Статьи

Помехозащита: основы

Помехозащитные устройства ЗАО «ЭМСОТЕХ»

 

— это комплексное решение всех основных задач обеспечения высокого качества электроэнергии с помощью одного устройства в самых экстремальных условиях эксплуатации с учетом «особенностей национального электроснабжения»

 Устанавливая на предприятии современное технологическое оборудование, оснащая пред­при­ятие электронными АТС, станками с ЧПУ, компьютерами и другими средствами вычислительной техники и информатизации (СВТИ), следует считаться с тем, что компьютеры и иное электронное оборудование — изделия «нежные» и боятся перенапряжений и помех из сети электропитания. Для электронного технологического оборудования и СВТИ опасны следующие виды перенапряжений и помех:

ВЧ-помехи (частые волны малой амплитуды искажают информацию);

  • коммутационные импульсные перенапряжения (редкие волны с большой амплитудой приводят к сбоям в работе электронного оборудования);
  • особенно опасны индуцированные разрядом молнии перенапряжения (своего рода «девятый вал» во время бури — высокая одиночная волна сокрушительной амплитуды, ко­то­рая может вывести компьютеры и технологическое оборудование из строя);
  • страшны относительно длительные перенапряжения, так называемые выбросы напряже­ния (они похожи на цунами в море — амплитуда волны относительно мала, но очень велика длина волны, в тысячи раз больше, чем у волны от молнии). Волна перенапряжения, несущая огромную энергию, выводит из строя обычные схемы защиты от помех, импульсные блоки электропитания электронного оборудования, за доли секунды может вызвать самовозгорание ком­пьютеров и оргтехники;
  • следует считаться с возможностью фатального повреждения компьютерных сетей в офисах и зданиях злоумыш­лен­никами при намеренном силовом воздействии (НСВ) по сети электропитания методами электромагнитного терроризма.

 

Энергоснабжающие организации поставляют потребителям электроэнергию, качество которой регламентируется ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». В соответствие с ними считается нормой наличие в сети 380/220 В следующих отклонений качества напряжения:

  • импульсных грозовых перенапряжений с амплитудой до 10 кВ на вводе в здание и до 6 кВ
  • во внутренней проводке зданий;
  • импульсных коммутационных перенапряжений длительностью до 5000 мкс с амплитудой
  • до 4,5 кВ;
  • выбросов напряжения на 47% (то есть вместо 220 В будет 323 В!) длительностью до 1 с,
  •  на 31% длительностью до 20 с, на 15% длительностью до 60 с; частота до 30 раз в год;
  • при авариях (обрыв нейтрали) в сети электропитания вместо напряжения 220 В может появиться напряжение вплоть до 380 В на время до нескольких часов.

 В то же время в некоторых регионах из-за недостатка топливных ресурсов и перегрузки сети электронагревательными приборами в зимний период напряжение в сети электропитания 220 В может сутками находиться в пределах 160…180 В. Аналогичная ситуация возникает при перекосе фаз сети электропитания из-за неконтролируемого подключения однофазных потре­бите­лей элек­троэнергии.

Сможет ли Ваш уникальный станок с ЧПУ или вычислительный центр без надлежащей защиты выдержать все это? Радость от покупки нового оборудования может закончиться с первой грозой!

В большинстве специальных требований к качеству электроэнергии импортного технологического оборудования, ИБП, компьютеров и т.п. допустимые импульсные перенапряжения ограничены значениями в пределах 0,5…1 кВ, а колебания напряжения ±5%.

Обычные системы молниезащиты (молниеотводы, выравнивающие потенциал сетки, зазем­ле­ние) предназначены для защиты зданий и людей, но не для защиты электронного оборудова­ния. Для защиты сети электропитания электронного оборудования от грозовых перенапряже­ний необходимы дополнительные устройства, но они стоит дорого, поэтому их обычно не устанавливают. Далее все происходит по Некра­сову: «пока гром не грянет — мужик не перекрестится».

 

Примеры из практики:

  • В Калуге на многоэтажном здании установили антенну и аппаратуру сотовой связи. Молниеотводы по углам крыши здания имелись, на них и понадеялись. В молниеотвод ударила молния, и грозовые перенапряжения вывели из строя оборудования на 29000 долларов. После этого случая оборудование станции заменили и защитили трансфильтром. Здание расположено на местности удачно, поэтому в последующие годы на нем антенн и обо­рудования других операторов прибавилось. Никто из них защиту от перенапряжений не устанавливал. Через три года молния вновь поразила объект. Уцелело только оборудо­вание сотовой связи, за­щищенное трансфильтром.
  • На одном из известных предприятий Сибири перенапряжения при разряде молнии вы­вели из строя 4 коммутатора подсистемы внешних магистралей СКС. Прямой ущерб со­ставил около 16000 долларов, к тому же на протяжении нескольких недель информацион­ная система про­изводственных корпусов была разорвана, поэтому косвенные убытки много­кратно превы­сили стоимость поврежденного молнией оборудования.
  • Новый импортный обрабатывающий центр для крупногабаритных деталей установили рядом с морально устаревшим станком. Для повышения качества и надежности электро­снабжения станки запитали от общей цеховой подстанции новым фидером большого се­чения. Вроде бы сделали все правильно, но не учли того, что мощность короткого замы­кания в точке подключения станков из-за нового фидера возросла. При отключении тока короткого замыкания в старом станке его автоматический выключатель взорвался (при­чина — недостаточная отключающая способность по току короткого замыкания), из-за обрыва большого индуктив­ного тока короткого замыкания на трансформаторе подстан­ции возникли большие перенапряжения, полупроводниковый электропривод нового об­рабатывающего центра и его контроллер вышли из строя.
  • На предприятии в Подмосковье здание АТС находилось на небольшом расстоянии от газопровода, снабженного катодной защитой. Работа катодной защиты приводила к воз­никновению отно­сительно небольших перенапряжений, которые не устранялись ни од­ним из обычных поме­хозащитных устройств, в том числе и ИБП, новой организацией защитного и рабочего заземления и т.д. Ежемесячно выходило из строя оборудование на сумму несколько тысяч долларов. Оснащение АТС помехозащищенной трансформа­торной под­станцией нашего производства решило проблему.
  • На предприятии Зеленограда на протяжении года не могли сдать заказчику сложную ин­фор­мационно-вычислительную систему, которая постоянно давала сбои в работе. Грешили на аппаратную часть, на программное обеспечение, вносили соответствующие корректировки, но ничего не помогало. После защиты схемы электропитания ЭВМ с помощью трансфильтра сбои прекратились, система была сдана, работает несколько лет без нареканий. С тех пор на протяжении нескольких лет все системы комплектуются трансфильтрами.
  • В диагностическом центре новый томограф давал сбои в работе несколько раз в день. После установки нашей защиты  по сети электропитания количество сбоев снизилось в десятки раз.
  • 2006 год отличался не только высокой грозовой активностью, но и большим количеством крупных аварий из-за перенапряжений. В Новокузнецке попадание молнии в ЛЭП ВН привело к одновременному поражению нескольких десятков компьютеров с взрывом их блоков питания. Характерно, что все компьютеры имели индивидуальные фильтры «Пилот-Про», которые «разлетелись вдребезги». В Чебоксарах удар молнии в грозозащиту здания не только вывел из стоя оргтехнику, но и пережог проводник повторного заземления нейтрали сечением 10 мм2. Сообщения о поражении обрабатывающих центров, полиграфических машин, офисного оборудования, микропроцессорных систем контроля приходили ежедневно.
  • За рубежом тоже бывают аварии. На предприятии в Великобритании в 1994 г. произошел взрыв, эквивалентный 4 т тро­тила и множественные пожары, которые тушили 2 дня; пострадали 23 человека, ущерб составил 48 миллионов фунтов стерлингов. По результатам экспертизы причина взрыва — скачок перенапряжения, который привел к несанкционированному включению и выключению насосов, перекачивающих опасные вещества. 

 На подавляющем большинстве наших предприятий, в административных зданиях, других объектах защита от грозовых и коммутационных перенапряжений отсутствует, поэтому таких примеров в нашей практике сотни. Применение простого по­мехозащитного устройства, суперфильтра, может спасти оборудование при авариях в электросети. Поэтому на многих предприятиях существуют внутренние требова­ния, регламентирующие обяза­тельность защиты сетей электропитания для нового оборудования с помощью су­перфильтров и других наших изделий.

 Нам часто задают вопрос: Могут ли сбои в работе компьютеров и их повреждения происходить из-за «плохой нейтрали»? Да, могут!

Большинство сетей электропитания выполнено с нейтральным проводником, сечение кото­рого меньше сечения фазного проводника (особенно в старых зданиях). Для сети освещения это допустимо, так как в проводнике нейтрали протекает разность токов, но в сети электропитания компьютеров по про­воднику нейтрали протекает сумма токов, поэтому по проводнику нейтрали протекает ток больший, чем по фазному проводнику. Это ведет к перегрузке нейтрали, качество напряжения ухудшается, в сети электропитания возникают искажения напряжения, напряжение снижается, проводники нейтрали горят, трансформаторы подстанции перегреваются, компьютеры дают сбои, а ИБП часто и безосновательно переходят на аккумуляторы.

Для решения проблемы можно переложить электропроводку в здании и заменить трансформатор подстанции на новый, большей мощности. Дорого и хлопотно. Однако есть путь проще — между старой сетью электропитания и вычислительным центром установить трехфазный трансфильтр или компенсатор искажений напряжения.