проходит там, где сопротивление ниже. Текущему в земле току соответствует область (вблизи места удара) с высоким уровнем напряжения (вспомните о том, что сила тока обычно равняется 20 тыс. А, а земля хорошим проводником не является). По мере удаления от места удара напряжение уменьшается.

К сожалению кабель, проходящий через область высокого напряжения, может легко выйти из строя, поскольку между разными частями кабеля возникнет огромная разность потенциалов. В зависимости от конструкции коммуникационного кабеля наружной прокладки напряжение пробоя его оболочки составляет 20...30 кВ, а изоляции его проводников — 3...5 кВ. В результате пробоя часть тока, вызванного ударом молнии, потечет по кабелю. При этом сила тока в проводниках пар кабеля может быть очень разной. Это зависит от того, на какие проводники ток попадет в первую очередь.

Пробой сильно повреждает оболочку кабеля и, бывает, приводит к образованию угольных перемычек между его проводниками. Попавшая на поврежденный кабель дождевая вода может еще больше испортить его, что зависит от конструкции кабеля (в частности, от наличия или отсутствия в нем гидрофобного геля) и степени повреждения его оболочки.

Как обеспечить защиту от перенапряжения

Защита кабеля от наведенных выбросов напряжения может быть обеспечена его экранированием и/или установкой специальных защитных устройств. Экранирование кабеля — самый экономически эффективный способ его защиты от статического электричества. Если поместить все пары кабеля в экран из фольги и заземлить его в одной точке, он станет эффективным электростатическим экраном.

Эффективное электромагнитное экранирование реализовать гораздо сложнее — для этого кабель нужно покрыть оболочкой из ферромагнитного материала (например, броней из стальной ленты) или оболочкой с очень малым сопротивлением, которую необходимо потом заземлить в равноудаленных друг от друга точках вдоль всей длины кабеля.

Устройства защиты от перенапряжения делятся на две категории — первичные и вторичные. Первичное устройство устанавливают рядом с кабельным вводом. Оно предназначено для отвода в землю поступающей энергии выброса. Как правило, в качестве таких устройств используют газовые разрядники. Если напряжение, приложенное к клеммам газового разрядника, превышает определенное пороговое значение, в нем происходит газовый разряд, и разрядник становится проводящим. Для использования в коммуникационных сетях выпускаются газовые разрядники с пороговым напряжением 90, 230, 350 и 500 В. Они имеют по два или три электрода в одной газовой камере.

Чтобы защитить сбалансированные витые пары, следует использовать трехэлектродные разрядники. Такой разрядник имеет две клеммы для подключения к проводникам витой пары и одну земляную клемму. При возникновении разряда между земляной клеммой и одним из электродов, подсоединенных к проводнику пары, сразу же на землю замыкается и второй электрод, подсоединенный к другому проводнику пары. Таким образом быстро гасится выброс напряжения на обоих проводниках пары и сохраняется симметричный режим ее работы..





  
6 '2005
СОДЕРЖАНИЕ

бизнес

• Аутсорсинг разработки ПО: опасения и выгоды

• Импортируем Java-код

инфраструктура

• Выбор коммутатора сети SAN

• Разберемся в стандартах на беспроводные сети

• Недорогие IP-системы хранения данных

• Пять слагаемых успеха PoE

информационные системы

• Изучаем передовой ИТ-опыт

• Перспективы развития технологий для call-центров

• Повышение отказоустойчивости сетевых приложений реального времени

сети связи

• IP-услуги в России

• Мир выбирает технологию TETRA

• Распределенная архитектура опорной сети мобильной связи

• Чистые каналы

• FMC и IMS — будущее телекоммуникаций?

кабельные системы

• Защита от воздействия молнии

• Маркирование кабельных систем — дело полезное

защита данных

• Тестируем системы предотвращения вторжений уровня сети

новые продукты

• Кабельные лотки «Эвантэр»; Кабельная система EuroLAN 6; ИБП Powerware 9390 компании Eaton; Новые четырехпроцессорные серверы компании R-Style Computers; Axxmetro — для SDH и Ethernet


• Калейдоскоп



 Copyright © 1997-2005 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх