Сайт компании РЭС. 29.03.2006

 

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДВУХ ОСНОВНЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЯ АТС

 

Все основные схемы электрической защиты АТС от посторонних воздействий по абонентским линиям, предлагаемые отечественными и зарубежными изготовителями и использующие разрядники, варисторы и терморезисторы с положительным температурным коэффициентом (позисторы), можно условно разделить на две основные группы:

  • схемы с «традиционным» (так называемым «прямым») включением элементов защиты (рис.1), при котором на линейном входе модуля защиты устанавливаются между жилами и «землёй» элементы защиты по напряжению (разрядники, варисторы) и на станционном выходе в жилы последовательно включаются элементы токовой защиты (позисторы, плавкие вставки).

  • схемы с обратным (так называемым «инверсным») включением элементов защиты (рис.2), при котором на линейном входе модуля защиты в жилы последовательно включаются элементы токовой защиты (позисторы), а на станционном выходе модуля защиты устанавливаются между жилами и «землёй» элементы защиты по напряжению (разрядники).

Обе эти схемы обладают своими преимуществами и недостатками, сведёнными в таблицу

Характеристика воздействия на вход модуля

(К.20, К.44 МСЭ-T)

Требования к остаточным токам и напряжениям

Особенности работы схемы

«Прямое» включение

«Инверсное» включение

Напряжение сети электропитания

187…242Вэфф (264…342Вампл), 50Гц,

Время воздействия- 15мин

1. Длительность срабатывания защиты:

при Rэкв =10Ом

-≤0,05с

(начальный ток 5-15А, в зависимости от типа позистора)

при Rэкв=600Ом

-≤5с

(начальный ток 0,3-0,4А)

 

2. Остаточный ток:

≤10мА

Вариант 1. Разрядник с пробивным статическим напряжением (360…540)Вампл. Разрядник не работает, позистор защиты по току срабатывает, если в АК есть вторая ступень защиты (т.е. схема не работает на некоторых типах АТС, например, координатных и квазиэлектронных)

Разрядник с пробивным статическим напряжением (200…260)Вампл. Разрядник работает в режиме дугового разряда

0,05 – 5с (см. столбец 2) до включения позистора защиты, после чего в нём устанавливается режим «тлеющего разряда», который обеспечивает допустимые ток и напряжение как в сторону линии, так и в сторону АТС, причём этот устойчивый режим может длиться не менее 24 часов, т.е. до обнаружения неисправности и её устранения.

Модуль является самовосстанавливаемым и универсальным (защищает все типы АТС, независимо от схемы входных цепей АК, т.к. замыкание аварийного тока происходит внутри модуля защиты).

На схемах с инверсным включением легко реализуется визуальная местная индикация токовой перегрузки, что позволяет своевременно и безопасно ликвидировать аварийную ситуацию.

Вариант 2. Разрядник с пробивным статическим напряжением (184…276)Вампл. Разрядник работает 10 - 20с, сильно разогревается, расплавляет плавкий элемент «термозащиты» и либо замыкает линию на землю, либо размыкает её.

Позистор защиты при этом не работает, т.к. ток течёт на землю через разрядник. В случае замыкания линий на землю могут выгорать линейные кабели и провода, в случае же размыкания линий на них остаётся опасное сетевое напряжение. Модуль не является самовосстанавливаемым и подлежит замене после первого срабатывания.

Грозовые импульсы напряжением 1кВ (для АТС, работающих в условиях низкой грозоопасности) и 4кВ (для АТС, работающих в условиях высокой грозоопасности).

Форма импульса 10/700мкс, 10 импульсов (5 - положительной и 5 - отрицательной полярности)

1. Длительность срабатывания-

≤1,5мкс

2. Уровень ограничения напряжения - ≤1000Вампл

3. Остаточное напряжение

≤ 25В

Схема соответствует требованиям по грозозащите.

Схема соответствует требованиям при напряжении до 4кВ, но возможна деградация свойств некоторых  типов  позисторов, применяемых сегодня для этой схемы.

Для обеспечения защиты при напряжении 4кВ требуется защитить от перенапряжения инерционные позисторы, для чего с линейной стороны модуля между жилами и землёй устанавливаются варисторы напряжением 390В (рис.3). Это позволяет также снизить уровень ограничения напряжения при указанных воздействиях.

Наводки от высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП) и электрифицированных железных дорог

600 Вампл, 50Гц. Время воздействия - 1сек. (100 имп.)

5 пачек импульсов по 1с через резистор 600Ом

(Iа =1А)

1. Длительность срабатывания при каждой полуволне

≤1,5мкс

2. Уровень ограничения напряжения - ≤100В

3. Остаточное напряжение

≤ 25В

Схема соответствует требованиям по защите от воздействий ЛЭП.

Схема соответствует требованиям по защите

от воздействий ЛЭП.

Время воздействия остаточного напряжения на АТС (и число срабатываний разрядника) сокращается вдвое за счёт включения (опрокидывания) позистора (менее 0,5с при амплитуде тока 1А)

Прямое включение

Инверсное включение

 

 

КРАТКИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Схема эффективно работающей первичной защиты, устанавливаемой в кроссе, должна формироваться строго в соответствии со схемотехникой абонентского комплекта АТС.

2. Реальные воздействия на объектах могут превышать по уровню требования нормативной документации (ОСТ 45.169-2000, Рекомендации К.20 и К.44 МСЭ-Т). Поэтому эффективность защиты определяется на каждом из объектов только при достаточно длительной эксплуатации. С этим также связан правильный выбор типов устройств защиты для конкретных объектов. Так, для городских АТС наименее опасными являются воздействия от грозовых разрядов (достаточно высокая плотность объектов и наличие высоких зданий, оснащённых молниеотводами, а также минимальное количество воздушных абонентских линий), в то время как на сельских телефонных сетях эта проблема наиболее актуальна.

3. Воздействия при непосредственном контакте с низковольтными линиями электропитания напряжением 220 Вэфф также актуальны на сельских телефонных сетях, где, во-первых, наиболее вероятны такие контакты из-за достаточно большого количества воздушных абонентских линий, расположенных в непосредственной близости от воздушных линий электропитания напряжением 220 Вэфф; во-вторых – большое количество сельских АТС (особенно оконечных и выносов) являются необслуживаемыми, что затрудняет применение на них механических элементов (предохранители, размыкатели), которые достаточно эффективно могут применяться на городских АТС.

4. В соответствии с приказом Минсвязи России №3 от 19.01.01 и решением Коллегии №4-1 от 17.04.01 был проведён анализ причин возникновения пожаров и повреждений коммутационного оборудования АТС, вызванных воздействием посторонних опасных токов и напряжений, возникающих на линиях связи.

При этом было выяснено, что операторы связи зачастую не имеют чёткого представления о правилах выбора и использования устройств защиты коммутационного оборудования различных типов, используемого на ВСС России (особенно оборудования координатной, квазиэлектронной и некоторых типов АТС электронных систем коммутации и оборудования систем передачи, изготовленных 10-20 лет назад и более и в большом количестве находящихся в эксплуатации).

5. Предлагаемые схемы модулей, выполненные с «инверсным» включением разрядников, длительно работающие в режиме «тлеющего разряда», обеспечивают надежную защиту оборудования АТС любых типов независимо от их входных цепей и условий размещения станций, а также защиту кабелей и кроссировочных проводов. Такие модули являются универсальными, самовосстанавливаемыми, имеют высокий ресурс работы и меньшую стоимость по сравнению с модулями других производителей.

6. Для широкого внедрения предлагаемых «инверсных» схем защиты на российских сетях связи, оснащённых различными станциями, в том числе с отсутствием или недостаточностью встроенной в оборудование электрической защиты, необходима разработка и поставка на российский рынок газонаполненных керамических разрядников (размеры - Ǿ 6-8мм и Ǿ 8-10мм), имеющих следующие параметры:

а) Динамическое напряжение пробоя при переменном напряжении должно находиться в пределах:

≤ 260Вa при скорости нарастания напряжения 50В/мс (т.е. 0,05В/мкс). Разрядник должен надёжно срабатывать при минимальном переменном напряжении 187Вэфф, (264Вa). Скорость нарастания напряжения при частоте 50Гц – около 50В/мс.

≥ 210Вa при скорости нарастания напряжения 20В/мс (т.е. 0,02В/мкс). Разрядник не должен срабатывать при максимальном напряжении вызывного сигнала АТС, равного 206Вa (95Вэфф, т.е. 134Ва плюс смещение 72Впост – максимальное напряжение станционной батареи). Скорость нарастания напряжения при частоте 25Гц – около 20В/мс.

б) Разрядник должен обеспечивать стабильный режим работы в устойчивой точке на падающем участке вольтамперной характеристики при наличии внешнего сопротивления (режим «тлеющего разряда»), причём эффективное напряжение на разряднике во всём диапазоне подаваемых напряжений должно быть не более 80В. при действующем токе около 10мА. Этот режим должен поддерживаться в течение не менее 24ч.

7. Необходимо отметить, что разрядники с указанными параметрами существуют и используются нами в разработанных схемах, однако выпускаются китайской фирмой в ограниченных объёмах , что препятствует широкому внедрению разработанных схем.

8. Разработка и массовый выпуск таких разрядников (недорогих и с жёстким допуском по напряжению пробоя) позволит, по нашему мнению, решить проблему защиты отечественных АТС любых типов.