CCF20110312037

5.4. Ograniczanie przepięć w systemach przesyłu sygnałów

W liniach przesyłu sygnałów dochodzących do obiektu budowlanego należy również wyrównać potencjały i zapewnić ochronę przed bezpośrednim oddziaływaniem części prądu piorunowego. W takim przypadku ograniczanie przepięć do określonych poziomów zapewniają:

•    iskierniki gazowe dwu- lub trój- elektrodowe nazywane również odgromnikami gazowanymi,

•    układy ograniczające przepięcia składające się z iskiemików gazowych oraz elementów półprzewodnikowych (diody zabezpieczające, warystory).

Stosowane elementy i układy charakteryzuje możliwość zmiany własnej impedancji w zakresie od bardzo dużych wartości podczas normalnej pracy chronionego urządzenia do wartości bardzo małych w chwili wystąpienia przepięcia. Po zaniku przepięcia impedancja ponownie narasta do dużych wartości.

Optymalnym rozwiązaniem jest umieszczenie elementów lub układów w miejscu wprowadzanie linii do obiektu i przed samym urządzeniem. Mogą być również umieszczane w miejscach przejścia między poszczególnymi strefami ochronnymi (rys. 72).

Rys. 72. Ogólny przykład instalowania elementów lub układów ograniczających przepięcia w miejscach przejścia między strefami ochronnym

5.4.1. Iskierniki gazowe

Typowy iskiernik gazowy (nazywany również odgromnikiem gazowanym) składa się z dwóch elektrod. Elektrody, które mogą być pokryte materiałem przyspieszającym emisję elektronów, umieszczone są w niewielkiej odległości od siebie w obudowie cylindrycznej z materiału izolacyjnego (szkło lub materiał ceramiczny).

Wnętrze hermetycznej obudowy wypełnione jest najczęściej gazem szlachetnym. Obie elektrody są jednakowe, co zapewnia bipolarność iskiemika i powtarzalność parametrów elektrycznych. Do ochrony linii symetrycznych stosowane są również iskierniki trójelektrodowe.

W znamionowych warunkach pracy iskierniki gazowe przedstawiają sobą bardzo dużą oporność (10⁶ - 10¹² Q). Przychodzące przepięcie powoduje wzrost napięcia między elektrodami aż do wystąpienia przeskoku, który przechodzi początkowo w wyładowanie jarzeniowe a następnie w wyładowanie łukowe. Podczas wyładowania łukowego spadek napięcia na przerwie iskrowej wynosi 10 - 60 V.

Jedną z podstawowych charakterystyk dynamicznych iskiernika gazowego jest charakterystyka napięciowo - czasowa (rys.73), która przedstawia zależność pomiędzy napięciem przeskoku a czasem do jego wystąpienia dla napięć udarowych o różnych szybkościach narastania napięcia.

88

Podręcznik

W praktyce charakterystyka U - f (t) pozwala jednoznacznie określić wartość szczytową udaru, jaka pojawi się na zaciskach chronionej aparatury po zadziałaniu iskiernika. Wyznaczenie udaru przepuszczonego przez iskiernik i jego porównanie z odpornością udarową urządzenia pozwala ocenić skuteczność takiej ochrony i ocenić potrzebę stosowania dodatkowych środków ochrony.

Iskierniki gazowe zapewniają ochronę przed działaniem prądów udarowych symulujących zagrożenie piorunowe (kształt 10/350 ps) oraz wyładowczych (kształt 8/20 ps).

5.4.1.1. Zasady doboru iskierników gazowych

Dobierając iskiernik gazowy do ochrony przed przepięciami danego portu sygnałowego urządzenia należy spełnić następujące warunki:

•    napięcie robocze chronionego układu musi być mniejsze od statycznego napięcia zapłonu iskiernika,

•    napięcie robocze chronionego układu musi być mniejsze od napięcia wyładowania jarzeniowego iskiernika ze względu na konieczność zgaszenia prądu połukowego,

•    dynamiczne napięcie zapłonu iskiernika musi być dostosowane do wytrzymałości udarowej chronionego portu sygnałowego,

•    rezystancja izolacji i pojemność własna iskiernika nie mogą ujemnie wpływać na pracę chronionych układów,

•    w przypadku uszkodzenia iskiernika gazowego najczęściej zalecane jest aby nastąpiło jego zwarcie.

Układy iskiemików gazowych można stosować jako jedyny środek ochrony przed przepięciami,

jeśli odporność udarowa portów sygnałowych urządzenia jest na poziomie 1000V lub wyższym.

Taka odporność udarowa charakteryzuje głównie urządzenia telekomunikacyjne.

Typowe układy połączeń iskierników gazowych przeznaczony do ograniczania przepięć w linii

dwuprzewodowej przedstawiono na rys. 74.

89

2 kV/|is

Rys. 73. Charakterystyka napięciowo-czasowa iskiemików gazowych

Zeszyt 11