А. Афанасьев, A. Коншин, B. Прудинский

Мир связи. № 6, 2003

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЯ И ЛИНЕЙНЫХ КАБЕЛЕЙ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ И ИЗБЫТОЧНЫХ ТОКОВ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Мы продолжаем разговор на тему защиты оборудования и линий связи от перенапряжений и избыточных токов (см. "Мир связи.Connect!" № 5/2003). В первой части статьи ее авторы проанализировали причины возникновения подобных негативных явлений, рассмотрели несколько схем исполнения токовой защиты. Сегодня мы приведем примеры применения других типов защиты и способов ее включения, дадим общие рекомендации по выбору устройств защиты оборудования и линейных кабелей для различных условий эксплуатации.

Устройства защиты и способы их включения

Наиболее экономичным инженерным решением является применение модулей защиты на одну пару (штекер комплексной защиты), обеспечивающих защиту оборудования и линии от перенапряжений и избыточных токов.

На рис.1а приведена схема модуля комплексной защиты с одной ступенью защиты от перенапряжений на разряднике с Us=350—450 В и ступенью защиты по току. Он установлен на линейной стороне кросса (использование в модуле разрядников с Us=230—250 В не рекомендуется!) При таком варианте из-за сложного доступа к линейной стороне кросса эксплуатационные измерения производить крайне затруднительно.

В городских условиях при прокладке кабелей в канализации возможно использование модулей с разрядниками с Us=230-250 В и термозамыкателями в инверсном включении (рис.1б), устанавливаемых на станционную сторону кросса в верхнюю часть плинта. При этом защиту оборудования, линии и разрядника от опасных токов обеспечивает элемент токовой защиты. Незначительным недостатком данной схемы является вероятность выхода из строя элементов защиты о току от грозового разряда, что потребует замены модуля. Однако в указанных условиях эксплуатации подобное событие маловероятно.

К преимуществам варианта установки модулей комплексной защиты на станционной стороне кросса относятся:

• обеспечение практически полной защиты линии и оборудования от внешних воздействий;

• уменьшение количества заказываемых комплектов модулей защиты вследствие соотношения линейной и абонентской емкостей (уменьшается стоимость оборудования);

• свободная для измерений линейная сторона, что немаловажно при неблагополучном состоянии линейных сооружений.

Модуль комплексной защиты с двумя ступенями защиты от перенапряжений и ступенью защиты по току обеспечивает полную защиту линии и оборудования от высоковольтных импульсных перенапряжений и избыточных токов. В данном случае импульс грозового разряда отводится при помощи разрядника, защищающего токовую защиту модуля от разрушения, а диодные ограничители обеспечивают защиту от падения сетевого напряжения и остаточного напряжения при срабатывании разрядника. Наличие второй ступени защиты по напряжению позволяет достаточно точно и в широких пределах регулировать порог ограничения напряжения. На рис. 2 приведена схема модуля, установленного на линейной стороне кросса. Данный вариант также имеет существенный недостаток — сложность эксплуатационных измерений.

Рис. 2. Схема модулей защиты на одну пару с двухступенчатой защитой от перенапряжений и ступенью защиты по току (штекер комплексной защиты установлен на линейной стороне кросса):

1 - элемент токовой защиты;

2 - разрядник (первая, грубая, ступень защиты от перенапряжений);

3 - диодные ограничители (вторая, тонкая, ступень защиты от перенапряжений)

Инверсное включение в линию модулей, имеющих две ступени защиты по напряжению, недопустимо, так как воздействие грозовых перенапряжений или 220 В приводит к повреждению тонкой ступени защиты (диодные ограничители) от перенапряжений. Таким образом, модуль с двухступенчатой защитой по напряжению может устанавливаться только на линейной стороне.

Выбор параметров схемы

Уровни рабочих токов и напряжений защищаемого оборудования определяют уровни ограничения устройств защиты. Должно гарантироваться отсутствие ограничений рабочих токов и напряжений в нормальных условиях (при отсутствии помех), в противном случае могут иметь место как повреждения схемы защиты, так и снижение качества работы защищаемого оборудования.

Уровень ограничения напряжений (класс напряжения) защиты следует выбирать в промежутке между максимальным рабочим напряжением оборудования и максимально допустимым напряжением оборудования.

При использовании на АТС дорогостоящих высококачественных электронных устройств установки трехточечной (грубой) защиты с применением разрядников недостаточно. Разрядники, отводя от оборудования основное количество энергии помехи, тем не менее допускают проникновение к защищаемому оборудованию высоковольтных импульсов длительностью до нескольких микросекунд, ограничение которых требует установки комплексной защиты, содержащей тонкую ступень защиты по напряжению (рис. 2).

При выборе защиты по току уровень ограничения токовой защиты должен находиться в промежутке между максимальным рабочим током оборудования и максимально допустимым током оборудования. Так как защита по току обладает некоторой инерционностью, необходимо, чтобы ее время срабатывания (в зависимости от амплитуды тока помехи) было меньше времени, в течение которого возникает повреждение оборудования. Частотный диапазон рабочих сигналов защиты должен соответствовать характеристикам сигналов защищаемого оборудования.

Выбор защиты оборудования АТС и линейных кабелей от перенапряжений и избыточных токов, возникающих в абонентских пиниях

1. Для защиты от импульсных высоковольтных напряжений (гроза, наводка от КЗ в ЛЭП и т. п.) для любых АТС могут быть использованы магазины с разрядниками - 3-электродный разрядник Us=350-450 В.

2. Для защиты от длительно воздействующих опасных токов при попадании в АЛ 220 В может быть использован штекер токовой защиты на одну пару без разрядников (4-точечная защита) — только на тех линиях, где вероятность возникновения перенапряжений большой амплитуды мала (городские условия, прокладка кабелей в канализации),

Примечание. Требуемый уровень тока срабатывания элемента защиты по току рекомендуется согласовать с изготовителем АТС.

3. Для защиты от импульсных высоковольтных помех и 220 В могут быть использованы:

• штекер комплексной защиты с одной ступенью защиты по напряжению с Us=350-450 В (грубая) и ступенью защиты по току;

• штекер комплексной защиты с одной ступенью защиты по напряжению с Us=230-250 В (грубая) и ступенью защиты по току в инверсном включении (городские условия, прокладка кабелей в канализации) на станционной стороне кросса;

• штекер комплексной защиты с двумя ступенями защиты по напряжению (грубая и тонкая) и ступенью защиты по току.

Варианты возможного применения элементов защиты для различных условий эксплуатации приведены в таблице.

Для наиболее жестких условий эксплуатации и при недостаточно полной информации по условиям эксплуатации линейно-кабельных сооружений можно рекомендовать использование штекера комплексной защиты с двумя ступенями защиты по напряжению и ступенью защиты по току, устанавливаемого на линейной стороне кросса.

Одним из наиболее важных факторов надежного функционирования устройств защиты является совместимость их с оконечными устройствами (плинтами).

Даже наличие сертификата МС РФ для каждого производителя плинтов и элементов защиты не гарантирует оптимальной работы штекеров защиты одного производителя с плинтами других производителей. При производстве аналогичной продукции, даже описываемой одним стандартом, разные производители предусматривают различные допуски, используют различные материалы и технологии для их изготовления, что в совокупности негативно сказывается на надежности систем защиты, а порой приводит и к более тяжелым последствиям.

Авторы надеются, что общие рекомендации по выбору устройств защиты от перенапряжений и избыточных токов, изложенные в статье, помогут проектировщикам и операторам в их практической работе.