Устройство грозозащиты


Системы видеонаблюдения являются эффективным средством поддержки безопасности на охраняемых объектах.

Исходя из того, что эти системы включают в свой состав много различных электронных устройств, они являются очень чувствительными к внешним воздействиям.

Разработчики подобного оборудования придумывают много разных решений, чтобы обеспечить эффективную защиту устройств видеонаблюдения от перепадов температур, дождя, снега и пр.

Если от перечисленных факторов защиту реализовать достаточно просто, то гарантировать защиту оборудования от разрядов, возникающих во время грозы, или от прямого попадания молнии оказывается достаточно сложно.

Для этой цели и была разработана молниезащита видеонаблюдения, которая должна защищать оборудование от разрядов молний.

Что такое громо и молниезащита в видеонаблюдении?

Во время грозы существует три фактора, которые способны нарушить правильное функционирование систем наблюдения:

  1. непосредственный удар молнии в камеру или монтажную стойку, на которой она крепится;
  2. электромагнитные наводки и электрические импульсы, которые могут возникать в сигнальных кабелях (коаксиальный, витая пара) во время грозы;
  3. значительное перенапряжение в силовых питающих цепях, возникающее при разряде молнии.

Грозозащита для видеонаблюдения представляет собой комплекс мер и спецустройств, которые поддерживают работоспособность оборудования систем наблюдения во время грозы.

Этот комплекс должен обеспечить защиту от импульсных скачков напряжения, возникающих при разряде молнии, а также от прямого попадания молнии в объект, на котором расположены элементы видеонаблюдения.

Создание системы грозозащиты должно предусматривать:

  • установку элементов внешней молниезащиты;
  • монтаж заземляющих систем, которые будут отводить импульсные токи грозовых разрядов;
  • экранирование устройств наблюдения и линий передачи сигналов от электромагнитных наводок, которые возникают во время прохождения токов молниевого разряда по громоотводу и другим близлежащим металлическим элементам;
  • установку системы выравнивания потенциалов в местах подключения камер видеонаблюдения;
  • установку устройств защиты от импульсных перенапряжений, которые могут возникать в системах питания и передачи видеосигналов.

Качественная защита систем видеонаблюдения может быть обеспечена только в случае комплексной реализации всех перечисленных выше мер.


Когда нужно применять устройства защиты

Современные системы видеонаблюдения устанавливаются как внутри помещений, так и снаружи зданий.

В первом случае для защиты от грозы достаточно будет использовать специальные устройства, которые защищают оборудование от импульсных перепадов напряжения и от электромагнитных наводок, возникающих во время ударов молний.

Дополнительной защиты камер и видеорегистраторов не потребуется, поскольку объект должен иметь свою собственную грозозащиту, которая должна сработать в случае грозовых разрядов.

Если камеры устанавливаются снаружи объекта, то следует предусмотреть их дополнительную защиту от возможного попадания молнии – они должны иметь собственные молниеулавливатели и контуры заземления.

Кроме этого, зачастую вместо обычных камер наблюдения устанавливают взрывозащищенные камеры видеонаблюдения, которые могут применяться не только на объектах со взрывоопасной средой, а и там, где есть вероятность попадания молнии в элементы крепления камер.

В общем случае внешняя система грозозащиты видеонаблюдения должна иметь в своем составе три функциональных элемента.

  1. Громоотвод;
  2. Токоотвод;
  3. Заземлитель.

Громоотвод используется с целью перехвата молнии и перенаправления ее разряда к токоотводу.

С его помощью мощный разряд молнии переводится к заземленному контуру заземлителя. Заземлитель имеет непосредственный контакт с землей и обеспечивает эффективное рассеивание разряда молнии земной поверхностью.


Элементы внутренней защиты видеонаблюдения представляют собой устройства, которые устанавливаются в разрыв электрической цепи, возле устройств, которые они должны защищать.

Эти приборы функционируют не только в роли модулей, поддерживающих нормальный уровень напряжения, а и позволяют защитить сложное электронное оборудование от любых иных внешних наводок.

Отдельно следует отметить необходимость защиты цифровых IP-видеокамер. Эти устройства более подвержены воздействиям молниевых разрядов, нежели аналоговые камеры.

Поэтому, грозозащита IP видеокамер POE является обязательным элементом системы видеонаблюдения, который позволит сохранить ее работоспособность.

Грозозащита IP видеокамер основана не только на защите самих камер наблюдения, а и линий, посредством которых передаются информационные сигналы и реализуется питание оборудования.

Виды громозащиты

Для эффективной защиты систем видеонаблюдения могут применяться несколько типов защиты, которые отличаются своим функциональным назначением:

  1. для защиты питающих линий;
  2. для защиты сигнальных линий;
  3. для защиты элементов системы управления.

Схемы, которые используются при создании молниезащит, должны отличаться своей простотой и функциональностью. В используемых модулях должна предусматриваться возможность смены предохранительных элементов.


Это позволит надежно защищать оборудование и обеспечит эффективное техническое обслуживание систем грозозащиты в случае их срабатывания. Рассмотрим, какие виды громозащиты могут использоваться для надежной защиты видеооборудования.

Заземление витой пары

При ударе молнии может произойти сильный перепад питающего напряжения, что приводит к повреждению коммутационных портов и аппаратной платформы устройств систем видеонаблюдения.

Достаточно часто это случается по причине неправильного заземления витой пары. Чтобы гарантировать надежную защиту в случае использования этого способа коммутации между устройствами, нужно обеспечить соответствующую точку заземления симметричной витой паре.

Для этой цели может использоваться автоматический трансформатор, который подключается в линию витой пары.

В случае использования симметричного кабеля могут применяться разъемы RJ45, а экран кабеля припаивается к выходу трансформатора. Если отводов под заземление или специальных экранированных разъемов нет, то оплетка кабеля может защищаться посредством симметричного трансформатора.

Также для заземления витой пары могут применяться специальные УЗИП-модули, которые представляют собой устройства защиты от импульсного перенапряжения.

Защита цепей питания

Высоковольтные импульсы, возникающие во время грозы, могут наносить серьезный ущерб устройствам видеонаблюдения.

Дело в том, что в этой аппаратуре уже давно не применяются снижающие трансформаторы, а используются импульсные модули питания.


Их особенностью является то, что они очень чувствительны даже к кратковременным импульсным перенапряжениям. Чтобы обеспечить качественную защиту цепей питания следует устанавливать модули защиты от импульсных напряжений.

Защита сигнальных линий

Грозозащита камер видеонаблюдения должна обязательно включать устройства для защиты сигнальных линий – они могут быть коаксиального типа или в виде витой пары.

Как для витой пары, так и для коаксиальных кабелей используются модули УЗИП, которые защищают сигнальные линии, прокладываемые как вне помещений, так и внутри.

Модули УЗИП для сигнальных цепей представляют собой блоки с двумя входами, двумя газоразрядниками, резисторами, конденсаторами и симметричным стабилитроном.

Первый из разрядников осуществляет «грубое» снижение напряжения на корпус, а второй «снимает» его с корпуса и передает на провод контура заземления.

Защита управления

В случае поражения камеры, сигнальных линий или линий питания защита требуется не только камерам, а и оборудованию диспетчерского пульта, с которого происходит наблюдение и управление работой системы.

Защита устройств управления реализуется посредством установки защитных модулей как со стороны камер, так и в месте расположения центральной системы управления.

Как правильно установить защиту от грома и молнии

Эффективная защита систем наблюдения от грозовых разрядов начинается с составления проекта будущей грозозащиты. Он должен включать в себя все этапы защиты, перечисленные выше.

Изначально следует предусмотреть молниеулавливатели для внешних камер наблюдения и их подключение к токоотводам, которые ведут к общему контуру заземления. При возможности следует использовать взрывозащищенные IP видеокамеры.


Обеспечив защиту камер и их монтажных вышек, следует позаботиться о грозозащите видеорегистраторов (если такие используются), а также сетей питания и передачи видеосигналов. Их защищают с помощью специальных УЗИП-блоков, которые нужно располагать как можно ближе к защищаемому оборудованию.

На заключительном этапе нужно установить устройства защиты систем управления и контроля. Наличие такой трехуровневой защиты позволит исключить повреждения аппаратуры во время грозы или, если оно все-таки произойдет, минимизировать материальный ущерб.

Заключение

Если подвести итог, то можно сделать выводы, что эффективная грозозащита систем видеонаблюдения должна иметь комплексный подход.

Только надежная защита каждой из функциональных уровней системы наблюдений позволит защитить ее работу от последствий грозовых разрядов, которые часто встречаются в летний период.

Использование громоотводов, качественного заземления, УЗИП-модулей позволит надежно защитить все оборудование систем наблюдения в случае грозы и иных перепадов напряжения.


Это в свою очередь убережет владельцев от порчи дорогостоящего оборудования и значительных финансовых затрат на его ремонт и замену неремонтопригодных модулей.

Чтобы грозозащита выполнила возложенные на нее функции, важно чтобы ее проектирование и монтаж производили специалисты.

Только квалифицированные сотрудники специализированных компаний могут правильно подобрать грозозащитное оборудование под конкретный объект и используемую на нем систему видеонаблюдения.

Источник: bezopasnostin.ru

Основные понятия и определения

Гроза – это природное явление, проявляющееся в виде разрядов атмосферного электричества, которые мы и привыкли идентифицировать как молнию. Также гроза сопровождается сильным акустическим эффектом (громом), иногда сильным порывистым ветром (шквалом), дождевыми проявлениями в виде ливня или града. Когда между различными частями облака, а также между облаком и землей, достигается разность электрических потенциалов в несколько миллионов вольт, то возникает природное явление в виде электрического разряда, именуемое в науке – молния. Молнии могут быть длиной от 2-х и до 50 км, а их сила тока бывает и до 100-200 тыс. ампер. Температура в канале поднимается от 10 и даже до 50 тыс. градусов по Цельсию. Когда гроза вызвана разрядом молнии, направленным прямо на объект, она несет в себе угрозы, которые считаются первичными. А если гроза проявляется как наведение напряжения от разрядов молнии, то угрозы такого плана считаются вторичными.

По направлению разряда молнии подразделяются на:


  • нисходящие. Мы наблюдаем направленный сверху вниз разряд, который наносит свой удар по зданию или другому объекту;
  • восходящие. Здесь мы можем наблюдать такой разряд молнии, который идет от земли к облаку. Большинство ударов по высотным объектам (свыше 200 м) являются восходящими. И нисходящие, и восходящие молнии могут быть как отрицательными, так и положительными, т.е. по каналу молнии может протекать ток отрицательной или положительной полярности;
  • внутри и межоблачные. Это молнии между противоположными зарядами внутри одного облака или соседними облаками. Не представляют опасности для любых объектов, расположенных на земле.

Грозозащита (молниезащита / громозащита) – это совокупность мер по обеспечению защищенности сооружений, техники, человеческого общества, животного мира и общественной инфраструктуры от разрушительного действия молний. Выбор конструкции грозозащитных систем является важной составной частью строительного проекта в плане обеспечения безопасной среды обитания человека, сохранности зданий, сооружений и объектов жизнеобеспечения и промышленных коммуникаций от воздействия атмосферного электричества. Следует отметить, что в РФ существуют нормативы по категорированию уровней защищенности объектов и эффективности грозозащитных мер. Это отражено в “Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.122-87”, «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций СО 153 – 34.21.122 – 2003», а также в других нормативных документах.

О принципах работы грозозащиты


В самых общих чертах это устройство представляет собой сочетание таких элементов, как молниеприемник, токоотвод и заземлитель. Три элемента в целом образуют молниеотвод, который перехватывает саму молнию и отводит ее ток в землю. Таким образом происходит защита объекта от последствий действия этой стихии. Комплексные мероприятия, проводимые с целью защиты человека, объекта, дома и других сооружений от прямых ударов молнии с помощью специальных приспособлений именуются внешней молниезащитой (или «external lightning protection system» – англ.).
Кроме вышеперечисленных и распространенных устройств, в последнее время стала известна и альтернативная система защиты от молний, называемая активной молниезащитой (early streamer emission). Такие системы стоят гораздо дороже обычных, а их «повышенная эффективность» пока не доказана техническими специалистами на практике.
Специалистами устанавливаются отдельно расположенные молниеотводы, но также установить молниеотвод возможно прямо на самом объекте.

Какую функцию выполняет молниеотвод, который установлен отдельно? С помощью такого устройства можно предотвратить эффект, когда ток растекается по самому объекту, и отвести ток сразу в землю.
Простая формула показывает радиус защитного действия такого молниеотвода на уровне земли: R = 1,5 * h, (формула приведена для зоны Б РД 34) где h – высота молниеприемника от уровня земли.


перь рассмотрим случай установки молниеотвода специалистом непосредственно на самом сооружении.
При применении такого конструктивного решения, происходит процесс растекания тока по четко контролируемым путям для отведения тока. Вероятность возгорания и взрывоопасности снижается до ничтожно малых величин, потому что исключено воздействие на объект термическим способом.
В зависимости от видов молниеприемника наиболее распространены стержневые, тросовые и сетчатые молниеотводы. Идея и конструкция стержневого молниеотвода была впервые предложена и запатентована в 1752 г. в США выдающимся общественно-политическим деятелем и талантливейшим учёным Америки – Бенджамином Франклином. С той поры данный тип молниеотвода принято называть «стержнем Франклина».
Тросовый молниеприёмник, как видно из названия, представляет из себя натянутый между двумя «мачтами» металлический трос, который перехватывает молнию, нацеленную на объект под таким тросом. Для защиты одного строения может использоваться несколько тросовых молниеприёмников.
Другой тип молниеприёмника получил название молниеприемной сетки. В практике молниезащиты специалисты укладывают сетчатые молниеприемники непосредственно на неметаллическую крышу здания, причем крыша должна быть горизонтальной. Любой уклон крыши может означать риск поражения молнией.
Другой тип молниеприёмника получил название
Популярность того или иного вида молниеприёмника различается в разных регионах и на разном типе объектов, поэтому назвать одного «лидером» по популярности невозможно. Если рядом с Вашим объектом близко расположено очень высокое здание, то при проектировании системы грозозащиты необходимо учитывать расстояние между объектами, а также ряд экономических показателей и других особенностей защищаемых сооружений. Токоотвод монтируется в стену строения, он протягивается до земли с достаточно короткой дистанцией, чтобы заряд очень быстро ушел в землю.

Внутренняя молниезащита представляет собой комплекс превентивных мероприятий по обеспечению безопасности от вторичных действий молнии. Этот эффект проявляется обычно в виде индукции импульсного перенапряжения и занесённого высокого потенциала. Здесь применимы так называемые УЗИП. Эта аббревиатура расшифровывается как устройства защиты от импульсных перенапряжений. В английском языке существует терминология: «lightning surge protection» и «surge protection device». Импульсные перенапряжения могут быть вызваны как прямым ударом молнии, так и непрямым ее ударом. Если молния ударяет вблизи строения или объекта, то речь идёт о вторичном воздействии молнии — импульсном перенапряжении.
Специалисты подразделяют УЗИП на 3 класса. Устройства первого класса устанавливают на всех объектах защищенных внешней системой и на объектах, расположенных рядом с высокими сооружениями, такими как мачты и с любыми другими строениями, с которыми имеют общее заземляющее устройство. Он рассчитан на такую надежность, которая позволяет выдержать полный ток молнии, ограничить его до нужного значения и при этом остаться неразрушенным.
УЗИП второго класса должен ограничивать пренапряжения, пропущенные через УЗИП 1 класса, а также индуцированные и коммутационные перенапряжения. Устанавливается после УЗИП 1 класса и предназначен до ограничения перенапряжений до уровня, который может выдержать большинство устройств. 2 класс может использоваться и в качестве первой ступени защиты, когда объект не оборудован внешней системой молниезащиты , и нет риска прямого удара молнии в объект и входящие в него сети и коммуникации (например, когда питание осуществляется кабелем). УЗИП третьего класса устанавливается после УЗИП 2 класса и предназначен для защиты чувствительных электронных приборов, а также при большой длине питающего кабеля, которая приводит к наведению повышенного напряжения. При монтаже систем молниезащиты специалистами применяется или принцип безопасности или бесперебойности. Если взята за основу безопасность, то недопустимо разрушение устройств защиты от импульсных перенапряжений и невозможно отключение молниезащиты. Но в таком случае разрешено отключение потребителей от снабжения электроэнергией. Защитный предохранитель для УЗИП при этом устанавливается в разрыв фазного провода (последовательное включение в фазу).

Применение грозозащиты и заземления

Обратимся к вышеупомянутым в этой статье нормативным документам. Если мы планируем защитить от воздействия грозы дом высотой до 60 м, то нужно иметь в виду, что существует 3 категории такой защиты. Третья категория защиты – это все обычные жилые помещения стандартной планировки, а также общественные здания. Но если в здании много этажей и оно очень высокое, то роль грозозащиты возрастает, так как тут возможны повреждения всякого рода слаботочных электроустановок. Особенно это характерно при использовании современных систем управления для «умных домов». Поэтому специалисты оборудуют такие дома специального рода ограничителями перенапряжений. Устанавливают эти системы в специальных местах, обозначенных на этапе планирования всей системы молниезащиты. А вот для жилых домов сельской местности в Российской Федерации нет обязательных требований для систем грозозащиты. По классификатору такие здания отнесены по молниезащите к 3-ей категории.
Специальные объекты (иногда их называют критически важными) – это те сооружения и инфраструктура, повреждение или разрушение которых влечёт за собой тяжёлые материальные последствия, а также угрожает здоровью и даже жизни человека. Они подлежат оборудованию системами грозозащиты, категория которых устанавливается в специальных требованиях на этапе составления проектной документации. К таковым относят объекты энергетики, телекоммуникаций и каналов связи, различные трубопроводы, железные дороги, автомобильные трассы, аэропорты, речные и морские причалы, газовые и нефтепромыслы, инфраструктуру информационно–коммуникационных технологий, военные части и объекты оборонного назначения. В связи с проникновением информационных технологий и Интернета в промышленную и другие сферы, оборудование, используемое в этих отраслях должно иметь устройства защитного заземления.

В заключение данной темы можно сделать следующие выводы: грозозащита, как компонент безопасности, является неотъемлемой частью современной промышленной и общественной инфраструктуры, позволяя тем самым экономить средства и защитить людей, сооружения и здания от разрушительного воздействия стихии атмосферного электричества.

Источник: zandz.com

Сети Ethernet, со времён своего изобретения, обрели небывалую популярность, и по ходу развития сетевой инфраструктуры, было разработано и внедрено множество стандартов физического уровня для передачи данных, начиная коаксиальным кабелем и заканчивая оптоволокном. Свою нишу среди них, со всеми своими преимуществами и недостатками, вполне оправданно заняла, так называемая, "витая пара". И даже если для прокладки внешних сетей повсеместно используется оптоволоконный кабель, то с ростом разновидностей телекоммуникационного оборудования возникла необходимость применения медных кабелей ("витой пары") как внутри, так и вне зданий.

Данная тенденция повлекла за собой целый ряд проблем, связанных с такими явлениями, как индустриальные электромагнитные помехи и атмосферное электричество. В определенных условиях, из-за роста напряженности ЭМ-поля, порты устройств, подключенных к сети Ethernet, неминуемо выходят из строя. Для решения этой проблемы были разработаны и широко применяются устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), в простонародье называемые "грозозащита".

Название "грозозащита" не совсем уместно в данном случае, так как никакое УЗИП не сможет защитить оборудование от прямого попадания молнии. Для защиты от грозового разряда применяют совсем другие методы. Молнию "приманивают", молниеотводами создают "привлекательные" для разряда места, то есть создают кратчайший путь для протекания тока разряда.
    Согласно исследованиям, проводимым для седьмого издания ПУЭ, в центральных регионах России грозовая интенсивность составляет 50 часов в год, при этом молния воздействует на 1 Км² местности 2 раза в год, а для южных регионов на 1 км²  — 5 раз в год.

Устройство грозозащиты                    
Рис.1 Карта районирования территории РФ по среднегодовой продолжительности гроз в часах

В предгрозовой период, в атмосфере увеличивается напряжённость электрического поля. В этом случае, образовавшиеся заряды неизбежно индуцируются на все воздушные линии связи, в результате чего разница потенциалов между сигнальными проводами и оборудованием может составлять несколько тысяч вольт. Это напряжение неизбежно приводит к пробою изоляции разделительных трансформаторов Ethernet-портов, и далее распространяется по схеме оборудования.

Устройство грозозащиты
Рис.2

Также статический заряд может накапливаться в результате трения о кабель молекул воздуха и прочих проявлениях стихии. Гораздо хуже выглядит ситуация при удалённом грозовом разряде. В этом случае электромагнитный импульс, неся огромную энергию и индуцируясь на линии связи, не видит препятствия, проходя через паразитную ёмкость разделительных трансформаторов или пробивая их изоляцию, а при растекании тока молнии по поверхности земли, между разнесёнными на расстояние объектами, разница потенциалов может составлять тысячи вольт.

Устройство грозозащиты
                             Рис.3                                  

Стоит отметить, что атмосферные явления могут быть не единственным источником возникновения перенапряжений. Также, зачастую, их источником могут являться коммутационные помехи при включении/отключении силового оборудования, при расположении кабельного сегмента в непосредственной близости от электротранспорта, частотно регулируемыми приводами электродвигателей и т.д. Нередко происходят случаи нарушения правил монтажа как слаботочных, так и силовых кабелей, в результате чего на сигнальные линии также наводится опасное для оборудования напряжение. От перечисленных выше явлений как раз и предназначены защищать УЗИП. Несмотря на то, что принцип работы всех УЗИП одинаков, и основан на отведении с линии передачи данных, наведённого электрического заряда, в систему заземления, рынок УЗИП изобилует разновидностями данных устройств и схемотехническими решениями при их проектировании.
    Компания "НАГ" являясь производителем телекоммуникационного оборудования, хорошо знакома с обращениями клиентов в службу ремонта, связанных с повреждениями Ethernet-портов, после неблагоприятных погодных условий или при неграмотном расположении линий связи. Основной причиной неисправностей в подобных ситуациях, в большинстве случаев, является отсутствие защиты от перенапряжений или неправильная их установка. В связи с этим, инженерами компании была разработана линейка УЗИП, способная удовлетворить все требования и обеспечить необходимую защиту оборудования.

Выбирая техническое решение при разработке УЗИП, пришлось отталкиваться не только от качества защиты оборудования, но также брать в расчёт суровые экономические реалии нашей страны, так как мало желающих покупать УЗИП ценой выше, чем стоимость ремонта защищаемого порта, а с учётом того, что оригинальные решения стоили бы на порядок дороже, и лишь на очень малую долю улучшали характеристики защиты, выбор был остановлен на классических решениях. Для большего понимания ситуации, ниже будет дано общее представление о том, как работают УЗИП, но для этого необходимо немного погрузиться в теорию и разобраться в схемотехнике подобных устройств.

Помехи на лини передачи бывают двух видов: дифференциальные и синфазные (см. рис.4). Дифференциальная помеха – разность потенциалов между проводниками в линии. При возникновении синфазного перенапряжения устройство работает следующим образом: если напряжение между проводниками превышает порог срабатывания супрессора VD3, его сопротивление резко падает, и по цепочке VD1-VD3-VD5 или VD2-VD3-VD4 (рис. 4, синяя стрелка) замыкает линию, ограничивая импульс на безопасном уровне, и выделяя излишки энергии в виде тепла. Синфазная помеха – разность потенциалов между проводниками линии и оборудованием. Для борьбы с этой помехой в схеме используется газоразрядник FV1, принцип работы которого аналогичен работе супрессора, только здесь энергия импульса, протекая через VD1(VD2)-FV1 или  FV1- VD4(VD5) (рис. 4, красная стрелка) уравнивает потенциалы с системой защитного заземления.

Устройство грозозащиты 
Рис.4

Примерами реализации подобной схемы являются "Грозозащита Ethernet SNR-SP-1.0" или "Грозозащита Ethernet SNR-SP-2.0". Разница между ними лишь в том, что первая является оконечным устройством, а вторую можно подключить в разрыв линии передачи данных. Также, в линейке присутствует "Грозозащита Ethernet Nag-APC", которая имеет конструкцию для установки в шасси для стандартной 19 дюймовой стойки. Данные грозозащиты можно применить на портах Ethernet 10/100/1000Base.

Устройство грозозащитыУстройство грозозащиты             

 Грозозащита Ethernet SNR-SP-1.0                         Грозозащита Ethernet SNR-SP-2.0                        

 

    Устройство грозозащиты
Грозозащита Ethernet Nag-APC

                   Устройство грозозащиты
                                 Шасси APC PRM24 для защит NAG-APC
 

Если защищаемый Ethernet-порт не поддерживает передачу данных на скорости в 1 Гбит/с, то в данном случае вполне может подойти и "Грозозащита Ethernet Nag-клон", рассчитанная на защиту одного порта, или "Грозозащита Ethernet Nag-клон-4", защищающая 4 Ethernet-порта.

Устройство грозозащиты
Грозозащита Ethernet Nag-клон                                              Грозозащита Ethernet Nag-клон-4

Случаются ситуации, когда защищаемое устройство необходимо запитать по технологии PoE. Примером могут служить такие устройства, как IP-видеокамеры, маршрутизаторы, точки доступа и т.д. В данной ситуации также можно использовать рассмотренную конструкцию УЗИП, изменив некоторые номиналы деталей, так как разница потенциалов в сигнальных линиях согласно стандарту PoE, может составлять до 57 Вольт.

Устройство грозозащиты
    Рис.4​

Изменение номинала приведёт к небольшому уменьшению скорости срабатывания схемы, но обеспечит необходимую защиту для оборудования. Примером подобного решения является "Универсальная грозозащита Дрозд". Она работает на портах Ethernet 10/100/1000Base.  "Грозозащита Nag-1.1 POE" применяется только на портах Ethernet 10/100Base, как и "Грозозащита PoE Nag-1P". Её можно использовать только совместно с устройствами, питание которых осуществляется по зарезервированным парам проводов (4;5 и 7;8). Подача питания по сигнальным проводам в данном устройстве не поддерживается.

Устройство грозозащиты
        Универсальная грозозащита Дрозд      Грозозащита Nag-1.1POE      

Устройство грозозащиты
 Грозозащита PoE Nag-1P      

Также, для предотвращения влияния неблагоприятных внешних условий, УЗИП серии "Дрозд" может устанавливаться в корпусы с необходимой степенью защиты от климатических и механических воздействий.

В случае, когда линия передачи данных оказывается в зоне действия разнообразных индустриальных помех, актуальным будет применение УЗИП с дополнительными индуктивно-ёмкостными фильтрами, которые исключат составляющую помехи, не препятствуя прохождению полезного сигнала. Примеры данного решения, это "Грозозащита Ethernet Nag-1.2" и "Грозозащита Ethernet Nag-4.2". Разница между ними  в количестве защищаемых портов, 1 и 4 порта соответственно. В силу конструктивных особенностей, эти УЗИП нельзя использовать совместно с устройствами, питаемыми по технологии POE, так как постоянное напряжение не сможет преодолеть преграду из индуктивно-ёмкостных фильтров. Эти устройства могут работать на портах Ethernet 10/100Base.

Устройство грозозащиты
Грозозащита Ethernet Nag-1.2                            Грозозащита Ethernet Nag-4.2

Кроме устройств защиты Ethernet-портов, в линейке есть также "Грозозащита Nag-DSL", применяемая для защиты устройств подключаемых к телефонной линии, таких как телефонные аппараты или DSL-модемы.

Устройство грозозащиты
Грозозащита Nag-DSL

Зачастую, в линии напряжения питания (~220В) также могут происходить скачки напряжения, приводящие к отказу питаемого оборудования. На этот случай можно воспользоваться устройством "Грозозащита NAG-E1.0", которое работает на том же принципе, что и все выше перечисленные УЗИП, с одной лишь разницей: в этом устройстве дополнительно установлены предохранители, сгорающие при скачке напряжения, поэтому после срабатывания защиты, предохранители нужно заменить.

Устройство грозозащиты
Грозозащита NAG-E1.0

С подробными характеристиками перечисленных устройств, а также с их стоимостью вы всегда можете ознакомиться на нашем сайте.

Источник: nag.ru

Гальваническая развязка для витой пары

Область применения, где необходима грозозащита (при передаче информационных сигналов по витой паре):

  • PPoE сети.
  • Локальные сети.
  • Ethernet сети.
  • Wi-fi сети.

Виды воздействия на сетевую аппаратуру:

  • электростатическое воздействие (связано с электростатическими полями до грозы, и грозовыми разрядами);
  • электромагнитное воздействие (индуктивное влияния молнии на кабель);
  • гальваническое воздействие (попадание токов молнии в заземление);
  • ток молнии (прямой удар молнии);

Гальваническая развязка необходима для разделения слаботочных (информационные каналы витой пары) и силовых цепей (сеть питания). Для питания коммуникационной аппаратуры используется сеть переменного напряжения 220В, в которых очень часто происходят скачки электричества, доходящие до несколько тысяч вольт. Это приводит к выводу из работы соответствующей подключенной аппаратуры.

Грозозащита для витой пары

Принцип действия

Принцип работы любого грозозащитного оборудования заключается в отведении поражающего заряда на землю. Типичная схема (рис. №1) построена на основе диодного моста со специальным замыкающим диодом.

Грозозащита для витой пары
Рис. №1. Типовая схема защиты

При возникновении между линиями передачи разницы потенциалов 6-7 В, диод D11 замыкается и статическое напряжения спускается на землю. Также вместо диодов можно использовать газовые разрядники, варисторов или стабилитронов. Данную схему можно применить для защиты сетевых карт, switch-а и хабов в кабеле:

  • UTP
  • FTP
  • SFTP
  • SSTP

В процессе нормальной работы разность потенциалов между линиями относительно небольшая (близкая к нулю). Между корпусом и линиями также не должно быть напряжения. Диод D11 является сопрессором: он запирается при перенапряжении между линиями, и отпирается для следующего срабатывания. Таким образом, при достижении пороговой разности, ток протекает не между линиями, а через диод и заряд переходит на землю. Далее, работа сети продолжается в нормальном режиме до следующего разряда.

Замечания по подключению:

  1. Все схемы защиты, подключенные к портам (ПК, свитч) обязательно соединить между собой.
  2. У компьютеров на корпусе есть болт заземляющий. Но если сам корпус не заземлен, то при вставке вилки в розетку мы не соблюдаем полярность и делаем это не умышленно. Это ведет к наводке напряжения равное половине напряжения розетки (110 В). В этом случае заземлять грозозащиту на болт не рекомендуется. Это не спалит оборудование, а вот глюки в работе обеспечит.
  3. Найти «землю» и заземлить туда грозозащиту.
  4. Работают при длине кабеля более 100 м.
  5. Заменить диод сопрессор на варистор нельзя, так как возрастает ток утечки. Вызывает неработоспособность схемы.

Как и к любому оборудованию защиты, применяются требования к работе (данная спецификация приведена на примере грозозащиты кабеля Ethernet RJ45):

  1. Время реакции: <1нс
  2. Сопротивление кабеля, Ом: примерно 100.
  3. Скорость работы сети: 100-1000 Мбит/с
  4. Максимальное напряжение: 6-12 В.
  5. Максимальный ток: 5000 А.

Часто задают вопрос: можно заменить диод на стабилитрон. В целом да, но необходимо сделать следующую оговорку: все дело во времени срабатывания. При сильном перенапряжении срабатывание стабилитронов равно 25 нс. Слишком много для кое-какого оборудования.

Грозозащита для витой пары

Установка

При проектировании коммуникационных цепей встает вопрос о монтаже гроззащитного оборудования, так как кабели могут идти не только внутри помещения/цеха/ другого объекта, но и снаружи. Установка грозозащиты осуществляется на:

  1. Корпус установки.
  2. ДИН рейка.
  3. На кабеле по ходу прохождения сигнала.

Необходимо отметить, что защиту нужно устанавливать двухстороннюю. Это объясняется тем, что сопротивление кабеля в любом случае не равно нулю. Так как ток протекает по пути наименьшего сопротивления, то в данной ситуации он может поразить работающее оборудование с другой стороны кабеля.

Также необходимо отметить, что грозозащита вызывает затухание идущего по кабелю сигнала. Поэтому необходимо обращать внимание на технические характеристики устройства. При достаточной длине кабеля сигнал имеет свойство искажаться.

Если после выше написанного сеть не заработала, сделайте следующее:

  1. Тщательней ищите источник помех (возможно, рядом проложен кабель 220 В).
  2. Имеет место проверить «землю». Для большей уверенности протяните кабель «земли» от электрощитка.
  3. Поставьте защиту с одной стороны (ВНИМАНИЕ: данный шаг ОЧЕНЬ аккуратно, МОЖЕТ ВЫГОРЕТЬ ВСЕ ОБОРУДОВАНИЕ).
  4. Измените тип грозозащиты.

Следует отметить, что грозозащита повышает надежность в разы, но не все 100%. Грозозащита может и сгореть. К этому обычно приводит маленькое время реакции на открытие диода, что исключает возможность мгновенно перенаправить заряд на «землю».

Заземление и зануление

Заземлить необходимо на заранее проверенную «землю». Это необходимо для того, чтобы заряд не скопился на корпусе детали. Нельзя заземлять на водопроводные трубы или трубы отопления, так как они обладают очень высоким сопротивлением (ток протекает по пути наименьшего сопротивления). Исходя их схемы защиты на примере фирменного нетпротекта (рис. №2) земля нужна для стекания заряда. В другом случае заряду некуда «деваться», и он может скопиться на корпусе оборудования, что приведет к поражению электрическим током любого человека.

Грозозащита для витой пары
Рис. №2. Нетпротект. Типовая схема

Зануление производить не желательно. Разница между «нулем» и «землей» в том, что ноль – это шина, которая служит для замыкания цепи и протекания тока (ее потенциал равен нулю). В то время как земля – это необходима для выведения накопившихся зарядов и защиты от статики. Зануление не оказывает положительного влияния на грозозащиту, а наоборот, повышает частоты ее срабатывания. Это ложные срабатывания. Соответственно, будут частые перерывы в работе сети (совет: зануление допускается в том случае, если нет возможности заземлить на настоящую «землю»).

Сравнение самодельных и фирменных грозозащит

Для сравнения возьмем фирменную внешнюю грозозащиту (рис. №3) с HPoE ( high power over Ethernet). Степень защиты IP54.

Грозозащита для витой пары
Рис. №3. Внешняя грозозащита.

Обладает следующими преимуществами:

  1. Низкие потери сигнала.
  2. Работоспособность не теряется при попадании напряжения 220 В.
  3. Подавления помех.
  4. Высокая стойкость при отведении на землю большого тока (больше 5 КА).
  5. Поддерживают обе схемы организации дистанционного питания.

Спецификация устройства:

  1. Подключения идет через LSA-коннектор.
  2. Защищаются с 1 – 8 проводники.
  3. Потери в частотах с 5 – 95 МГЦ меньше 0,4 дБ.
  4. Затухание переходное равно при 90 МГц больше 30 дБ: 
    • Ограничение дифференцированного напряжения меньше ±7,5 В.
    • Время срабатывания меньше 10 нс.
    • Максимальное напряжение переменного тока 250, постоянного 350.
    • Отводимый ток меньше 5000 А.

Данное устройство самодельное, и по внешнему виду доверия не вызывает (рис. 4).

Грозозащита для витой пары
Рис. 4. Самодельное устройство

Данное устройство является гальванической развязкой между сетевой картой ПК и свитчем. С основными задачами справляется: отводит накопившееся заряды, но с прямым попаданием молнии не справится, так же как и не справится с пробоем напряжения в 220 В. Можно использовать как временную защиту, которую в скором времени заменят. Единственный плюс – цена (совет: хорошая вещь и стоит хорошо).

В конце хотелось бы отметить, что говоря о защите любого устройства, то ни одно специальное оборудование не защитит вашу сеть, а лишь минимизирует потери.

Источник: hqsignal.ru


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.