Молнии больше не страшны

Рейтинг
Оценка: 5Голосов: 1Комментарии: 7

English version: Lightning doesn’t scare us anymore

Вопросы безопасности активного оборудования во время прохождения грозовых фронтов, это одна из актуальнейших тем среди операторов беспроводной связи.


Защитой от разрядов молний занимаются многие компании в мире, они производят различные системы защиты активного оборудования. Но все эти системы достаточно дорогостоящие, а самое главное не всегда доступны у нас на рынке в Украине. Мы задались целью проработать, какие недорогие и бюджетные решения есть сегодня на рынке, способные обезопасить оборудование беспроводного фиксированного оператора связи.

Сегодня простой телекоммуникационного оборудования обходится операторам связи огромными убытками. И дело даже не в том, что выходит из строя: свитч или операторская точка доступа (хотя и это тоже надо учитывать), а в том, что деньги за отсутствующий сервис клиент платить не будет. Второй не менее важный фактор, это время простоя, ведь не всегда повреждённое оборудование может быть на складе у оператора, или поставщика. Кроме того, гарантийные обязательства не распространяются при такого рода повреждениях оборудования.

Также стоит добавить что любое активное передающее оборудование имеет разрешение на эксплуатацию выданное Государственным предприятием Укрчастотнадзор, а в случае выхода из строя оборудования, оператору приходится заново проводить работы по проверке и приемке нового оборудования.

В результате всего этого у такого оператора падает кредит доверия клиентов, и появляются негативные отзывы.

Так сколько на самом деле стоит простой оборудования? На этот вопрос вы сможете ответить сами себе.

Причиной выхода из строя оборудования может быть заводской брак, неумелая установка или природные явления. В первом случае можно отправить товар на гарантийный ремонт, второго случая можно избежать, а вот природные явления обычно становятся проблемой. Но, уже не такой большой и неразрешимой, как ранее…

Каждому интернет-провайдеру известно, что самое ущербное природное явление для сетевого оборудования — это грозовые разряды (молнии). Именно они являются источником мощных электромагнитных помех (МЭМП), которые выводят из строя их базовые станции и узлы. Поэтому при проектировании проводных сетей Ethernet для снижения риска и повышения надежности функционирования необходимо учитывать воздействие МЭМП на линии связи и активное сетевое оборудование, и использовать устройства грозозащиты.

Компания ASP24 выпускает ряд грозозащитного оборудования для сетей с пропускной способностью 1000 Мбит без POE, и 100 Мбит с поддержкой POE (питание по незадействованным парам линии связи). На сегодняшний день ASP24 представлены на рынке следующими моделями грозозащит:

Грозозащита FTP mcWit 100

Грозозащита UTP mcWit 100 light

Грозозащита UTP mcWit 100 light Box

Грозозащита для NanoBridge и AirGrid AN-100-Poe

Грозозащита для NanoStation NS-100-Poe

Грозозащита для NanoStation M5 и M2 NSM5-100-POE

Грозозащита mcWit 1000

Защита выполнена по классической, хорошо зарекомендовавшей себя схеме, без использования гальванической развязки. Большая часть элементной базы была переведена на поверхностный монтаж, что позволило снизить массогабаритные показатели, и сделало возможным установку грозозащиты непосредственно внутрь защищаемого устройства (в корпус). Ярким примером этому служит модель NS-100-Poe, разработанная для беспроводных точек доступа Ubiquiti Nanostation и не только.

Как это работает?

Основная задача грозозащиты — не дать наведенным помехам превысить опасного для оборудования значения, то есть ограничить их на определенном уровне. Так же необходимо организовать снятие статического заряда с проводной линии связи, подключенной, к примеру, между беспроводной точкой доступа и коммутатором. Статический заряд на линии может накапливаться даже в ясную солнечную погоду. Это обусловлено тем, что участок линии проложенной по улице подвергнут воздействию воздушных потоков, несущих в себе мелкие частички (пыль, мелкий мусор и прочее). Когда воздушный поток наталкивается на линию, то происходит трение, вследствие чего диэлектрическая оболочка кабеля электризуется. Накопленное таким образом статическое электричество может достигать значения в несколько киловольт, и отсутствие защитных устройств приводит к электрическому пробою и выходу из строя активного сетевого оборудования.

В предгрозовой период интенсивность ветра усиливается, а на линии связи начинает воздействовать электрическое поле, созданное грозовыми разрядами. Эти факторы создают помехи в линии связи. Иногда амплитуда этих помех может перекрывать полезный сигнал, и даже выводить из строя оборудование, достигнув критического значения.

Представленные компанией ASP24 грозозащиты обеспечивают ограничение амплитуды выбросов между парами на уровне 8 вольт. При накоплении статического заряда на линии больше 90 вольт происходит срабатывание разрядника и вся статика «стекает» в землю, тем самым снимается заряд с линии связи.

Установка не требует дополнительных усилий

Установка грозозащиты внутрь оборудования довольно проста и требует применения только стандартного набора инструментов. К примеру, для монтажа грозозащиты NS-100-Poe или NSM5-100-Poe понадобится отвертка и инструмент для снятия изоляции, а для моделей mcWit-100 и AN-100-Poe, при наличии подведенного к точке «обжатого» кабеля, только инструмент для зачистки провода, чтоб снять изоляцию и подключить шину заземления. В любом случае весь набор вышеперечисленного инструмента найдется всегда. Для наглядной демонстрации приведём пример подключения грозозащиты NS- 100-Poe: на рис.1 изображена последовательность действий, которые необходимо провести для подключения кабеля к грозозащите. Вначале снимаем защитную изоляцию с кабеля и жил витой пары (рис.1а), после — ослабляем винтики в контактной колодке (Рис.1б), подключаем провода в соответствии с цветовой маркировкой (рис.1в) и затягиваем винтики обратно (рис.1г)

Рис.1. Установка  грозозащиты

Рис.1. Установка грозозащиты

После подключения кабеля устанавливаем грозозащиты внутрь корпуса, как показано на Рис.2. Вставляем ее в разъём RJ-45 до щелчка и надеваем защитную крышечку, продев предварительно провод заземления и кабель в прорезь. Готово! Как видно, ничего сложного.

Молнии больше не страшны. Рис.2. Грозозащита asp24 в корпусе Ubiquiti Rocket

Рис.2. Грозозащита asp24 в корпусе Ubiquiti Rocket

Не забываем правильно заземлять

Особое внимание необходимо обратить на заземление. При его отсутствии, даже при наличии установленной грозозащиты, оборудование остается незащищенным! Категорически запрещается использовать в качестве заземления нулевой провод сети «~220В» В данном случае вы подвергаете оборудование еще большему риску, так как в случае обрыва нулевого провода в распределительном щитке оборудование будет поддаваться действию высокого напряжения, и может выйти из строя. К тому же протяженность «нулевого» провода иногда очень высока, и сопротивление такого «псевдо заземления» превышает допустимое значение. Не менее рискованным является заземление на контур отопления. Во-первых, это опасно, поскольку так вы подвергаете опасности жителей дома, а во-вторых — глупо, так как возможно данный контур отопления плохо или вообще не заземлен. Не редки случаи, когда сами жители дома используют контур отопления в качестве «заземления», и если измерить потенциал между настоящей землей и этим импровизированным «заземлением», то мы увидим вовсе не «0 вольт», а значения в несколько десятков или более вольт!

Качественное заземление должно быть организовано по кратчайшему пути проводом большого сечения. Если на объекте имеется установленный громоотвод, то допускается подключение к уже имеющейся шине заземления, при условии что оно выполнено надежно и качественно, из материала с большим поперечным сечением и малым сопротивлением. Помимо электрического контакта, должно быть обеспеченно надежное механическое крепление провода к шине заземления при помощи болтового соединения.

Иногда бывает необходимо использовать «мягкое заземление». Что это такое, и в каких случаях его используют? Представьте себе локальную сеть между двумя домами. В обеих имеется заземление, но по определенным причинам разность потенциалов между этими заземлениями НЕ равна нулю. То есть, если мы проведём между домами экранированную линию связи и заземлим с обеих сторон, то экранирующая оплетка данного кабеля будет под напряжением равным разности потенциалов. Если это напряжение невелико, то можно использовать «жесткое»

заземление, но в случаях, когда оно превышает несколько десятков вольт, необходимо использовать «мягкое» заземление. Особенность «мягкого» заземления состоит в том, что заземление подключается не напрямую, а через конденсатор для гальванической развязки. Постоянное напряжение он не пропускает, а вот наведенные помехи через него без проблем шунтируются (блокируются) на заземление. Также «мягкое» заземление необходимо использовать в тех случаях, когда точки, к которым подводится линия связи, имеют свое индивидуальное заземление.

Рассмотрим возможность организации мягкого заземления в грозозащите mcWit 100.

На плате имеется место под три джампера: JP1, JP2 и JP3. В случае «мягкого заземления» джампер JP1 не устанавливается (рис. 3а).

Молнии больше не страшны. Рис.3а. «Мягкое заземление»

Рис.3а. «Мягкое заземление»

Джамперы JP2 и JP3 не устанавливаются, если используется POE. Если же питание подаётся на устройство напрямую, не используя POE, то необходимо установить джампера JP2 и JP3 на свои места.

Молнии больше не страшны. Рис.3б. «Жесткое заземление»

Рис.3б. «Жесткое заземление»

В грозозащите mcWit 100 light джампер JP1 отсутствует, так как данная версия предназначена для работы внутри помещений с использованием кабеля не имеющего экранирующей оплётки. В модели mcWit 1000 (гигабитный «брат» mcWit 100), наоборот, имеется только джампер JP1, а все пары проводов задействованы в передаче данных.

Всегда ли грозозащита спасает оборудование?

Этот вопрос задают себе многие, подумывая о её покупке.

Результаты тестирования показали защиту на уровне 80%, т.е. примерно в 80% случаев остаточный всплеск напряжения на выходе защитного устройства остается в пределах допустимого и не приводит к разрушающему воздействию на входные цепи защищаемого порта.

Важно понимать, что энергия, которую несет разряд молнии, колоссально велика, и устройство грозозащиты не всегда может с ней справиться. Как показывает практика, грозозащита действительно сводит к минимуму возможный риск, но не может гарантировать 100% защиту. Во время сильной грозы могут возникать очень неблагоприятные условия, когда вблизи линии связи происходит несколько разрядов молнии с небольшим интервалом. При таких обстоятельствах кристалл в защитных диодах перегревается, не успевая остыть между периодичными разрядами молний. Также при прямом попадании разряда в линию связи на элементах грозозащиты выделяется огромное количество тепла, что не редко приводит к их выгоранию, вследствие чего оборудование лишается защиты и при следующем разряде может быть выведенным из строя. Но, не смотря на все это, защищенное оборудование выходит из строя гораздо реже, а риск снижается до нескольких процентов.

Как мы тестировали грозозащиты

Испытание грозозащиты проводилось согласно инструкциям, приведенным в документе ITU 1Vc-Per IEC 61000- 4-2 Level 4, где обозначены форма и способы воздействия на схему методом имитации стандартного грозового импульса.

Молнии больше не страшны. Рис.4. График «импульс 8/20 uS»

Рис.4. График «импульс 8/20 uS»

На графике (рис.4) изображена форма тестового импульса, называемого еще «импульс 8/20 uS» Длительность реальных грозовых разрядов в природе может достигать и большего значения, но наибольшей поражающей способностью обладает часть импульса ограниченная временем нарастания 8 uS и временем спада 20 uS. Для формирования импульса нужной формы используется тестовая головка, состоящая из RC цепочки с номиналами элементов 150 pF и 150 Ом соответственно, заряжаемая от маломощного источника напряжением 8 киловольт. Разряд на элементы тестируемого устройства происходит при полном электрическом контакте. Схема подключения тестовой установки изображена на рис.5. Каждый канал грозозащиты подвергается воздействию не менее 20 разрядов, при этом форма и амплитуда выходного сигнала контролируется запоминающим осциллографом.

Молнии больше не страшны. Рис.5. Схема подключения тестовой установки

Рис.5. Схема подключения тестовой установки

Выводы

Грозозащита требуется не только крупным провайдерам, но и тем, кто только стал на путь развития своего бизнеса в сфере телекоммуникаций. К сожалению, часто бывает так, что провайдер пытается сэкономить средства на построение своих первых сетей и исключает грозозащиты из списка обязательного оборудования. Такая незначительная экономия вначале, может стать очень ущербной в будущем. Не стоит пренебрегать тем, что в будущем будет хранить ваше спокойствие и гарантировать качественную надежную связь пользователям.

ASP 24  для  Wireless Ukraine,

Номер 13-14 (1 – 2) 2013, стр. 54 – 57

Вас может заинтересовать

 
103 грн 3.90 у.е.
Купить
 
159 грн 6 у.е.
Купить
 
87 грн 3.30 у.е.
Купить
 
119 грн 4.50 у.е.
Купить
1 2 »

Если Вы нашли ошибку в тексте, то выделите ее мышкой и нажмите Ctrl + Enter или нажмите здесь.

Сообщение об ошибке

Ошибка:

Ваш комментарий (не обязательно):

Да Отмена

Об авторе Wireless_Ukraine

Журнал о беспроводной и мобильной связи