Słoneczko wyżej, pioruny bliżej

Według danych Zrzeszenia Niemieckich Towarzystw Ubezpieczeniowych, średnio co 12 s następuje awaria na liniach telefonicznych lub w sieciach komputerowych. Jedną z głównych przyczyn szkód są różnego rodzaju przepięcia. W naszych polskich warunkach, bardzo częstą przyczyną uszkodzeń są zerwania kabli (głównie podczas prac ziemnych) i kradzieże kabli miedzianych.

Według danych Zrzeszenia Niemieckich Towarzystw Ubezpieczeniowych, średnio co 12 s następuje awaria na liniach telefonicznych lub w sieciach komputerowych. Jedną z głównych przyczyn szkód są różnego rodzaju przepięcia. W naszych polskich warunkach, bardzo częstą przyczyną uszkodzeń są zerwania kabli (głównie podczas prac ziemnych) i kradzieże kabli miedzianych.

Na przecięcia i kradzieże kabli telefonicznych niewiele można zaradzić. Inaczej jest w przypadku przepięć; powinno być przed nimi zabezpieczone każde urządzenie telekomunikacyjne i każda linia. Jest to tym ważniejsze, że przepięcia mogą nie tylko uszkodzić łączność, ale także stać się przyczyną pożaru.

Skąd się biorą przepięcia?

Mogą być one spowodowane przez działalność przemysłu (wyłącznie dużych mocy, uruchomianie silników elektrycznych itp), uderzenie pioruna bezpośrednie lub pośrednie, wyładowanie elektrostatyczne.

Wyładowania elektrostatyczne, chociaż zazwyczaj nie wysoko napięciowe, są groźne dla układów elektronicznych. Przechadzając się po dywanie możemy naładować się do 40 kV, a wyładowanie następuje w przeciągu 20 nanosekund. Wiemy z własnego doświadczenia, jak nieprzyjemne jest to uczucie, chociaż dla nas nieszkodliwe. Natomiast jeżeli wyładowanie nastąpi do układu elektronicznego, może go całkowicie zniszczyć. Niekiedy jednak wyładowanie elektrostatyczne może osiągnąć 15 kV 80 A w czasie 1 ns.

W prowadzonych pracach nad przyczynami przepięć, naukowcy wskazują też na jądrowe impulsy magnetyczne, jako bardzo groźną przyczynę uszkodzeń. Niewątpliwie jest to prawda, należy jednak sądzić, że uszkodzenia spowodowane wybuchem jądrowym są dla przeciętnego abonenta sieci telefonicznej o tyle mniej istotne, że potem nie ma już raczej kto dzwonić.

Zakłócenia przepięciowe trwają od 1 nanosekundy do 1 milisekundy. Kiedy je zauważamy, jest już za późno, pozostaje tylko wziąć się za naprawianie szkody. Na szczęście konstrukcja urządzeń telekomunikacyjnych zabezpiecza nas przed większością typowych przepięć. Za typowe zostały przyjęte u nas przepięcia rzędu 1-1,5 kV.

A niech to piorun nie spali!

Najniebezpieczniejsze dla instalacji są uderzenia piorunów. Uderzenie bezpośrednie, zazwyczaj całkowicie niszczy urządzenia ze względu na energię i natężenie prądu, ok. 100 kA w przeciągu 1 mikrosekundy. Piorunochron zabezpiecza instalację tylko przed bezpośrednimi skutkami uderzenia pioruna. Występują także znaczne szkody nawet gdy nie nastąpi bezpośrednie uderzenie. Sieć kablowa odbiera, podobnie jak antena, zmianę pola magnetycznego i indukuje do sieci prąd o napięciu od 1 do 10 kV. Również potencjał ziemi wokół punktu uderzenia będzie większy, może osiągnąć 10 kV w promieniu do 500 m. Jeszcze więcej szkód powstaje przy uderzeniu pioruna w linię napowietrzną, gdyż przepięcie może się rozprzestrzenić na duże odległości.

Pod względem bezpieczeństwa linii telekomunikacyjnych, wg France Telecom, wymienić można trzy strefy. Pierwsza z nich to strefy miejskie o dużej gęstości zaludnienia. Przyjmuje się, że mają one charakter ochronny, ponieważ prawie wszystkie kable prowadzone są pod ziemią. Następną strefą jest obszar zabudowy nieciągłej, w którym okablowanie stanowią zarówno kable podziemne, jak i linie napowietrzne. Powinno się tam instalować ochronniki przeciwprzepięciowe nawszystkich połączeniach linii napowietrznych i naziemnych. Instalowane ochronniki umieszczane w skrzynkach ochronnych typu "mocnego" wytrzymują przepływ prądu 20 A przy prądzie przemiennym i 10 kA przy prądzie udarowym 8x20 us. Trzecią strefą są tereny wiejskie lub też strefy o szczególnym zagrożeniu (wysoko położone, szczególny układ geologiczny). Na obszarach wiejskich wszystkie linie są napowietrzne. Skrzynki ochronne powinny być instalowane w taki sposób, aby żaden punkt rozdzielczy nie znalazł się dalej niż ok. 5 km od urządzenia ochronnego.

Dla zapewnienia całkowitej ochrony abonentów, w strefie drugiej i trzeciej instalowane są abonenckie urządzenia ochronne. Chronią one użytkowników i instalacje telefoniczne za pomocą bezpieczników topikowych, odgromników i dobrego uziemienia.

Chroniony - zabezpieczony

Istnieją różnego rodzaju zabezpieczenia przeciwko przepięciom. Jednym z nich są odgromniki nieprzewodzące do pewnej wartości napięcia, tzn. do napięcia wzbudzenia. Powyżej tej wartości stają się bardzo dobrymi przewodnikami. Włączony pomiędzy przewody a ziemię odgromnik ulega wzbudzeniu w chwili zaistnienia przepięcia, odprowadzając je do ziemi, po czym staje się znowu nieprzewodzący. Stosowane przez France Telecom, Alcatel, Deutsche Bundespost (RFN),Telefonica (Hiszpania) odgromniki francuskiej firmy Citel, włączane są między dwie linie i ziemię. Potrafią one odprowadzić do ziemi przypadkowe przepięcia do 20 kA na fali 8/20 us. Jest to poziom pioruna.

Innym sposobem na przepięcia są diody zmniejszające przepięcia przypadkowe przez ograniczenie szczytowe prądu. Następuje to szybko (1 ns) i z dokładnością do 1% stopnia ograniczenia szczytowego.

Filtry zakłóceń elektromagnetycznych uwalniają sieć od zakłóceń spowodowanych przez generatory i przez układy zasilania przerywane, pasmo filtru waha się od 150 kHz do 20 MHz. Linie i urządzenia telefoniczne zabezpieczane są więc trzypoziomowo: przed piorunem, wyładowaniem elektromagnetycznym i zakłóceniami przez filtr.

Z podobnymi problemami coraz częściej spotykają się operatorzy sieci komputerowych LAN. Stają się one coraz dłuższe, pracują przy niskich napięciach, jednocześnie z bardzo dużą przepływnością. Są, podobnie jak linie telefoniczne, podatne na takie same zakłócenia, a ich awaria zazwyczaj zatrzymuje podstawową działalność przedsiębiorstwa. Chroniąc linie telefoniczne, warto też pamiętać o niebezpieczeństwach czyhających na sieci komputerowe.

Prowadzonym rozmowom telefonicznym i urządzeniom telekomunikacyjnym zagrażają różne niebezpieczeństwa. Może to być zalanie wodą, zerwanie linii podczas prac ziemnych lub budowlanych, kradzież kabla, pożar. Jednym z większych niebezpieczeństw są jednak przepięcia.

Przepięcia mogą być spowodowane przez działalność przemysłową, wyładowania elektrostatyczne i wyładowania atmosferyczne.

Przyczyny przepięć w liniach telekomunikacyjnych:

piorun bezpośredni 100 kA 1 us

piorun pośredni 10 kV 10 kA 1 us

przepięcia przemysłowe 2,5 kV 200 A 1 us

wyładowania elektrostatyczne 15 kV 80 A 5 ns

Przepięcia stanowią wg badań niemieckich ok. 25% przyczyn uszkodzeń linii telefonicznych.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200