Strona główna Aktualności Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe teletechniki, czyli: anten, kamer, LAN itd. – Poradnik

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe teletechniki, czyli: anten, kamer, LAN itd. – Poradnik

Autor Piotr Bibik
Opublikowano 7 sierpnia 2021
5
24,170

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe komputera, routera, monitoringu, alarmu, TV, i innych urządzeń elektronicznych nie jest trudne, o ile przestrzega się kilku zasad.

Sama listwa przeciwprzepięciowa nie wystarczy, aby skutecznie zabezpieczyć przed przepięciami urządzenia elektroniczne np. TV, komputer z łączem internetowym wykonanym skrętką komputerową, zestaw monitoringu, standard komunikacji 0-10 V, magistralę CAN lub KNX.

Dlaczego?

Należy zabezpieczyć każą drogę, którą przepięcie może dotrzeć do chronionego urządzenia, a więc zarówno zasilanie jak i tory sygnałowe (kable i przewody teletechniczne).

Złe wykonanie zabezpieczenia przeciwprzepięciowego routera i komputera

 

Z poniższego artykułu dowiesz się,

w jaki sposób skutecznie chronić przed skutkami przepięć tory sygnałowe. Zdobędziesz wiedzę, jak zabezpieczyć telewizor, komputer, domowy NAS, system monitoringu lub system alarmowy przed przepięciami, które mogą dotrzeć do Twojej instalacji właśnie od strony obwodów teletechnicznych.

W artykule wytłumaczyłem w jaki sposób prawidłowo podchodzić do zagadnienia ochrony przeciwprzepięciowej urządzeń teletechnicznych (anteny, internet, kamery i inne czujniki zaliczane są do teletechniki). Omówiłem prawidłowe układy połączeń, oraz przedstawiłem najczęściej popełniane błędy.

Poniższy poradnik kompleksowo opisuje ochronę przeciwprzepięciową, czyli nie kończy na podaniu przykładowego ogranicznika przepięć, lecz omawia całość zagadnienia od przepisów prawnych, przez dobór zabezpieczeń przeciwprzepięciowych, przewodów, kabli kończąc na systemie uziemienia i popełnianych błędach.

Spis treści

Wprowadzenie

O ile większość osób do ochrony urządzeń elektronicznych jako zabezpieczenie przeciwprzepięciowe stosuje listwy przeciwprzepięciowe, czyli ograniczniki przepięć (SPD) Typu 3, o tyle ochrona przewodów antenowych, skrętek komputerowych, czy kamer monitoringu jest często czymś abstrakcyjnym i często pomijanym. Jest najczęściej popełniany błąd, który skutkuje nieskutecznością stosowanych listew.

Warto wiedzieć, że sama listwa przeciwprzepięciowa również nie na wiele się przyda, jeśli nie jest poprzedzona ogranicznikami przepięć Typu 1 lub Typu 2 lub ogranicznikiem kombinowanym, i gdy do budynku dojdzie przepięcie o wartości równej lub wyższej niż 6 000 V. Zagadnienie ochrony przeciwprzepięciowej zasilania, szczegółowo omówiłem w pierwszej części poradnika zatytułowanej: Jak dobrać i zamontować ogranicznik przepięć? Poradnik – Zasilanie.

Jak dobrać i zamontować ogranicznik przepięć? Poradnik - zasilanie

Ponieważ poniższy artykuł jest drugą częścią poradnika, dla zrozumienia całości zagadnienia zachęcam do przeczytania części pierwszej.

Oba artykuły, tworzą kompletny poradnik, który pomoże w zrozumieniu zagadnień zawartych w projektach, oraz dostarczy informacji w jaki sposób tłumaczyć zagadnienia ochrony przeciwprzepięciowej inwestorom.

Zabezpieczenia przeciwprzepięciowe – przypomnienie

Przeanalizujmy poniższą grafikę. Zobaczmy, jaką maksymalną wartość przepięcia wytrzyma zabezpieczenie przeciwprzepięciowe Typu 3, które często jest umieszczone w listwie przeciwprzepięciowej i w przekonaniu użytkownika ma za zadnie chronić np. komputery przed przepięciami.

Analizując omawianą grafikę, zwróćmy uwagę, w jakiej kolejności są umieszczone zabezpieczenia przeciwprzepięciowe.

W jakiej kolejności montować zabezpieczenia przeciwprzepięciowe

Jak widać listwa przeciwprzepięciowa zawierająca ogranicznik przepięć Typu 3 (na powyższym rysunku oznaczona czerwonym kółkiem), zapewnia skuteczną ochronę przeciwprzepięciową, o ile wraz z zabezpieczeniem przeciwprzepięciowym SPD umieszczonym w rozdzielnicy głównej (na rysunku opisane T1 i T2) tworzy odpowiednio dobrany i skoordynowany system, którego poszczególne elementy stopniowo zmniejszają pojawiające się przepięcie (każdy kolejny łapie to, co przepuścił poprzednik).

Zastanówmy się, co się stanie, gdy mimo dobrze zabezpieczonego od przepięć zasilania, przepięcie przyjdzie od strony np. anteny, lub routera internetowego (w przypadku gdy łącze wykonane jest w technologii miedzianej)?

W większości przypadków przepięcia przychodzą równolegle z kilku źródeł jednocześnie np. kablem zasilającym, kablem internetowym, kablem od anteny zewnętrznej, kablem od oświetlenia zewnętrznego itp. Zapominając o tym – uszkodzenia, które powstają tłumaczymy „spaliło się zgodnie z normą”, co nie jest prawdą, bo zabezpieczaliśmy tylko jedno wejście a o innym zapomnieliśmy.

Jeśli w pobliżu (w promieniu 2 km) uderzy piorun, powstają przepięcia i duże natężenie pola elektrycznego / magnetycznego, a co za tym idzie powstaje silne, zmienne pole elektromagnetyczne, a we wszystkich innych przewodach umieszczonych w budynku indukuje się napięcie (pojawia się napięcie), które może przewyższyć 2 500 V.

Źródło: Jak dobrać i zamontować ogranicznik przepięć? Poradnik – Zasilanie. Rozdział: Brak powielania stopni ochrony ograniczników przepięć.

Indukowanie się w kablach napięcia na wskutek uderzenia pioruna

Przeanalizujmy jeszcze jedną sytuację.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe komputera – często popełniany błąd

Najczęściej komputer jest chroniony od strony zasilania tylko listwą przeciwprzepięciową z ogranicznikiem przepięć Typu 3 (odległość od listwy do komputera po przewodzie mniej niż 1,5 m), internet do komputera podłączony jest „kablem” – skrętką komputerową, z domowego routera który stoi w innym pomieszczeniu i nie jest chroniony listwą przeciwprzepięciową, lecz po prostu jest podłączony do gniazdka, a długość linii LAN (skrętki komputerowej) pomiędzy komputerem a routerem wynosi 2 m (router stoi po drugiej stronie ściany).

W momencie, gdy od strony zasilania do Twojego domu lub mieszkania dociera przepięcie, wówczas rozpływa się ono po całej instalacji. Ogranicznik przepięć Typu 1, Typu 2 lub kombinowany, który jest na wejściu zasilania do budynku, obniży przepięcie do wartości na jaką jest zaprojektowany, ale część przepięcia przepuści ponieważ dalej zadaniem ogranicznika przepięć Typu 3 jest sprowadzenie przepięcia do wartości, która nie zagraża już chronionemu urządzeniu elektronicznemu.

Przyjmijmy założenie, że listwa przeciwprzepięciowa zadziałała i komputer ocalał, ale co z routerem, który nie miał ochrony przeciwprzepięciowej Typu 3 od strony zasilania?

Router mógł ulec uszkodzeniu, a przepięcie, które dostało się do niego od strony zasilania mogło przedostać się na tory sygnałowe i za pomocą skrętek komputerowych może docierać do kolejnych urządzeń czyniąc zniszczenia. Może też być przepięcie „dostarczone” jednocześnie od strony dostawcy internetu, lub może się zaindukować w sieci LAN. W ten sposób przepięcie może dotrzeć i uszkodzić komputer, który w świadomości właściciela był chroniony przez listwę przeciwprzepięciową.

Częsty błąd popełniany podczas doboru i montażu ograniczników przepięć

Użytkownik stwierdza, iż komputer uległ uszkodzeniu, powstaje pytanie co się stało?

Dlaczego ochrona komputera była nieskuteczna?

Ponieważ nie zostały zabezpieczone wszystkie drogi, jakimi przepięcie mogło do niego dotrzeć.

Większość osób wie, że konieczność stosowania ograniczników przepięć wynika z obowiązujących aktów prawnych, ale instalacje elektryczną wykonuje elektryk (montuje ograniczniki przepięć w rozdzielnicy na zasilaniu), a instalacje niskoprądowe np. anteny TV, internet, monitoring czy wideodomofon najczęściej zakładają już inni fachowcy.

Niestety Ci instalatorzy (działający w budownictwie mieszkaniowym) bardzo rzadko mają wystarczającą wiedzę na temat ograniczników przepięć i obowiązujących regulacji prawnych (w tym artykule zagadnienie to zostało gruntownie omówione).

Wracając do omawianego przypadku przy założeniu że zarówno router jak i komputer znajdują się w tej samej strefie LPZ, poprawnie wykonana ochrona przeciwprzepięciowa może wyglądać następująco.

Prawidłowo wykonane zabezpieczenie przeciwprzepięciowe

W rozdzielnicy zasilającej budynek zamontowany jest ogranicznik przepięć Typu kombinowanego. Z rozdzielnicy do gniazd zasilających są wyprowadzone przewody* z których zasilany jest router i komputer. Zarówno router jak i komputer od strony zasilania muszą być chronione przez ograniczniki przepięć Typu 3, które mogą być wbudowane w listwę zasilającą, lub w formie „kapsułki” mogą być zamontowane w puszce. Skrętkę komputerową za pomocą której internet jest dostarczany do routera, należy zabezpieczyć odpowiednio dobranym „teleinformatycznym” ogranicznikiem przepięć. Dzięki temu komputer i router są chronione zarówno od strony zasilania jak i od strony teletechniki.

Jeśli do routera lub komputera są  podłączone inne przewody np. drukarka, również ten przewód (drogę) należy zabezpieczyć przed możliwością wnikania przepięć.

* Przypominam, jeśli pomiędzy ogranicznikiem przepięć Typu kombinowanego, lub Typu 2 a ogranicznikiem przepięć Typu 3 odległość liczona po długości przewodów jest większa niż 10 m, należy powielić stopień ochrony Typu 2. Ten temat omawiałem w pierwszej części poradnika w rozdziale: Kiedy stosować ogranicznik przepięć Typ 3?

Omawiany powyżej przykład jest dużym uproszczeniem i należy go potraktować jako wstęp do omawianego zagadnienia. Ostateczne rozwiązania i ilości zastosowanych zabezpieczeń przeciwprzepięciowych zależą od odległości pomiędzy urządzeniami, stref LPZ w jakich znajdują się urządzenia i przez jakie przechodzą przewody.

Ustalmy teraz, czy stosowanie teletechnicznych ograniczników przepięć jest dobrowolne, czy też jest to obowiązek wynikający z obowiązującego prawa?

Prawo, a zabezpieczenie przeciwprzepięciowe instalacji teletechnicznych

Przywołam fragment Warunków Technicznych:

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie

z dnia 12 kwietnia 2002 r. (Dz.U. Nr 75, poz. 690)
tj. z dnia 17 lipca 2015 r. (Dz.U. z 2015 r. poz. 1422)
tj. z dnia 8 kwietnia 2019 r. (Dz.U. z 2019 r. poz. 1065)
(zm. Dz.U. z 2020 r. poz. 2351, Dz.U. z 2020 r. poz. 1608)
Na podstawie art. 7 ust. 2 pkt 1 ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (Dz.U. z 2018 r. poz. 1202, z późn. zm.2) ) zarządza się, co następuje:

Rozdział 8a. Instalacja telekomunikacyjna.

§ 192f [Połączenie z siecią publiczną]

…

2. Prowadzenie instalacji telekomunikacyjnej i rozmieszczenie urządzeń telekomunikacyjnych w budynku powinno zapewniać bezkolizyjność z innymi instalacjami w zakresie ich wzajemnego usytuowania i niekorzystnego oddziaływania oraz zapewniać bezpieczeństwo osób korzystających z części wspólnych budynku.

3. W instalacji telekomunikacyjnej należy zastosować urządzenia ochrony przed przepięciami, a gdy instalacja może być narażona na przetężenie – również w urządzenia ochrony przed przetężeniami, natomiast elementy instalacji wyprowadzone ponad dach należy umieścić w strefie chronionej przez instalację piorunochronną, o której mowa w § 184 ust. 3, lub bezpośrednio uziemić w przypadku braku instalacji piorunochronnej. Instalacje antenowe wychodzące ponad dach oraz dłuższe ciągi instalacji antenowych w budynkach (przekraczające 10 m) powinny być chronione ochronnikami zabezpieczającymi od przepięć od wyładowań bezpośrednich i pośrednich.

…

6. W instalacji telekomunikacyjnej, o której mowa w § 192e pkt 4, należy stosować:

1) kable współosiowe kategorii RG-6 lub wyższej, wykonane w klasie A, zawierające podwójny ekran – folię aluminiową i oplot o gęstości co najmniej 77% oraz miedzianą żyłę wewnętrzną o średnicy nie mniejszej niż jeden milimetr, przy czym tłumienie każdego z torów utworzonych z kabli współosiowych nie powinno przekraczać wartości 12 dB przy częstotliwości 860 MHz, albo

2) kable światłowodowe spełniające wymogi określone w ust. 5, przy czym dopuszcza się wykorzystanie pojedynczego włókna światłowodowego;

…

9. Wszystkie urządzenia aktywne i pasywne w instalacji telewizyjnej powinny być uziemione i spełniać wymóg ekranowania w klasie A.

W tym miejscu warto przypomnieć co kryje się pod pojęciem:

Telekomunikacja – dziedzina techniki i nauki, zajmująca się transmisją informacji na odległość przy użyciu środków łączności. Legalna definicja zawarta w polskim prawie telekomunikacyjnym określa telekomunikację jako „nadawanie, odbiór lub transmisję informacji, niezależnie od ich rodzaju, za pomocą przewodów, fal radiowych bądź optycznych lub innych środków wykorzystujących energię elektromagnetyczną”.

Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Telekomunikacja

Moim zdaniem, powinniśmy teraz ustalić, czy stosowanie wytycznych zawartych w Warunkach Technicznych jest obowiązkowe?

Odpowiedzi należy szukać w:

Dz.U. 1994 Nr 89 poz. 414
USTAWA
z dnia 7 lipca 1994 r.
Prawo budowlane1)
Rozdział 1
Przepisy ogólne

Art. 7. 1. Do przepisów techniczno-budowlanych zalicza się:

1) warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać obiekty budowlane i ich usytuowanie;

Źródło: https://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WDU19940890414

W mojej ocenie przywołane definicje, rozporządzenie i ustawa nie pozostawiają dowolności, lecz jasno określają, że stosowanie teletechnicznych zabezpieczeń przeciwprzepięciowych jest obowiązkowe.

Podsumowanie – prawo, a zabezpieczenie przeciwprzepięciowe

Jak widać, obco brzmiące pojęcie teletechnika, to w warunkach domowych nic innego jak sygnały „niskoprądowe”, czyli różne anteny, kamery, mikrofony, głośniki, przesyłanie danych np. internet, lub domowa sieć LAN, lub WLAN.

Ochrona przeciwprzepięciowa tych obwodów i urządzeń teletechnicznych znajdujących się chyba w każdym domu jest obowiązkowa i ma mocne podstawy prawne.

Powstaje pytanie, kto nakaże lub zmusi do stosowania zabezpieczeń przeciwprzepięciowych teletechniki domowej?

Odpowiedź jest zaskakująco prosta – nikt.

Co najwyżej, gdy w budynku nie będzie kompletnej i skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej, a na wskutek przepięcia zostaną utracone dane, lub wystąpią duże straty materialne ubezpieczyciel będzie miał podstawy do odmowy wypłaty odszkodowania. Wówczas (przy dużych stratach) na nic zda się wykupiony w polisie ubezpieczeniowej wariant „od przepięć”.

Temat i zastawione haczyki opisałem w artykule: Instalacja elektryczna, a ubezpieczenie domu?

Jakich błędów unikać podczas ubezpieczania domu?

Należy pamiętać, że oprócz zabezpieczeń przeciwprzepięciowych (SPD), w instalacjach teletechnicznych jest obowiązek stosowania:

  • połączeń wyrównawczych,
  • zabezpieczeń przetężeniowych, czyli urządzeń, które zabezpieczają przed zwarciami i przeciążeniami,
  • elementy umieszczone na zewnątrz budynku np. kamery, anteny itp. należy umieszczać w strefie LPZ 0B, jeśli na budynku nie ma zewnętrznej instalacji odgromowej.
Strefowa koncepcja ochrony odgromowej - strefy LPZ Na czym polega system wyrównania potencjałów - przykład

Aspekt prawny mamy już omówiony, więc zacznijmy od podstaw, czyli zobaczmy jakie są rodzaje teletechnicznych ograniczników przepięć?

Jakie są rodzaje teletechnicznych zabezpieczeń przeciwprzepięciowych (sygnałowych)?

Podobnie jak w przypadku zabezpieczeń przeciwprzepięciowych zasilania, najprostszy podział to zabezpieczenia, których budowa oparta jest o:

  • iskierniki
  • półprzewodniki
  • „kombinowane” czyli połączenie iskiernika i półprzewodnika.

W przypadku kombinowanych przeciwprzepięciowych zabezpieczeń teletechnicznych, najczęściej producenci sprzedają ograniczniki przepięć dedykowane do danego typu instalacji, kabli itp. wyposażone w odpowiednie łatwe do montażu złącza np. ogranicznik do sieci LAN z złączem RJ-45, RS-232 itp.

Pisząc o teletechnicznych zabezpieczeniach półprzewodnikowych celowo nie używam słowa warystor. W teletechnice poza warystorem do ograniczania przepięć używa się wielu innych elementów półprzewodnikowych np: diody, tyrystory, triaki. Elementy te, skutecznie ograniczają przepięcia. Na potrzeby tego artykułu przyjmijmy wyżej przedstawiony, uproszczony podział, który w zupełności wystarczy na potrzeby instalatora 🙂

Ponieważ ochrona przeciwprzepięciowa sprowadza się do wyrównania potencjałów, zacznę od omówienia tego zagadnienia.

Połączenia wyrównawcze

Miejscem łączącym uziemienie z innymi instalacjami znajdującymi się w obiekcie jest szyna wyrównania potencjałów. Jej zadaniem jest zapewnienie wszystkim występującym w instalacji przewodom połączenia elektrycznego o odpowiedniej powierzchni styku. Szyna wyrównania napięć (szyna ekwipotencjalna), musi mieć odpowiednią wytrzymałość prądową i odpowiednią odporność na korozję.

Do szyny wyrównania potencjałów podłączamy:

  • przewody uziemiające anten,
  • przewody uziemiające urządzeń telekomunikacyjnych,
  • przewodzące (metalowe) ekrany przewodów i kabli.

W skrócie, zgodnie z wymogami norm: PN-EN 60728-11 i PN-EN 62305-3, minimalny przekrój przewodów uziemiających anten i  minimalny przekrój przewodów łączących lokalne szyny wyrównania potencjałów wynosi:

  • przewody miedziane 16 mm2,
  • przewody aluminiowe 25 mm2,
  • stal 50 mm2.

Według zaleceń producentów, przekroje przewodów łączących wewnętrzne instalacje z szyną wyrównania potencjałów mogą mieć mniejsze przekroje, lecz jeśli te połączenia są wykorzystywane w ramach urządzenia piorunochronnego LPS, należy stosować przekroje przewodów podane w normie PN-EN 62305-3:

  • przewody miedziane 6 mm2,
  • przewody aluminiowe 10 mm2,
  • stal 16 mm2.

W normie PN-HD 60364-6 zaleca się zapewnienie rezystancji połączenia wyrównawczego poniżej 1 Ω, i według PN-EN 61557-4, do pomiaru należy wykorzystywać urządzenia pomiarowe o prądzie pobierczym wartości 200 mA (np. rezystancja połączenia ekranu kabla teletechnicznego z szyną wyrównania potencjałów).

Aby piorunochronne połączenia wyrównawcze systemów teleinformatycznych były skuteczne, należy przewodzące elementy kabli i przewodów (żyły robocze i ekrany) włączyć do systemu połączeń wyrównawczych z zachowaniem możliwie niskiej impedancji. W tym celu używamy zabezpieczeń przeciwprzepięciowych, które wytrzymają spodziewane prądy piorunowe.

Ciekawostka

Rozpływ prądu w liniach transmisji danych można ustalić, stosując się do procedur opisanych w Załączniku E do normy PN-EN 62305-1. W tym artykule nie będę opisywał zasad tych obliczeń, skoncentruję się na zabezpieczeniach jakie należy zastosować (w tym na podłączeniu kabli i przewodów do systemu wyrównania potencjałów). W przywołanym załączniku znajdziemy informacje, że poszczególne kable należy włączyć do systemu połączeń wyrównawczych w następujący sposób:

  • Kable nieekranowane należy podłączyć do systemu połączeń wyrównawczych za pomocą ograniczników przepięć wytrzymałych na część prądu piorunowego. W celu dobrania odpowiednich ograniczników przepięć, projektant częściowy prąd pioruna jaki może wniknąć do kabla, dzieli przez liczbę żył i otrzymuje wartość spodziewanego prądu pioruna na żyłę. Następnie dobiera ogranicznik przepięć o parametrach równych lub większych od spodziewanego udarowego prądu w danej żyle.
  • Jeżeli na podstawie obliczeń projektant ustala, że ekran kabla jest wytrzymały na część prądu piorunowego i jest prawidłowo podłączony do systemu wyrównania potencjałów, to przy wyładowaniu atmosferycznym w obiekt, część prądu piorunowego popłynie przez ekran, ale do żył kabla i tak dotrą pojemnościowe i indukcyjne sprzężenia zakłócające, co wymaga zastosowania odpowiednich ograniczników przepięć. Część prądu piorunowego popłynie przez ekran jeżeli:
    • ekran na obu krańcach kabla lub przewodu będzie połączony z głównym systemem połączeń wyrównawczych w sposób wytrzymały na spodziewany prąd piorunowy.
    • Jeśli kabel ułożony jest pomiędzy dwoma budynkami, i w obu budynkach, w których znajdują się końce kabla, musi być przyjęta strefowa koncepcja ochrony odgromowej oraz konieczne jest przyłączenie aktywnych żył kabla w tej samej strefie ochrony (zazwyczaj LPZ 1).
    • Przy ułożeniu kabla nieekranowanego w metalowej rurze prawidłowo podłączonej do systemu wyrównania potencjału, należy rozpatrywać go jako kabel z ekranem wytrzymującym prąd piorunowy.
  • Jeżeli z obliczeń projektant ustala, że ekran kabla nie jest wytrzymały na prąd piorunowy, to:
    • jeżeli mamy do czynienia z obustronnym przyłączeniem ekranu do systemu wyrównania potencjałów, należy postępować z nim tak samo jak z żyłą sygnałową przewodu nieekranowanego. Cząstkowy prąd piorunowy płynący przez przewód lub kabel należy podzielić przez liczbę pojedynczych żył i ekran. W ten sposób projektant obliczy cząstkowy prąd piorunowy na żyłę.
    • Jeżeli ekran nie jest podłączony obustronnie do systemu uziemienia, to zakłada się, że w takim wypadku nie ma ekranu. Wówczas do obliczeń cząstkowy prąd piorunowy jest dzielony przez liczbę pojedynczych żył i projektant otrzymuje cząstkowy prąd piorunowy na żyłę.

Po dokonaniu obliczeń, projektant dobiera zabezpieczenie przeciwprzepięciowe o parametrach równych lub większych od spodziewanego udarowego prądu w pojedynczej żyle.

Jeżeli projektant nie może ustalić dokładnego obciążenia żył cząstkowym prądem piorunowym, może skorzystać z parametrów zagrożenia podanych w normie IEC 61643-22. Z danych tych wynika maksymalne obciążenie prądem piorunowym przewodów telekomunikacyjnych na jedną żyłę impulsem kategorii D1 o wartości 2,5 kA (10/350 μs).

W powyższym fragmencie jest mowa o strefach LPZ. W ramach przypomnienia jeśli przechodzimy kablem z podwórka do budynku, następuje przejście z strefy LPZ 0 do strefy LPZ 1 (pisałem o tym szerzej w pierwszej części poradnika). Ponieważ kable i przewody teletechniczne często przechodzą przez różne strefy LPZ (od anten, do wzmacniaczy czy odbiorników TV), w tym poradniku omówię, jakie wymogi musimy spełnić ochrona przeciwprzepięciowa w miejscach, w których kable teletechniczne przechodzą z jednej strefy LPZ do innej.

Teletechnika – połączenia wyrównawcze na granicy stref LPZ

Przypominam, np. przechodząc z podwórka (strefa LPZ 0) do wnętrza budynku (strefa LPZ 1) następuje przejście przez granicę stref, ale strefa LPZ nie musi być pomieszczeniem. Taką strefą może być np. metalowa szafa, lub metalowa obudowa wchodząca w skład jakiegoś urządzenia (w ramach urządzenia mogą być różne strefy LPZ).

Granica pomiędzy strefą LPZ 0A – LPZ 1

Przykład przejścia np.: podwórko – wnętrze budynku. W przypadku kabli i przewodów teleinformatycznych należy przyjąć zasadę stosowania zabezpieczeń przeciwprzepięciowych SPD możliwie blisko wprowadzenia omawianego okablowania do budynku. Jeśli projektant na podstawie obliczeń nie przyjmie innych wartości, stosuje się zasadę, że zabezpieczenia przeciwprzepięciowe powinny mieć zdolność odprowadzania części prądu pioruna 10/350 μs o wartości do 2,5 kA na żyłę (czyli D1 lub D2). Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe musi wytrzymać część spodziewanego prądu powstałego na wskutek bezpośredniego wyładowania atmosferycznego.

Granica pomiędzy strefą LPZ 0B – LPZ 1

Przykład przejścia np.: dach chroniony systemem ochrony odgromowej – wnętrze budynku. W przypadku wprowadzania kabli i przewodów z strefy LPZ 0B do strefy LPZ 1, i podłączenia ich od systemu wyrównania potencjałów, można użyć zabezpieczeń przeciwprzepięciowych o zdolności odprowadzania prądów udarowych o wartości do 20 kA (czyli C1 lub C2), o kształcie 8/20 μs, czyli zabezpieczenie przeciwprzepięciowe musi mieć zdolność wytrzymywania prądów udarowych powstałych na wskutek pośredniego wyładowania atmosferycznego.

Granica pomiędzy strefą LPZ 1 – LPZ 2

Przykład przejścia np.: pomieszczenie ze „skrzynką bezpiecznikową” a pokój, gdzie jest wstawiony chroniony sprzęt. Przy przejściu z strefy LPZ 1 do LPZ 2, projektant musi dobrać zabezpieczenia przeciwprzepięciowe, które ograniczą zakłócenia do poziomu napięć resztkowych dostosowanych do poziomu wytrzymałości napięciowej urządzenia końcowego (czyli C1 lub C2).

Granica pomiędzy strefą LPZ 2 – LPZ 3

Przykład przejścia np.: między routerem a komputerem. Projektant powinien przewidzieć środki ochrony przeciwprzepięciowej, które zapewnią poziom zakłóceń resztkowych poniżej wartości wytrzymywanych przez urządzenia końcowe. Poza omówionymi już sposobami należy przestrzegać:

  • zachowania minimalnych odległości 130 mm pomiędzy kablami / przewodami teleinformatycznymi, a wyładowczymi źródłami światła do których zaliczamy źródła: metalohalogenowe, ksenonowe, sodowe, rtęciowe, świetlówki liniowe i energooszczędne.
  • Krzyżowania kabli i przewodów teletechnicznych z przewodami / kablami zasilającymi 230 / 400 V AC, pod katem 90 o.
  • Umieszczenia w osobnych obudowach rozdzielnic zasilających i teletechnicznych.

W ramach przypomnienia poglądowo przedstawiam strefy LPZ, oraz przebiegi bezpośredniego i pośredniego wyładowania atmosferycznego.

Rozmieszczenie stref LPZ w strefowej koncepcji ochrony odgromowej Wyładowanie bezpośrednie 10/350 µs i pośrednie pioruna 8/20 µs

Proponuję zatrzymać się na chwilę i zastanowić nad przytoczonym powyżej wymaganiem stosowania osobnych rozdzielnic zasilających i teletechnicznych. Obecnie coraz większą popularność zyskują rozdzielnice multimedialne, czyli rozdzielnice gdzie w jednej obudowie są wydzielone dwie części: jedna część zasilająca dla urządzeń 230 / 400 V, i druga dla urządzeń teletechnicznych. Takie rozwiązanie jest na pewno wygodne, lecz z punktu widzenia skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej urządzeń teletechnicznych wymaga wstawienia odpowiednio dużej liczby zabezpieczeń przeciwprzepięciowych. W takim przypadku należy rozważyć przejście na połączenia bezprzewodowe celem eliminacji zbędnych źródeł przepięć doprowadzanych kablem do urządzeń, i zmniejszenie liczby zastosowanych ograniczników przepięć.

Należy pamiętać, aby metalowe obudowy i rozdzielnice teletechniczne, możliwie krótkimi przewodami o odpowiednim przekroju, podłączać do właściwie wykonanego systemu wyrównania potencjałów.

Rozdzielnice teleinformatyczne w naturalny sposób łączą się z tematyką kabli i przewodów teleinformatycznych, które w swojej konstrukcji często posiadają ekrany. Powszechnie wiadomo, że ekran należy uziemić, ale jak to dobrze wykonać?

Jak podłączyć do uziemienia ekran?

Zanim odpowiem na zadane pytanie, zastanówmy się w jakim celu w kablach i przewodach teletechnicznych stosuje się ekran?

W zależności od budowy kabla i przewodu teleinformatycznego ekran wykorzystuje się do zmniejszenia zakłóceń które mogą:

  • przeniknąć do wewnętrznych żył kabla / przewodu,
  • „wydostać się” z kabla / przewodu do otoczenia (zostać przez kabel wyemitowane).

W uproszczeniu można przyjąć analogię, że w pierwszym przypadku żyły kabla teleinformatycznego są dla zakłóceń elektromagnetycznych antena odbiorczą, a w drugim anteną nadawczą.

Ponieważ rozmawiamy o kablach stosowanych w budownictwie mieszkaniowym nie poruszam kwestii ekranów stalowych, stosowanych do ochrony przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Zastanówmy się, jak zrobić, aby ekran nie był źródłem zakłóceń a w konsekwencji problemów?

Jak zdejmować z ekranu potencjał?

Podłączenie ekranu do systemu wyrównania potencjałów tylko pozornie wydaje się proste. Pozornie, ponieważ wiele osób (chyba z niewiedzy) popełnia poważne błędy, które skutkować mogą brakiem skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej. Pod koniec tego materiału omówię często popełniane błędy, a teraz na przykładzie rozwiązań Dehn omówię w jaki sposób powinno się uziemiać ekran.Dehn SAK 10 AS V4A 308 403 - dane techniczne

UWAGA!
Podobne rozwiązania służące uziemianiu ekranów można znaleźć w ofercie wielu producentów, lecz przed zakupem należy sprawdzić, czy nadają się do odprowadzania prądów piorunowych, o kształcie 10/350 μs, lub w przypadku gdy na budynku nie ma zainstalowanej zewnętrznej ochrony odgromowej powinny być testowane przynajmniej udarem o kształcie 8/20 μs.

Podłączając ekran przewodu teletechnicznego do systemu uziemienia należy zadbać, aby nie zmienić struktury wewnętrznej kabla lub przewodu, czyli aby nie zgnieść i nie zniszczyć kabla od środka. W tym celu należy stosować specjalne obejmy, które posiadają zaciski sprężyste o dużej powierzchni styku z ekranem (nacisk rozkłada się na większą powierzchnie przez co nie dochodzi do zmian wewnątrz kabla / przewodu).

W sprzedaży znajdują się również obejmy, które zamiast sprężyny mają śrubkę. Pozostaje wówczas pytanie, z jaką siłą dokręcić śrubkę, aby zapewnić odpowiednią siłę docisku, a zarazem nie zgnieść wewnętrznej struktury kabla lub przewodu teletechnicznego.

Co się stanie, jeśli kabel teleinformatyczny np. skrętka komputerowa zostanie „trochę zgnieciona”?

Zagadnienie to, wraz z przykładami opisałem w artykule zatytułowanym: Jak dobrać i ułożyć kable i przewody teleinformatyczne w rozdziale Budowa skrętki.

W kontekście ochrony przeciwprzepięciowej podłączając ekran kabla, lub przewodu do systemu wyrównania potencjału należy upewnić się, że wszystkie poniższe warunki zostały spełnione:

  • minimalny przekrój ekranu jest odpowiedni do odprowadzenia spodziewanych, wyliczonych przez projektanta prądów udarowych,
  • wszystkie elementy użyte do uziemienia ekranu nadają się do odprowadzenia prądów udarowych o kształcie 10/350 μs, lub 8/20 μs.

Warto wspomnieć, że bardzo często w praktyce stosuje się najtańsze kable, w których karty katalogowe w ogóle nie definiują w/w parametrów.

Z punktu widzenia skuteczności ochrony dla wybranego rozwiązania rozwiązania, warto, aby wszystkie elementy służące do połączenia ekranów z systemem wyrównania potencjałów były od jednego producenta, i tworzyły kompletny system (przebadane i sprawdzone rozwiązanie). Niestety, tu dochodzimy do najczęściej popełnianego błędu, w praktyce budujemy najtaniej jak się da, używając elementów różnych producentów, aby taniej…

Na rynku dostępne są różne rozwiązania, dla lepszego zobrazowania omawianego zagadnienia przedstawię kilka możliwych rozwiązań w oparciu o produkty Dehn.

Podłączenie ekranu do uziemienia – przykład 1

Połączenie ekranu kabla, lub przewodu z systemem wyrównania potencjałów można zrobić z pomocą zestawu składającego się z szyny kotwowej AS SAK 1000 V2A nr. katalogowy 308 421,

Dehn szyna kotwowa AS SAK 1000 V2A nr. kat. 308421

którą do podłoża mocuje się za pomocą podkładek izolacyjnych pod szynę kotwową ST AS SAK K nr. katalogowy 308 425.

Dehn podkładka izolacyjna pod szynę kotwową ST AS SAK K nr. kat. 308425

Szynę kotwową do systemu wyrównania potencjałów podłącza się przewodem o odpowiednim przekroju, za pomocą zacisku AK 16 AS SAK MS nr. katalogowy 308 411.

Dehn zacisk AK 16 AS SAK MS nr. kat. 308411 Dehn przykład montażowy zacisku AK 16 AS SAK MS 308411, szyny AS SAK 1000 V2A 308421, podkładki ST AS SAK K 308425
Przykład montażowy zacisku AK 16 AS SAK MS 308411, szyny AS SAK 1000 V2A 308421, podkładki ST AS SAK K 308425 Dehn

Następnie przewody ekranowane (po zdjęciu zewnętrznej powłoki kabla i odsłonięciu ekranu) łączy się z szyną kotwową za pomocą niżej pokazanych zacisków SAK,

Dehn przyłącze ekranu SAK do montażu na szynie kotwowej Dehn przykład montażowy przyłącza ekranu SAK do szyny kotwowej AS SAK 1000 V2A 308421

które występują w sześciu wersjach zależne od średnicy podłączanego kabla lub przewodu.

Typ zacisku: Nr. katalogowy Zakres zacisku (drut) Wytrzymałość na prąd piorunowy 10/350 µs
SAK 10 AS V4A 308 403 5 – 10 mm 10 kA
SAK 14 AS V4A 308 404 8 – 14 mm
SAK 18 AS V4A 308 405 13 – 18 mm
SAK 21 AS V4A 308 406 17 – 21 mm
SAK 26 AS V4A 308 407 19 – 26 mm
SAK 33 AS V4A 308 408 25 – 33 mm

Gotowy, zamontowany zestaw zamontowany na kablach lub przewodach ekranowanych prezentuje się następująco.

Poniżej przykładowe zdjęcie pokazujące prawidłowe zamocowanie kabli i przewodów ekranowanych do systemu wyrównania potencjałów. Warto zwrócić uwagę na górny rząd mocowań. Nie są to omawiane powyżej mocowania uziemiające ekran, lecz zaciski, których zadaniem jest przymocowanie kabla lub przewodu, aby się nie przemieszczał i nie wprowadzał dodatkowych naprężeń dla zacisków SAK. Drugi od góry rząd, to omawiany powyżej zastaw zacisków SAK służących do połączenia ekranów z systemem wyrównania potencjałów.

Dehn prawidłowy sposób podłączenia ekranu do uziemienia za pomocą zacisku SAK

Podłączenie ekranu do uziemienia – przykład 2

Alternatywą dla omówionego powyżej przykładu jest zastosowanie specjalnych sprężyn dociskowych SA KRF, testowanych udarami prądowymi 10 kA o kształcie 10/350 µs.

Dehn podłączenie ekranu do uziemienia za pomocą sprężyny SA KRF

W tym rozwiązaniu, po przygotowaniu ekranowanego kabla teletechnicznego (zdjęciu izolacji i odsłonięciu ekranu), przewód uziemiający typu linka (należy odpowiednio dobrać przekrój linki) mocuje się do ekranu za pomocą odpowiednio dobranej do średnicy kabla teletechnicznego sprężyny dociskowej, a następnie podłącza się do lokalnej szyny wyrównania potencjałów.

Po założeniu sprężyny, konieczne jest zabezpieczenie jej docisku poprzez okręcenie wokół sprężyny kilku zwoi taśmy samowulkanizującej (najlepiej w kierunku przeciwnym do zacisku sprężyny).

Biorąc pod uwagę średnice kabli i przewodów mamy do wyboru następujące sprężyny:

Typ sprężyny Nr. katalogowy Zakres zacisku Wytrzymałość na prąd piorunowy 10/350 µs
SA KRF 10 V2A 919 031 4 – 10 mm 10 kA
SA KRF 15 V2A 919 032 9 – 15 mm
SA KRF 22 V2A 919 033 14 – 22 mm
SA KRF 29 V2A 919 034 18,5 – 29 mm
SA KRF 37 V2A 919 035 23,5 – 37 mm
SA KRF 50 V2A 919 036 31 – 50 mm
SA KRF 70 V2A 919 037 44 – 70 mm
SA KRF 94 V2A 919 038 58 – 94 mm

Poniżej przykład zastosowania sprężyny uziemiającej. Ważne, aby również w tym rozwiązaniu kable i przewody wprowadzane do rozdzielnicy unieruchamiać poprzez przymocowanie ich np. za pomocą opaski kablowej.Dehn przykład podłączenia ekranu do uziemienia za pomocą sprężyny SA KRF

Ciekawostka

Jeśli kablem ekranowanym połączymy ze sobą dwie takie same strefy LPZ (np. w jednym pokoju, biurze strefę LPZ 2, z LPZ 2 i pod warunkiem, że kable nie wychodzą z tej strefy np. pokoju lub biura), które objęte są oczkowym wyrównaniem potencjałów (patrz poniższa grafika), projektant po uwzględnieniu możliwości wystąpienia innych zagrożeń może zrezygnować z instalowania na tym kablu ograniczników przepięć. Działanie takie jest zgodne z zapisami normy PN-EN 62305-4 i zapewnia ochronę przed zakłóceniami spowodowanymi przez pola elektromagnetyczne, które mogą się pojawić z najbliższego otoczenia ekranowanego kabla.

Należy uwzględnić, że jeśli kable są rozłożone na większym obszarze, i długość kabli w danym pokoju, biurze jest duża to trzeba zastosować zabezpieczenia przeciwprzepięciowe. W takich przypadkach (długie kable lub przewody) mogą w żyłach kabli wystąpić zakłócenia resztkowe, co powoduje konieczność stosowania zabezpieczeń przeciwprzepięciowych. Omawiany przypadek najczęściej występuje w zabudowanych szafach sterowniczych i dotyczy połączeń dokonanych w ich wnętrzu.

Polska Norma PN-EN 50310 określa oczkowe połączenia wyrównawcze typ D

Wytycznych do przedstawionego na powyższym rysunku oczkowego wyrównania potencjałów, należy szukać w normie PN-EN 50310 zatytułowanej: Stosowanie połączeń wyrównawczych i uziemiających w budynkach z zainstalowanym sprzętem informatycznym. W przywołanej normie maksymalny rozmiar oczka wynosi 6 m. Warto wiedzieć, że czym mniejsze są oczka lokalnej sieci uziemiającej, tym lepiej redukuje ona zakłócenia elektromagnetyczne. Pomimo, że przedstawiony powyżej oczkowy typ sieci uziemiającej zapewnia najwyższą skuteczność ochrony przed zakłóceniami elektromagnetycznymi EMC, ze względu na koszty wykonania jest rzadko stosowany w budownictwie mieszkaniowym. W budownictwie mieszkaniowym najczęściej stosuje się sieć uziemiającą Typu A (połączenie w gwiazdę) przedstawioną na poniższym rysunku.

Polska Norma PN-EN 50310 określa połączenia wyrównawcze typ A (gwiazda)

W tym artykule wspomniałem o dwóch typach połączeń wyrównawczych Typ D (oczkowy układ połączeń) i Typ A (układ połączeń typu gwiazda) natomiast norma PN-EN 50310 określa cztery typy sieci uziemiającej. Najbardziej skuteczną ochronę zapewnia Typ D (oczkowy układ połączeń), natomiast Typ A (gwiazda) jest najmniej skuteczny.

Ponieważ niniejszy artykuł dotyczy ograniczania przepięć, wspomnę jeszcze o kilku zapisach z Polskiej Normy PN-EN 50310 (zainteresowane osoby odsyłam do szczegółowego zapoznania się z przywołaną normą):

Nie zaleca się dołączania wielu przewodów wyrównawczych do jednego punktu (np. wkrętu, śruby) ze względu na ryzyko przerwania wszystkich połączeń podczas konserwacji lub naprawy. Do połączeń wyrównawczych można wykorzystać przewody istniejące lub dodatkowe.
…
Tam gdzie jest zainstalowane wiele przewodów wyrównawczych, powinny być one oddalone od siebie o co najmniej 150 mm, chyba że ograniczenia fizyczne (np. punkty połączeń lub trasy prowadzące przez elementy konstrukcyjne budynku) wymuszają zmniejszenie tych odległości. Odcinki, na których nie zastosowano separacji, powinny być jak najkrótsze.
…
Zaleca się zamiast pojedynczego przewodu wyrównawczego stosowanie wielu przewodów, także te wykorzystujące elementy konstrukcyjne budynku, ponieważ zmniejsza to impedancję (indukcyjność) wynikowego połączenia wyrównawczego.

Źródło: PN-EN 50310

Omówiłem prawidłowe sposoby podłączania ekranu do systemu uziemienia, ale nasuwa się kolejne pytanie. Ekran podłączać do uziemienia z jednej, czy z obu stron?

Z ilu stron uziemiać ekran?

Rozpatrując ekran kabli i przewodów teleinformatycznych z punktu widzenia ochrony odgromowej (również przepięć, które mogą się indukować na wskutek działania LEMP), ekran musi posiadać ciągłość galwaniczną (musi posiadać przejście elektryczne), i musi być podłączony do uziemienia przynajmniej z dwóch stron.

Tylko tak uziemiony ekran umożliwia zmniejszenie sprzężeń indukcyjnych i pojemnościowych mogących wystąpić w danym obwodzie.

Z ilu stron uziemiać ekran? Zalecany, obustronny sposób podłączenia ekranu do uziemienia. Ekran nie połączony z uziemieniem nie zapewnia ochrony przed sprzężeniem indukcyjnym i pojemnościowym

Ważne, aby uziemienia były właściwie wykonane (aby miały ten sam potencjał), tak, aby przez ekran nie płynęły prądy wyrównawcze.

W przypadku, gdy zachodzi obawa, że przez ekran będą przepływać prądy wyrównawcze, można zastosować jednostronne pośrednie uziemienie ekranu. Celem takiego połączenia jest spełnienie wymogów kompatybilności elektromagnetycznej EMC, a jednocześnie unikniecie przepływu prądów wyrównawczych.

W takim przypadku z jednej strony stosuje się bezpośrednie uziemienie ekranu do lokalnej szyny wyrównania potencjałów, z drugiej strony ekran podłącza się do systemu wyrównania potencjałów za pomocą iskiernika (podłączenie pośrednie).

Obustronne (bezpośrednie i pośrednie) podłączenie ekranu do uziemienia

Takie połączenie w pewnym stopniu zapewnia ochronę przed pojemnościowymi polami zakłócającymi, lecz nie chroni przed indukcją elektromagnetyczną, która może wystąpić przy oddziaływaniu prądu piorunowego.

Zwłaszcza w starszych instalacjach zdarza się, że część instalacji nie jest już sprawna, lub nie posiada oczkowej sieci połączeń wyrównawczych. Z powodu wielokrotnego uziemienia ekranów może dochodzić w takiej sytuacji do zakłóceń. Różnice potencjałów różnych instalacji uziemiających w budynku mogą spowodować przepływ prądów wyrównawczych o niskiej częstotliwości (n x 50 Hz) i nakładających się na nie przepięć przejściowych. Przy tym natężenie prądu może osiągnąć wartość kilku amperów, co w przypadkach ekstremalnych może doprowadzić do zapłonu kabli. Ponadto może dochodzić do zakłóceń sygnału wskutek przesłuchu, jeżeli częstotliwość sygnału leży w podobnym obszarze częstotliwości co sygnał zakłócający.

Źródło: Dehn – Poradnik ochrony odgromowej. Wydanie pierwsze.

Przykładem wyżej omawianego zagadnienia może być sytuacja z telewizją kablową. Wkładając wtyczkę antenową do TV czasem „kopie”. Wynika to z różnic potencjałów między miejscem, gdzie jest zainstalowany wzmacniacz antenowy sieci kablowej a miejscem, gdzie jest podłączony telewizor. Prądy wyrównawcze w TV kablowej mogą przekraczać wartość 10 A.

Z punktu widzenia ochrony przeciwprzepięciowej, jakość ekranu zastosowanego w kablach lub przewodach teletechnicznych jest kluczowa i ma duży wpływ na decyzje o koniecznej liczbie punktów uziemień ekranu kabla lub przewodu. W niektórych przypadkach, może okazać się, że w celu uzyskania właściwego działania ekranującego projektant nakaże wykonywanie uziemienia nawet co 10 m.

Osoby, które poszukują szczegółowej wiedzy na temat układania okablowania teleinformatycznego odsyłam do normy PN-EN 50174 w której znajdziemy zapis:

Ekran powinien być ciągły od nadajnika do odbiornika.
Podczas planowania instalacji powinien być brany pod uwagę skutek, jaki ma uziemienie ekranu okablowania na wydajność elektromagnetyczną ekranowanego okablowania. Niezależnie od ekranowania, dla zapewnienia bezpieczeństwa:

a) w przypadkach gdy ekran jest uziemiony jedynie z jednego końca, efektywność ekranowania dla pól elektromagnetycznych niskich częstotliwości zależy od wydajności ekranu kabla;
b) w przypadkach gdy ekran jest uziemiony na obydwu końcach, zapewniona jest dodatkowa wydajność ekranowania pól elektromagnetycznych wysokich częstotliwości.

UWAGA 1 Podłączenie urządzeń do zainstalowanego ekranowanego okablowania, które zostało uziemione tylko z jednego końca, może powodować, że system jest uziemiony z obydwu końców (chodzi o sytuacje, gdy w danym urządzeniu gniazdo lub wtyk jest wewnętrznie podłączone do uziemienia – dopisek autora).

Źródło: PN-EN 50174

Podsumowanie pytania: Z ilu stron podłączać ekran do uziemienia?

Większość instalatorów wie, że ekran kabla lub przewodu należy podłączyć do uziemienia, natomiast szczątkowa wiedza z zakresu kompatybilności elektromagnetycznej EMC, brak projektów i całościowego spojrzenia na obiekt oraz zainstalowane w nim instalacje powoduje, że w praktyce popełnianych jest bardzo dużo błędów. Dodatkowo chaos informacyjny wprowadza błędnie tłumaczona, lub nierzetelnie przygotowywana dokumentacja producentów różnych urządzeń (szczególnie dotyczy to producentów, którzy oferują tylko pojedyncze elementy, jakie podłączać można do innych rozbudowanych systemów). Należy również pamiętać, że w dokumentacji danego urządzenia producent często podaje wymogi techniczne, które umożliwiają prawidłową pracę danego urządzenia, ale nie uwzględniają ochrony przeciwprzepięciowej. To do obowiązków projektanta należy zapoznanie się z obiektem, planowanymi instalacjami i urządzeniami a następnie na  dobraniu właściwych środków ochrony w tym okablowania i zabezpieczeń przeciwprzepięciowych.

Z życia wzięte

Zagadnienie obustronnej konieczności podłączania do uziemienia ekranów omawiałem z kilkoma instalatorami, którzy specjalizują się w montażu systemów inteligentnego domu. Początkowo byli mocno zaskoczeni i twierdzili nawet że nie da się tego wykonać, lecz po omówieniu zagadnienia dochodzili do wniosku, że wykonując kolejne instalacje będą zamawiać u projektantów projekty z rozrysowanymi trasami prowadzenia kabli i przewodów, z szczególnym uwzględnieniem doprowadzenia dodatkowych przewodów pomiędzy szyną wyrównania potencjałów a np. miejscem montażu centralnego ekranu z wizualizacją domu, lub do elektronicznych klawiszy sterujących funkcjami domu.

Kolejnym zagadnieniem związanym z ekranami kabli i przewodów teleinformatycznych jest ich przekrój.

Jaki powinien być minimalny przekrój ekranu?

Jeśli ekran kabla lub przewodu ma mieć możliwość odprowadzenia części prądu pioruna, jego konstrukcja (przekrój minimalny) musi mieć odpowiedni przekrój wyliczony przez projektanta.

W celu dokonania właściwych obliczeń, projektant posługuje się wzorem:

Jaki powinien być minimalny przekrój ekranu? Wzór

W którym:

Scmin – minimalny przekrój ekranu kabla
Uw – napięcie wytrzymywane systemu lub kabla (decyzje podejmuje projektant po uwzględnieniu miejsca w którym ekran się kończy w stosunku do np. urządzenia końcowego)
Lc – długość kabla
pc – rezystywność ekranu (patrz tabela poniżej)
If – przepływający prąd piorunowy, który można obliczyć na podstawie normy PN-EN 62305-1. W uproszczeniu, elementy przyłączeniowe ekranów często testuje się prądem 10 kA o kształcie 10/350 μs, więc wartość tą można uznać za maksymalną.

Poniższa tabela podaje rezystywność materiałów najczęściej stosowanych jako ekrany kabli lub przewodów teletechnicznych:

Materiał ekranu pc In Ωm
miedź 17,241 * 10-9
aluminium  28,264 * 10-9
ołów  214 * 10-9
stal  138 * 10-9

Ponieważ w omawianym wzorze jedną ze zmiennych jest długość kabla / przewodu, wiec każdorazowo obliczeń należy dokonywać w stosunku do konkretnego przypadku. Po dokonaniu właściwych obliczeń, projektant dobiera kabel lub przewód o odpowiednim przekroju ekranu.

Uwaga!

Jeśli w projekcie wpisany jest konkretny rodzaj kabla lub przewodu ekranowanego, podczas zakupów (zamiany na inny aktualnie dostępny lub tańszy produkt) należy porównać nie tylko ogólnie dostępne dane techniczne (często sprzedawca podaje zamiennik handlowy co nie oznacza zamiennika pod względem technicznym), lecz np. materiał z jakiego wykonany jest ekran, przekrój ekranu, czy gęstość oplotu.

Taka zamiana (bez oznaczenia w projekcie) w przyszłości może stać się podstawą do odmowy wypłaty odszkodowania, o czym pisałem w artykule: Instalacja elektryczna, a ubezpieczenie domu.

Ciekawostka

Nie znalazłem producenta kabli i przewodów teleinformatycznych lub sygnałowych, który w ogólnie dostępnych katalogach lub kartach katalogowych produktów podaje przekrój ekranu. Większość producentów posiada takie informacje, lecz udostępnia je dopiero na zapytanie dotyczące konkretnego kabla lub przewodu.

Skoro mamy już odpowiednio dobrany kabel lub przewód teleinformatyczny, warto zastanowić się czy istnieją jakieś wytyczne dotyczące sposobu układania tych przewodów np. w korytkach kablowych?

Jak prowadzić kable i przewody w korytach i kanałach kablowych?

Dość często pojawia się pytanie w jakiej odległości od siebie prowadzić kable i przewody zasilające w stosunku do kabli i przewodów teleinformatycznych.

Na to pytanie nie ma jednoznacznej odpowiedzi.

To, że ułożone koło siebie przewody wzajemnie na siebie oddziaływają jest potwierdzone. Kwestia odległości pomiędzy przewodami lub kablami dotyczy konkretnego przypadku, w którym poziom zakłóceń jest na tyle duży, że wpływa na jakość przesyłanego sygnału.

Ponieważ bardzo wiele różnych czynników ma wpływ na opisywane zagadnienie, zgodnie z zapisami Normy PN-EN 50174-2, przyjmuje się, że na odcinkach poniżej 35 m najczęściej nie jest wymagane zachowanie odstępu separacyjnego. Taka sytuacja będzie dotyczyć większości mieszkań i domów jednorodzinnych, o ile ułożenie oprzewodowania zostało odpowiednio zaplanowane i zoptymalizowane pod względem zagadnień dotyczących ochrony przeciwprzepięciowej.

Jednak jakie zachować odległości pomiędzy prowadzonymi przewodami lub kablami, gdy długość danej trasy przekracza 35 m, lub gdy poziom zakłóceń jest na tyle duży, że wpływa na inne ułożone obwody teletechniczne.

Klasa izolacji z tabeli 3 normy PN-EN 50174-2 Izolacja bez barier elektromagnetycznych Kanały kablowe (korytka) stosowane do układania tras kablowych
Otwarty metalowy kanał kablowy (korytko bez pokrywy) Metalowy, perforowany kanał kablowy (korytko z pokrywą) Lity metalowy kanał kablowy np. rura stalowa.
Wydajność ekranu w zakresie częstotliwości 0 MHz – 100 MHz. Taką wydajność ekranu można uzyskać w stalowym korytku (bez pokrywy) o grubości blachy mniejszej niż 1 mm i/lub 20 % powierzchni równomiernie perforowanej Wydajność ekranu w zakresie częstotliwości 0 MHz – 100 MHz. Taką wydajność ekranu można uzyskać w stalowym korytku z pokrywą o grubości blachy nie mniejszej niż 1 mm i najwyżej 20 % powierzchni równomiernie perforowanej. Górna powierzchnia instalowanych kabli musi leżeć przynajmniej 10 mm poniżej dolnej krawędzi bariery. Wydajność ekranu w zakresie częstotliwości 0 MHz – 100 MHz. Taką wydajność ekranu można uzyskać w stalowej rurze o grubości ścianki 1,5 mm.
d 10 mm 8 mm 5 mm 0 mm
c 50 mm 38 mm 25 mm 0 mm
b 100 mm 75 mm 50 mm 0 mm
a 300 mm 225 mm 150 mm 0 mm
Skrócone dane z tabeli 4 Normy PN-EN 50174-2

Należy pamiętać, że w przypadku prowadzenia kabli i przewodów teleinformatycznych w metalowych trasach kablowych, należy zadbać o zachowanie ich ciągłości elektrycznej i możliwie często przyłączać ich ekrany do systemu wyrównania potencjałów znajdującego się w obiekcie. Ważne aby, połączenia miały niską impedancję, i minimalna liczba przyłączeń wynosiła dwa, czyli na początku i na końcu trasy kablowej.

Poniżej przedstawiam trzy sposoby układania kabli i przewodów w korytach kablowych. Z doświadczenia wiem, że pierwszy z lewej, jest sposobem który najczęściej widuję na różnych obiektach. Czasami pierwotnie po oddaniu budynku do eksploatacji widziałem kable i przewody ułożone tak, jak pokazałem na grafice pierwsza z prawej strony, lecz po kilku latach gdy odwiedzam obiekt najczęściej w ramach rozbudowy, przebudowy i innych zmian robionych przez różne firmy otrzymujemy sytuację przedstawioną na samym początku (pierwsza z lewej).

Sposoby układania kabli i przewodów w korytkach kablowych

Osoby szerzej zainteresowane zagadnieniem doboru i układania kabli teleinformatycznych odsyłam do poradnika: Jak dobrać i ułożyć kable i przewody teleinformatyczne? Rozdział Zasady układania kabli teleinformatycznych.

O kablach i ekranach napisałem już sporo, a co z ogranicznikami przepięć?

Jak podłączyć do uziemienia zabezpieczenie przeciwprzepięciowe torów sygnałowych?

Podłączając do systemu wyrównania potencjałów teletechniczne zabezpieczenia przeciwprzepięciowe, należy używać przewodów o odpowiednim minimalnym przekroju. To zagadnienie było już w tym artykule omawiane w rozdziale połączenia wyrównawcze.

Należy zwrócić uwagę, że część teletechnicznych zabezpieczeń przeciwprzepięciowych jest podłączana do systemu wyrównania potencjałów za pomocą szyny montażowej (TH lub TS standardu 35 mm), która z systemem uziemienia podłączona jest poprzez uziemiającą złączkę szynową np. 283-907 do której możemy podłączyć przewód o przekroju do 16 mm2.

Wago złączka szynowa 2-przewodowa PE 16mm2 żółto-zielona 283-907

Dokonując uziemienia szyny montażowej za pomocą złączek szynowych należy zwrócić uwagę na spodziewane prądy udarowe, a co za tym idzie właściwy dobór przekroju szyny montażowej.

Właściwy przekrój szyny montażowej używanej w rozdzielnicach zależy między innymi od materiału z jakiego szyna jest wykonana (stal, aluminium miedź).

Powszechnie wykorzystuje się szyny montażowe jako zbiorcze szyny PE. Należy przy tym zachować maksymalne obciążenie prądowe.

Zgodnie z EN 60947-7-2 [VDE 0611, część 3] stalowe szyny montażowe nie mogą być stosowane jako szyny zbiorcze PEN (PEN = przewód ochronny i neutralny).

Szyna montażowa  Nr. katalogowy Natężenie prądu Odpowiednik przewodu miedzianego
TS 35 x 7,5 (stal) z perforacją 210-112 76 A 16 mm2
bez perforacji 210-113
TS 35 x 15 (stal) gr. 1,5 mm 210-114 125 A 35 mm2
gr. 2,3 mm 210-118
TS 35 x 7,5 (aluminium) bez perforacji 210-196 76 A 16 mm2
TS 35 x 15 (miedź) gr. 2,3 mm 210-198 309 A 150 mm2
Prąd w odniesieniu do szyn o długości 1 m

Źródło: katalog Wago.

Aby teletechniczne ograniczniki przepięć zapewniały właściwy sposób ochrony muszą być prawidłowo wpięte w system wyrównania potencjałów. Warto wiedzieć, że nie wystarczy podłączyć do uziemienia samego ogranicznika przepięć, lecz bardzo ważne jest aby również chronione urządzenie było odpowiednio wpięte w system wyrównania potencjałów.

Przeanalizujmy poniższe przykłady, w których zabezpieczenie przeciwprzepięciowe podłączone jest do systemu wyrównania potencjałów np. poprzez uziemioną szynę montażową, lub inny zacisk dzięki któremu punkt rozdziału przewodu ochronnego jest bardzo blisko zabezpieczenia przeciwprzepięciowego.

Prawidłowy sposób podłączenia ogranicznika przepięć z systemem uziemienia

Na prawidłowy sposób podłączenia zabezpieczenia przeciwprzepięciowego do chronionego obwodu ma wpływ miejsce podłączenia przewodu PE chronionego urządzenia. Na poniższym schemacie pokazany jest prawidłowy sposób podłączenia przewodu PE, w którym przewód ochronny doprowadzony jest najpierw do zabezpieczenia przeciwprzepięciowego, a następnie prowadzony jest do chronionego urządzenia.

Miejscem rozgałęzienia nie musi być sam zacisk w ograniczniku przepięć, ale ważne, aby punkt podziału był jak najbliżej ogranicznika przepięć (może to być np. złączka szynowa 289-907).

W takim wypadku należy zwrócić uwagę, że indukcyjność (L) oraz rezystancja (R) przewodu uziemiającego nie mają wpływu na napięcie resztkowe (Ur) ogranicznika przepięć. Dzieje się tak, ponieważ napięcie resztkowe jest równe napięciowemu poziomowi ochrony (Up) ogranicznika przepięć.

Prawidłowy sposób podłączenia do systemu uziemienia zabezpieczeń przeciwprzepięciowych

Zwróćmy uwagę na drugi często stosowany układ połączeń. Od prawidłowego układu połączeń różni się tylko jednym dodatkowym podłączeniem do systemów wyrównania potencjałów.

Najczęściej popełniany błąd przy podłączaniu ograniczników przepięć do chronionego urządzenia

Układ połączeń jest bardzo zbliżony do wyżej omawianego prawidłowego połączenia, ale w tym wypadku dodatkowe połączenie chronionego urządzenia z systemem wyrównania potencjałów psuje ochronę jaką zapewnia ogranicznik przepięć i pomimo zastosowania zabezpieczenia przeciwprzepięciowego chronione urządzenie może się uszkodzić.

Poprzez dodatkowe połączenie chronionego urządzenia do systemu wyrównania potencjałów, przepięcie uzyskuje dodatkową drogę jaką może dostać się do systemu uziemienia co wiąże się z innym rozkładem napięć w rozpatrywanych obwodach.

W omawianym przypadku, indukcyjność (L) oraz rezystancja (R) przewodu mają niewielki wpływ na napięcie resztkowe Ur, pod warunkiem, że połączenie ma niską impedancję.

Ur = Up + Uv.

Najczęstszy sposób podłączenia do systemu uziemienia zabezpieczeń przeciwprzepięciowych

Kolejny omawiany układ połączeń jest również błędny, i różni się od przedstawionego sposobem podłączenia do systemu uziemienia ogranicznika przepięć i chronionego urządzenia.

Zły sposób podłączenia ogranicznika przepięć i chronionego urządzenia do systemu wyrównania potencjałów

Poważnym błędem skutkującym bardzo mocnym pogorszeniem ochrony przeciwprzepięciowej jest osobne połączenie zabezpieczenia przeciwprzepięciowego, i osobne połączenie chronionego urządzenia z systemem wyrównania potencjałów (szyną wyrównania potencjałów). W takim wypadku indukcyjność (L) i rezystancja (R) przewodu obniżają napięcie resztkowe (Ur). Można przedstawić to wzorem:

Ur = Up + UL + URBłędny sposób podłączenia do systemu uziemienia zabezpieczeń przeciwprzepięciowych

Jak widać sposób podłączenia przewodu ochronnego PE, do urządzenia chronionego przez zabezpieczenie przeciwprzepięciowe może mieć wpływ na napięcie resztkowe i rzeczywisty napięciowy poziom ochrony danego urządzenia.

Dla lepszego zrozumienia zagadnienia dokonajmy kilku obliczeń.

Przykład obliczeniowy

Przyjmijmy założenie, że w budynek uderza piorun. Prąd wyładowania piorunowego ma kształt 10/350 µs i dla poziomu III i IV wynosi 100 kA. Prąd piorunowy rozpływa się po przewodzących częściach instalacji więc do analizowanego przez nas ogranicznika przepięć DPA M CLE RJ45B 48 nr. ref. 929 121 dociera część prądu pioruna o wartości 20 kA i kształcie 8/20 µs.

Na poniższym rysunku przedstawiłem układ połączeń dla którego będą zrobione obliczenia.

Przykład obliczeniowy sposób podłączenia do systemu uziemienia zabezpieczeń przeciwprzepięciowych

W celu wyliczenia rzeczywistego napięcia panującego na chronionym urządzeniu należy obliczyć spadek napięcia na przewodzie PE (Uv), a wartość napięciowego poziomu ochrony ogranicznika przepięć odczytać z dokumentacji zabezpieczenia przeciwprzepięciowego. W omawianym przypadku wykorzystamy wzór:

Ur = Up + Uv

Aby obliczyć spadek napięcia Uv skorzystamy z wzoru:

Obliczanie spadków napięć na odcinku przewodu - wzór

Dane do obliczeń:

Długość przewodu PE = 10 m

Ljednostkowa = 1 µH/m (indukcyjność przewodu)

di/dt – szybkość narastania prądu udarowego:

    • 10/350 µs 100 kA szybkość narastania prądu udarowego di/dt wynosi 10 kA/µs.
    • 8/20 µs 20 kA szybkość narastania prądu udarowego di/dt wynosi 2,5 kA/µs.

Dla udaru 20 kA o kształcie narastania zbocza 8/20 µs, wartość di/dt 2,5 kA/µs spadek napięcia Uv wynosi 25 kV.

Uv = 10 m * 1 µH/m * 2,5 kA/µs = 25 kV

Ponieważ przyjęliśmy założenie, że do ogranicznika przepięć dociera część prądu pioruna o wartości 20 kA i pomiędzy ogranicznikiem przepięć a uziemieniem jest podział przewodu PE, więc nastąpi w nim rozpływ prądu udarowego I1 na prądy I2 oraz I3.

Do dalszych obliczeń interesuje nas wartość prądu I3, który obliczymy dokonując założenia, że prądy I2 oraz I3 mają takie same wartości.

I1 = I2 + I3

I1 = 20 kA

I2 = I3 = 10 kA

Ponieważ prąd udarowy I3 wynosi 10 kA wiec dla przebiegu o kształcie 8/20 µs wartość  jest równa 1,25 kA/µs.

W celu obliczenia spadku napięcia Uv na przewodzie PE o długości 10 m podstawmy wartość 1,25 kA/µs do wcześniej omawianego wzoru:

Uv = 10 m * 1 µH/m * 1,25 kA/µs = 12,5 kV

Jak wynika z obliczeń, jeśli długość przewodu PE (patrz powyższy rysunek) wynosi 10 m, to spadek napięcia Uv będzie miał wartość 12,5 kV.

 

Skoro mamy obliczoną wartość Uv równą 12,5 kV, to korzystając z wzoru Ur = Up + Uv, możemy obliczyć napięcie Ur panujące na chronionym urządzeniu.

Brakującą wartość Up odczytamy z dokumentacji ogranicznika przepięć DPA M CLE RJ45B 48 nr. ref. 929 121. W zależności od przyjętych punktów odniesienia napięciowy poziom ochrony omawianego zabezpieczenia przeciwprzepięciowego Up wynosi:

Napięciowy poziom ochrony linia-linia przy In C2 (UP) ≤ 180 V
Napięciowy poziom ochrony linia-PG przy In C2 (UP) ≤ 500 V
Napięciowy poziom ochrony para-para przy In C2 (PoE) (UP) ≤ 600 V
Napięciowy poziom ochrony linia-linia przy 1 kV/µs C3 (UP) ≤ 180 V
Napięciowy poziom ochrony linia-PG przy 1 kV/µs C3 (UP) ≤ 500 V
Napięciowy poziom ochrony para-para przy 1 kV/µs C3 (PoE) (UP) ≤ 600 V

Dalszych obliczeń nie będę kontynuował, lecz chciałbym zwrócić uwagę, co stanie się jeśli zmniejszmy długość przewodu PE z 10 do 1 m. Po podstawieniu do wyżej omawianego wzoru i dokonaniu ponownych obliczeń:

Uv = 1 m * 1 µH/m * 1,25 kA = 1,25 kV

Otrzymujemy dziesięciokrotnie mniejszy spadek napięcia (z 12,5 kV na 1,25 kV). 

Wykorzystując wzór: Ur = Up + Uv zachęcam do dokonania własnych obliczeń.

Jak widać na podstawie obliczeń, „niewinna” zmiana długości przewodu PE ma kolosalny wpływ na wartość spadku napięcia Uv co przekłada się na napięcie Ur panujące na chronionym urządzeniu.

W uproszczeniu, długość przewodu PE decyduje, czy w przedstawionym na rysunku układzie połączeń ochrona przeciwprzepięciowa będzie skuteczna.

Tym przykładem chciałbym ponownie przypomnieć, jak ważne jest wykonywanie instalacji elektrycznej według projektu, który obejmuje również trasy prowadzenia kabli i przewodów, oraz jak dużą odpowiedzialność bierze na siebie osoba, która dokonuje zmian bez wcześniejszego uzgodnienia z projektantem (podejmuje ryzyko odmowy wypłaty ewentualnego odszkodowania).

W tym momencie mamy już omówione sporo zagadnień dotyczących teletechnicznych zabezpieczeń przeciwprzepięciowych i w dalszej części artykułu będę opisywał zabezpieczenia konkretnych standardów sygnałów stosowane w szeroko pojętych systemach automatyki domowej zwanej systemami  Inteligentnego Domu, Inteligentnego Budynku lub Smart Home.

W tym miejscu zadam pytanie:

Czy w jednej instalacji można stosować zabezpieczenia przeciwprzepięciowe różnych producentów?

Takie działanie jest możliwe, chociaż nie jest zalecane, a dokonując takiego zestawienia instalator lub projektant bierze na siebie odpowiedzialność za poprawne działanie kompletnego systemu. Chodzi o koordynację energetyczną pomiędzy ogranicznikami przepięć. Producenci nie chcą brać odpowiedzialności za współpracę ich ogranicznika z ogranicznikiem konkurencyjnej firmy. Jeśli już istnieje konieczność stosowania w jednej instalacji zabezpieczeń przeciwprzepięciowych różnych producentów, to doboru ograniczników przepięć powinien dokonać projektant dysponujący dużym doświadczeniem i specjalizujący się w zagadnieniach ochrony przeciwprzepięciowej.

Ciekawostka

W sprzedaży spotkać można ograniczniki przepięć w postaci listew zasilających, którym towarzyszą hasła marketingowe o wieczystej gwarancji, lub zwrocie kosztów za podłączony do nich, i uszkodzony przez przepięcie sprzęt. Sumy gwarantowane (i tu przeważnie padają dość wysokie kwoty w Euro), ale warto sprawdzić szczegóły. Czy ktoś słyszał, aby komuś coś zapłacili? Częściej słyszymy … uszkodziło się … walczę o odszkodowanie … i cisza. Bo nic nie udało się dostać.

Najczęściej „gwarancja, lub odszkodowanie” ma dość rygorystyczne warunki związane z kompletną i dobrze zaprojektowaną (przez projektanta) ochroną przeciwprzepięciową wykonaną na produktach wskazanego producenta.

I tu dochodzimy do sedna zagadnienia. W polce tak rzadko wykonuje się kompletne projekty, że producenci praktycznie bez ponoszenia większego ryzyka mogą obiecać praktycznie wszystko. W razie wypadku, bez większego problemu udowodnią, że instalacja została wykonana niezgodnie z zapisami gwarancji, przez co wypłata odszkodowania nie jest możliwa.

Wracając do tematu zabezpieczeń przeciwprzepięciowych, warto zadać pytanie:

Czy w „teleinformatycznym” ograniczniku przepięć ważne jest od której strony podepniemy przewody?

Teleinformatyczne ograniczniki przepięć wpinane są w chroniony obwód szeregowo (przy obwodach zasilania ograniczniki przepięć podłączane są równolegle). W związku z tym, bardzo ważne jest z której strony do ogranicznika przepięć może dojść przepięcie. Ważne jest jak go podłączymy, często można spotkać się z opisami podłączenia jako strefa nie chroniona i chroniona.

Zwróćmy uwagę na poniższe przykładowe schematy dotyczące budowy wewnętrznej ograniczników przepięć.

Wyraźnie widać, że ich budowa wewnętrzna nie jest symetryczna. Od strony wejścia posiadają elementy (najczęściej iskierniki), które muszą być ustawione we właściwej kolejności w stosunku do źródła przepięcia, aby skutecznie zadziałać i przyjąć większe udary. Jeżeli ogranicznik przepięć podłączymy odwrotnie, może nie przenosić sygnału roboczego, nie zadziała tak jak powinien i nie ochroni urządzenia, dla którego został użyty. Często właściwy sposób podłączenia zabezpieczenia przeciwprzepięciowego wymuszany jest przez producentów ograniczników przepięć poprzez zastosowanie wtyczek męskich lub żeńskich, które uniemożliwiają lub bardzo utrudniają niewłaściwe połączenie.

Dehn wewnętrzna budowa ogranicznika przepięć Dehn UGKF BNC 929010 Dehn budowa wewnętrzna ogranicznika przepięć Dehn DPI ME 24N A2G 929921
Dehn budowa wewnętrzna zabezpieczenia przeciwprzepięciowego Dehn BVT TC 1 918411 Dehn budowa wewnętrzna zabezpieczenia przeciwprzepięciowego BXT 920 3

Na podstawie omówionych już w tym artykule zagadnień, wiadomo, że ochrona przeciwprzepięciowa układów teleinformatycznych nie jest tak prosta, jak mogłoby się wydawać. Zastanówmy się jak właściwie dobrać skuteczny ogranicznik przepięć?

Jak dobrać zabezpieczenie przeciwprzepięciowe do teleinformatyki?

Projektant dobierając teleinformatyczne zabezpieczenie przeciwprzepięciowe (ogranicznik przepięć) powinien brać pod uwagę:

  • właściwą strefę LPZ (jeśli występuje przejście pomiędzy pomieszczeniami),
  • wartość energii jaka ma zostać odprowadzona do systemu uziemienia przez zabezpieczenie przeciwprzepięciowe,
  • miejsca instalacji zabezpieczeń przeciwprzepięciowych,
  • odporność urządzeń końcowych na przepięcia,
  • konieczność ochrony przed przepięciami zarówno symetrycznymi jak i niesymetrycznymi,
  • wymogi jakie stawia chroniony system / urządzenie np. częstotliwość przesyłanego sygnału, rodzaj chronionego portu, toru transmisji, kabla,
  • dopasowanie zabezpieczenia przeciwprzepięciowego, do warunków w jakich to zabezpieczenie będzie zamontowane,
  • zgodności z właściwymi normami.

Warto wspomnieć, że najczęściej występują przepięcia niesymetryczne zwane również jako przepięcia wzdłużne (pomiędzy żyłą sygnałową a ziemią), rzadziej spotykane są przepięcia poprzeczne (pomiędzy żyłami sygnałowymi) zwane również przepięciami symetrycznymi.

Jak widać, dobór właściwego zabezpieczenia przeciwprzepięciowego systemów teleinformatycznych nie jest prosty, a ponieważ wybór projektantów często pada na szeroki asortyment produktów Dehn w dalszej części artykułu przedstawię przykłady rozwiązań w oparciu o tego producenta.

Ponieważ oferta produktowa Dehn jest bardzo szeroka, o pomoc w doborze produktów poprosiłem doradców technicznych Dehn.

Długo zastanawiałem się, w jaki sposób omówić konkretne rozwiązania, jaki produkt i gdzie użyć? Nie znalazłem uniwersalnego rozwiązania. Każda instalacja jest inna, różni się nie tyle podłączonymi urządzeniami co strefami LPZ, użytymi przewodami i wymaganiami użytkowników. W związku z tym postanowiłem przedstawić i omówić najczęściej stosowane produkty, a właściwego dobru dokona projektant.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe – od czego zacząć?

W uproszczeniu, dobierając zabezpieczenie przeciwprzepięciowe należy kierować się zasadą doboru ogranicznika przepięć do danego sygnału, a następnie z dostępnych produktów wybrać ograniczniki z klasą prób:

  • D1, gdy istnieje zagrożenie prądem piorunowym (strefy: LPZ 0A i LPZ 0B),
  • C2 i C1, gdy istnieje zagrożenie przepięciami indukowanymi lub łączeniowymi (strefy: LPZ 1 i LPZ 2).

Np.: gdy przechodzimy kablami z podwórka do budynku stosujemy zabezpieczenie przeciwprzepięciowe D1, D2, a jeśli przejścia są wewnątrz budynku stosujemy C1, C2.

Ważne jest również zapewnienie właściwej koordynacji energetycznej, czyli każdy kolejny ogranicznik przepięć przyjmuje określoną część energii przepięcia. Dzięki temu żaden ogranicznik przepięć nie jest przeciążony. Jeśli ograniczniki przepięć są źle skoordynowane lub jest brak koordynacji to może dojść do uszkodzenia słabszego elementu co skutkować będzie brakiem skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej. Bardzo często popełnianym błędem jest wstawianie tylko jednego ogranicznika przepięć na wejściu do budynku. Zapominamy o zagrożeniu powstałemu w wyniku indukowania się przepięć i wzajemnego wpływu urządzeń i instalacji na siebie. Minimum jakie zawsze powinno być zamontowane to dwa ograniczniki przepięć. Jeden na wejściu do budynku, i drugi na wejściu chronionego urządzenia.

Chodzi o sytuacje, w których rozległość obiektu w którym mamy nasz sprzęt jest większa niż typowe mieszkanie M3, i gdy obwód wejściowy chronionego urządzenia wymaga dokładniejszej ochrony niż może zapewnić pojedynczy ogranicznik przepięć, którego budowa oparta jest o iskiernik. W takim przypadku należy zastosować kolejny ogranicznik przepięć, którego budowa oparta jest o elementy półprzewodnikowe np. diody lub warystory, a który musi być skoordynowany energetycznie z poprzedzającym go iskiernikowym ogranicznikiem przepięć.

Elementami zapewniającymi właściwą koordynację są najczęściej odpowiednio dobrane i umieszczone przez producenta wewnątrz ogranicznika przepięć rezystory, lub narzucona przez producenta odległość pomiędzy kolejnymi ogranicznikami przepięć. Odległość ta liczona jest po długości kabli i przewodów (chodzi o wykorzystanie rezystancji i indukcyjności kabli lub przewodów).

Brak uwzględnienia powyższych zasad powoduje, że ochrona przeciwprzepięciowa urządzeń teletechnicznych jest nie skuteczna. I możemy się zetknąć z powiedzeniem „spaliło się zgodnie z normą” … spaliło się bo pominęliśmy jedno zabezpieczenie przeciwprzepięciowe lub oszczędziliśmy, bo po co w ogóle dawać ogranicznik przepięć.

W związku z powyższym postanowiłem omówić najczęściej spotykane w budownictwie biurowym i mieszkaniowym (w tym systemach inteligentnego domu) standardy sygnałów teletechnicznych. Do każdego typu sygnału z pomocą doradców Dehn dobrałem ograniczniki przepięć, które można wykorzystać. Aby uniknąć niedomówień, przy każdym zabezpieczeniu przeciwprzepięciowym zamieściłem do pobrania karty katalogowe i instrukcje montażowe danego produktu, dzięki czemu każdy w łatwy sposób może zapoznać się z interesującymi go danymi.

Zanim przejdę do omawiania produktów, przypominam, że nie można zapominać o wymogach prawnych.

Często zabezpieczenie przeciwprzepięciowe, poza zapewnieniem skutecznej ochrony musi również posiadać odpowiednie deklaracje zgodności lub certyfikaty (warto o tym pomyśleć jeszcze przed zakupem ogranicznika przepięć). Brak odpowiednich a wymaganych przez inwestora lub obowiązujące prawo dokumentów może skutkować odmową odbioru instalacji, a w efekcie wymianą zabezpieczeń przeciwprzepięciowych na takie, które spełniają wymogi formalno-prawne. Na wskutek powstania strat znacznej wartości ubezpieczyciel może nam wytknąć każde niedociągnięcie, tylko po to by nie zapłacić za szkody.

Uwaga!

Zdarza się, że jeden produkt może być wykorzystany do ochrony różnych sygnałów, wówczas w poniższym zestawieniu umieściłem go kilkukrotnie, tak, aby omawiając dany standard sygnału mieć kompletne dane na temat możliwych do wykorzystania ograniczników przepięć.

Ponieważ w dokumentacji która jest do pobrania występują różne oznaczenia, w ramach przypomnienia proponuję przeanalizować poniższą tabelę.

Przypominam, kategoria:

  • D, to impulsy o dużej energii np. część prądu piorunowego (dla ułatwienia możemy odnieść analogie do zasilania, SPD Typu 1),
  • C, to impulsy szybko narastające, ale o niewielkiej energii (dla ułatwienia możemy odnieść analogie do zasilania, SPD Typu 2).
Kategoria Impuls napięciowy Impuls prądowy Minimalna liczba impulsów
D1 ≥ 1 kV 0,5 kA, 1 kA lub 2,5 kA 10/350 μs 2
C3 ≥ 1 kV, 1 kV/μs 10 A, 25 A lub 100 A, 10/1000 μs 300
C2 2 kV, 4 kV lub 10 kV, 1,2/50 μs 1 kA, 2 kA lub 5 kA, 8/20 μs 10
C1 0,5 kV lub 1 kV, 1,2/50 μs 0,25 kA lub 0,5 kA, 8/20 μs 300
Na podstawie PN-EN 61643-21

Ponieważ zabezpieczenia przeciwprzepięciowe są montowane w różnych miejscach (stosowane w różnych środowiskach elektromagnetycznych) muszą być odporne na różne poziomy zakłóceń wywołane przez fale elektromagnetyczne. W związku z tym w normie PN-EN 61000-4-5 zatytułowanej: Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) — Część 4-5: Metody badań i pomiarów — Badanie odporności na udary, zostały określone cztery poziomy probiercze, które generują w znajdujących się w polu działania przewodzących częściach kabli i przewodów zakłócenia.

Poziomy probiercze i odpowiadające im napięcia otwartego generatora impulsów przedstawiają się następująco:

Poziom probierczy Napięcie obwodu otwartego generatora impulsów
1 0,5 kV
2 1 kV
3 2 kV
4 4 kV

W celu ułatwienia analizy kart katalogowych Dehn, które są do pobrania (podlinkowane pod niżej wymienione numery katalogowe produktów), warto zapoznać się z wyjaśnieniem, które producent zamieszcza w swoich katalogach:

Dehn wyjaśnienie oznaczeń katalogowych Przykład prawidłowej koordynacji energetycznej zabezpieczeń przeciwprzepięciowych

Przejdźmy do omówienia zabezpieczeń przeciwprzepięciowych dedykowanych do ochrony teleinformatyki.

Transoptor jako zabezpieczenie przeciwprzepięciowe

Wiele osób zakłada, że ponieważ transoptory zapewniają galwaniczne odseparowanie obwodów, można więc ich użyć jako skutecznych zabezpieczeń przeciwprzepięciowych. Takie zastosowanie transoptora może być skuteczne tylko do niwelowania niewielkich przepięć wzdłużnych. Transoptory nie mają wystarczającej wytrzymałości, aby poradzić sobie z mogącymi wystąpić piorunowymi napięciami udarowymi powyżej 10 kV. Należy pamiętać, że transoptory zadziałają tylko wtedy, gdy nie ma innych połączeń między chronionymi częściami obwodów. Bardzo częsty błąd, to wstawianie transoptorów a zostawianie innego kabla bez żadnej ochrony.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe „internetu”, urządzeń sieciowych RJ-45, zasilanych tradycyjnie lub PoE

Dobierając ogranicznik przepięć do zabezpieczenia „internetu” wykonanego w technologii kabli miedzianych (jeśli zależy nam na utrzymaniu maksymalnej szybkości przesyłanych danych) należy sprawdzić kategorię podłączanego kabla (przyjmując zasadę, że maksymalna prędkość transmisji zależy od zastosowania elementu o najmniejszej przepustowości). W sprzedaży można spotkać produkty, które pomimo podłączenia szybkiego „internetu” w standardzie Ethernet 10/100/1000 Mbps, i tak zestawią najsłabsze połączenie 10 Mbps.

Przykładem takiego produktu „starej generacji” (do prędkości 10 Mbps) z oferty Dehn jest np. 909 320 (to zabezpieczenie rewelacyjnie sprawdzi się do telefonów w technologii ISDN, więc jeśli sprzedawca proponuje je do zabezpieczenia komputera, routera lub innego urządzenia gdzie ważna jest szybkość transmisji świadczy to o braku wiedzy).

Przed dokonaniem wyboru teletechnicznego zabezpieczenia przeciwprzepięciowego sieci Ethernet warto sprawdzić szczegółowe dane techniczne produktów (jeszcze raz zwracam uwagę – ważna jest maksymalna prędkość przy doborze ogranicznika przepięć do sieci LAN), bo w omawianym przykładzie zamiast 909 320, należy wybrać model 909 321.

Przykład doboru zabezpieczeń przeciwprzepięciowych do ochrony standardu RJ-45

W przypadku ochrony przeciwprzepięciowej urządzeń sieci Ethernet należy sprawdzić, czy zabezpieczenie przeciwprzepięciowe może być instalowane w sytuacji, gdy „skrętka komputerowa” wykorzystywana jest również jako przewód zasilający w standardzie PoE (temat rozwinę pod koniec artykułu omawiając często popełniane błędy).

W niektórych instalacjach wymagana jest certyfikacja okablowania strukturalnego (sieci LAN), ważne, aby upewnić się, czy ogranicznik przepięć spełni stawiane przed nim wymagania.

W mojej ocenie wyżej opisane przykłady są wystarczające, że bez szczegółowych danych technicznych dobór odpowiedniego i skutecznego zabezpieczenia przeciwprzepięciowego nie jest możliwy.

Po przeanalizowaniu wszystkich niezbędnych danych projektant z oferty Dehn do ochrony przeciwprzepięciowej sieci Ethernet (również do zasilania PoE) może zastosować:

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPA M CAT6 RJ45S 48 929100 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPA M CAT6 RJ45S 48 929100 Dehn 929 100
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPA M CLE RJ45B 48 929121 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPA M CLE RJ45B 48 929121 Dehn 929 121
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPA M CLD RJ45B 48 929126 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPA M CLD RJ45B 48 929126 Dehn 929 126
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPA CLE IP66 929221 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPA CLE IP66 929221 Dehn 929 221

Kolejnym dość często spotykanym urządzeniem, które warto zabezpieczyć przed przepięciami jest „telefon stacjonarny”. Tą drogą przepięcia łatwo mogą dostać się do naszej instalacji.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe RJ-12 – telefon stacjonarny

Pisząc „telefon stacjonarny” stosuję bardzo duże uproszczenie. W ramach „telefonów” jest przynajmniej kilka różnych standardów (stacjonarny, VOIP, wewnętrzny itp.). Właściwy dobór zabezpieczenia przeciwprzepięciowego możliwy jest dopiero po określeniu wymaganego standardu (typu kabla, gniazdka, do którego „telefon stacjonarny” podłączamy), określeniu strefy LPZ, miejsca instalacji ogranicznika przepięć i czułości chronionego urządzenia.

Kilka przykładowych, często stosowanych rozwiązań przytoczyłem poniżej:

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BD 180 920247 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BD 180 920247 Dehn 920 247
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BVT TC 1 918411 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BVT TC 1 918411 Dehn 918 411
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DBX TC B 180 922220 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DBX TC B 180 922220 Dehn 922 220
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL 10 B 180 FSD 907401 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL 10 B 180 FSD 907401 Dehn 907 401 + 907 422
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL RE 24 907422 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL RE 24 907422 Dehn
Ogranicznik przepięć DRL 10 B 180 FSD 907401 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL 10 B 180 FSD 907401 Dehn 907 401 + 907 445
Ogranicznik przepięć DRL RD 110 907445 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL RD 110 907445 Dehn

Ograniczniki przepięć typu DRL (pokazane powyżej), montuje się w przedstawionej poniżej ramie uziemiającej:

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Rama uziemiająca zabezpieczenia przeciwprzepięciowego EF 10 DRL 907498 Dehn Rama uziemiająca zabezpieczenia przeciwprzepięciowego EF 10 DRL 907498 Dehn 907 498

Kolejnymi „urządzeniami” spotykanymi praktycznie w każdym budynku są anteny. Tą drogą do naszej instalacji lubią przedostawać się przepięcia wywołane bezpośrednim, lub pośrednim wyładowaniem atmosferycznym (bardzo często o tym się zapomina i chroni się TV od strony zasilania zapominając o podłączonych do nich antenach).

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe anten

Instalację antenową wykonuje się poprzez zainstalowanie na dachu lub ścianie budynku anten np. TV-SAT, DVB-T, GSM itp. a następnie sprowadzenia kabli teletechnicznych (antenowych) do wnętrza budynku (z strefy LPZ 0 do LPZ 1). W miejscu wprowadzenia kabli do budynku należy wykonać połączenia wyrównawcze, czyli za pomocą odpowiednich elementów podłączyć do systemu wyrównania potencjałów ekrany wszystkich kabli.

Należy pamiętać, że norma PN-EN 60728-11 szczegółowo określa cztery przypadki w których system antenowy jest:

  • nie uziemiony bezpośrednio, ale podłączony do ekwipotencjalnego systemu połączeń wyrównawczych,
  • uziemiony bezpośrednio, ale podłączony do ekwipotencjalnego systemu połączeń wyrównawczych,
  • podłączony do ekwipotencjalnego systemu połączeń wyrównawczych i podłączony do LPS,
  • nie podłączony do ekwipotencjalnego systemu połączeń wyrównawczych i nie uziemiony bezpośrednio.

W tym opracowaniu nie będę szczegółowo omawiał każdego rozwiązania, lecz zaprezentuję najczęściej spotykane warianty.

UWAGA!
Konieczność podłączenia do systemu wyrównania potencjałów masztów antenowych ma dwa wyjątki. Nie dotyczy instalacji antenowych:

  • zainstalowanych w miejscu o niewielkim zagrożeniu uderzeniem pioruna,
  • o połączeniu wyrównawczym przy progu samouwolnienia ≤ 3,5 mA.

Obowiązuje zasada, że anteny montowane zgodnie z normą PN-EN 60728-11, nie zwiększają prawdopodobieństwa uderzenia pioruna, oraz, że maszty antenowe podłączone do systemu wyrównania potencjałów nie mogą być wykorzystywane jako elementy LPS zewnętrznego (zewnętrznej instalacji piorunochronnej).

Maszt antenowy należy podłączyć do systemu wyrównania potencjałów przewodem miedzianym o przekroju nie mniejszym niż 4 mm2 (pod warunkiem, że przewód jest zabezpieczony przed uszkodzeniami mechanicznymi).

Najczęściej spotykane jest pięć układów połączeń masztów antenowych z systemem wyrównania potencjału w budynku.

Układ 1

Przyjmijmy założenie, że na budynku jest zainstalowana instalacja odgromowa (LPS zewnętrzny), z zachowaniem minimalnych odstępów izolacyjnych, oraz ekrany przewodów antenowych mają przekroje, które są w stanie odprowadzić część prądu pioruna do systemu wyrównania potencjałów. 

W tym układzie, jak najbliżej miejsca w którym przewody wchodzą do budynku (granica pomiędzy strefami LPZ 0B i LPZ 1) należy zamontować lokalną szynę wyrównania potencjałów i z użyciem odpowiednego osprzętu, który jest w stanie odprowadzić z ekranu części prądu pioruna i sprowadzić ewentualne przepięcie do systemu wyrównania potencjałów. Ważne, aby do tej samej szyny wyrównania potencjałów podłączyć metalowy maszt antenowy. Przewód łączący maszt antenowy z szyną wyrównania potencjałów powinien mieć przekrój nie mniejszy niż 4 mm2.

Np.: W układzie przedstawionym na rysunku poniżej widać przewody wchodzące od strony anteny do budynku. Przekraczają one granicę LPZ 0B i LPZ 1. W tym miejscu ich ekrany, oraz maszt antenowy zostały podłączone do lokalnej szyny wyrównania potencjałów.

Wykonując ten układ połączeń, należy pamiętać o konieczności stosowania ograniczników przepięć (kompletnej ochrony przeciwprzepięciowej od strony zasilania, oraz o konieczności stosowania teletechnicznych zabezpieczeń przeciwprzepięciowych przy urządzeniach końcowych).

Prawidłowy sposób podłączenia masztu antenowego do uziemienia na budynku z instalacją odgromową

Układ 2

Jest to pokazana na rysunku rozbudowana wersja układu 1. W tym rozwiązaniu zamontowane są zabezpieczenia przeciwprzepięciowe zapewniające właściwy poziom ochrony przeciwprzepięciowej. Jak już wielokrotnie wspominałem, albo stosujemy kompletną ochronę …. Albo jej nie ma sensu w ogóle stosować. W związku z tym, jeśli pierwszym urządzeniem do którego są podłączone kable antenowe jest np. multiswitch, to należy go w pełni zabezpieczyć ogranicznikami przepięć. Pominięcie choćby jednego kabla powoduje powstanie braku ochrony pomimo innych ograniczników zainstalowanych obok.

W tym celu jak najbliżej multiswitcha zarówno na wejściu jak i wyjściu przewodów antenowych należy założyć odpowiednio dobrane zabezpieczenia przeciwprzepięciowe. Bardzo ważne, aby podczas podłączania zabezpieczeń przeciwprzepięciowych stosować się do wytycznych producentów (omawiane w tym artykule sposoby podłączania ograniczników przepięć i chronionych urządzeń do systemu wyrównania potencjałów).

Sposób połączenia anten i masztu antenowego z uziemieniem z wykorzystaniem ograniczników przepięć

Układ 3

Na poniższym rysunku przedstawiłem montaż anteny na dachu płaskim. W tym układzie, maszt wraz z anteną należy umieścić w strefie LPZ 0B, która zapewnia ochronę przed bezpośrednim uderzeniem pioruna. Ważne jest, aby zachować właściwy odstęp separacyjny (minimalny odstęp izolacyjny), pomiędzy masztem, anteną i przewodami antenowymi, a elementami instalacji odgromowej.

W omawianym układzie, maszt antenowy, oraz ekrany przewodów antenowych należy włączyć do systemu uziemienia poprzez lokalną szynę wyrównania potencjałów.    

Ponieważ w tym układzie przewody antenowe można włączyć do systemu wyrównania potencjałów na dwa, omawiane powyżej sposoby, nie zaznaczałem ich na poniższej grafice.

Połączenie przewodów antenowych:

Należy pamiętać, aby podczas wykonywania podłączeń w omawianych układach, przestrzegać wszystkich opisanych zaleceń montażowych.

Połączenie z systemem uziemienia masztu antenowego na dachu płaskim

Jeśli stosujemy dach płaski, to z ochroną odgromową wiąże się jeszcze jedno zagadnienie.

Jeśli infrastruktura dachowa ulega zmianom (dokładane są nowe anteny, lub inne elementy np. klimatyzatory, oświetlenie itp.) warto zastanowić się, czy instalacji odgromowej nie wykonać w postaci siatki składającej się z linek rozciągniętych na izolowanych masztach, gdyż wymagane są odstępy separacyjne (minimalny odstęp izolacyjny) o którym pisałem w artykule: Instalacja odgromowa – jak prawidłowo wykonać?

Dzięki temu, pod siatką uzyskujemy powierzchnię na której możemy dowolnie przemieszczać, dokładać lub zmieniać ustawienie elementów które znajdują się w strefie LPZ 0B. Jest to szczególnie istotne, gdy projektujemy budynek wielorodzinny lub gdy poziom samowoli użytkowników może być znaczny. Podczas modyfikacji, należy pamiętać, aby zachować minimalny odstęp separacyjny (zwany również odstępem izolacyjnym) zarówno do siatki, jak i do przewodów odprowadzających.

Również w tym przypadku istnieje konieczność podłączania do systemu wyrównania potencjałów masztów antenowych i wymagane są do stosowania sposoby ochrony poprzez podłączenie przewodów według schematów pokazanych w układzie 1, lub układ 2.

Zalecany sposób połączenia z uziemieniem masztów antenowych na dachu płaskim

Wyjątkiem w którym nie musi się podłączać do systemu wyrównania potencjałów masztu antenowego jest przedstawiony poniżej układ 4.

Układ 4

Zakładamy, iż mamy obiekt w którym antena jest zamontowana:

  • wewnątrz budynku,
  • lub na ścianie bocznej przynajmniej 2 m, poniżej linii dachu i najdalej odstający od ściany budynku element anteny nie przekracza odległości 1,5 m od ściany.

W takim przypadku maszt anteny nie musi być uziemiony, lecz ekran przewodu należy podłączyć do systemu wyrównania potencjałów. Połączenia ekranu z systemem uziemienia należy dokonać jak najbliżej granicy stref LPZ 0B i LPZ 1 (jak najbliżej wejścia kabla antenowego do budynku). Omawianą sytuację przedstawiłem na poniższym rysunku.

Jak podłączyć do uziemienia maszt antenowy zamocowany na ścianie bocznej budynku

Należy pamiętać należy, że wykonując omawiany układ połączeń obowiązkowo muszą zostać spełnione wszystkie wymienione wyżej warunki.

Układ 5

Zakładamy, iż mamy budynek z zewnętrzną instalacją odgromową, wykonaną w technologii przewodów wysokonapięciowych. Do doprowadzenia prądu pioruna można użyć przewodów wysokonapięciowych np. DEHNcon-H. Dzięki tej technologii nie ma konieczności zachowywania odstępów separacyjnych pomiędzy przewodem wysokonapięciowym DEHNcon-H, a innymi instalacjami znajdującymi się w obiekcie (nie wolno zapominać o podłączeniu kabla zgodnie z wymaganiami producenta i wysterowaniu potencjału pomiędzy przewodem wysokonapięciowym a masztem antenowym za pomocą połączenia wyrównawczego).

W takim wypadku wewnętrzny układ połączeń antenowych przewodów teletechnicznych możemy wykonać:

  • bez ograniczników przepięć, ale z zachowaniem wymogów opisanych w układzie 1,
  • z użyciem ograniczników przepięć i z zachowaniem wszystkich wymagań opisanych w układzie 2.

Na poniższym rysunku przedstawiłem omawiany układ z użyciem ograniczników przepięć (połączenia przedstawione w układzie 2).

Sposób podłączenia do uziemienia masztów antenowych na budynku z LPS wykonanym w technologii przewodów wysokonapięciowychOmawiany układ z użyciem przewodów w izolacji wysokonapięciowej, ze względu na koszty wykonania jest stosunkowo rzadko spotykany w budownictwie mieszkaniowym, choć analizując zalety tego rozwiązania powinien być on powszechnie stosowany ze względu na ograniczenie minimalnego odstępu izolacyjnego.

Maszty antenowe (budynek z instalacją LPS) podsumowanie

Niezależnie od opisanych wyżej przykładów ekrany przewodów i kabli antenowych należy podłączyć do systemu wyrównania potencjałów. Połączenia należy dokonywać na ich końcach znajdujących się w budynku, w pobliżu wejścia kabli do budynku (granica stref LPZ 0B i LPZ 1).

W każdym omawianym przypadku, nie zaszkodzi, jeśli również maszt antenowy zostanie podłączony do systemu wyrównania potencjałów.

A co w sytuacji, gdy na budynku nie ma instalacji odgromowej?

Jak podłączyć antenę na budynku bez instalacji odgromowej?

Montując anteny na budynku bez zewnętrznego LPS (bez „piorunochronu”), przewodzący maszt antenowy należy możliwie najkrótszą drogą podłączyć do systemu wyrównania potencjałów. Ponieważ w trakcie wyładowania atmosferycznego przez ten przewód może przepływać prąd piorunowy, należy pamiętać o zachowaniu minimalnego odstępu separacyjnego od innych instalacji, i przewodzących elementów znajdujących się w budynku. Jako przewód odprowadzający (łączący maszt antenowy z systemem wyrównania potencjałów) mogą być wykorzystane naturalne elementy budynku, o ile zostały do tego dopuszczone i spełniają minimalne wymogi stawiane przewodom uziemiającym.

Minimalne przekroje przewodów użyte do połączenia masztu antenowego z systemem uziemienia wynoszą:

  • miedź 16 mm2,
  • aluminium 25 mm2,
  • stal 50 mm2,

Elementy użyte do połączeń (np. złączki) muszą wytrzymywać prąd piorunowy i być przetestowane zgodnie z zapisami normy PN-EN 62561-1.

W opisanym przypadku, połączenie ekranów kabli i przewodów antenowych do systemu wyrównania potencjałów należy wykonać tylko w miejscu wejścia tych przewodów do budynku, czyli na granicach stref LPZ 0 i LPZ 1. W takim wypadku (o ile projektant nie zaleci inaczej) nie ma potrzeby wykonywania dodatkowych połączeń na końcach ekranów (patrz poniższy rysunek).

Sposób podłączenia masztu antenowego do uziemienia na budynku bez instalacji odgromowej

Pisałem sporo o konieczności podłączenia ekranów kabli koncentrycznych (współosiowych) do systemu wyrównania potencjałów, oraz o odpowiednim minimalnym przekroju ekranu, ale czy to wszystko co powinniśmy wiedzieć dokonując wyboru kabli i przewodów antenowych?

Kable i przewody antenowe – minimalne wymagania prawne

Należy zwrócić uwagę na zapis odnoszący się do kabli antenowych, znajdujący się w:

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie

z dnia 12 kwietnia 2002 r. (Dz.U. Nr 75, poz. 690)
tj. z dnia 17 lipca 2015 r. (Dz.U. z 2015 r. poz. 1422)
tj. z dnia 8 kwietnia 2019 r. (Dz.U. z 2019 r. poz. 1065)
(zm. Dz.U. z 2020 r. poz. 2351, Dz.U. z 2020 r. poz. 1608)
Na podstawie art. 7 ust. 2 pkt 1 ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (Dz.U. z 2018 r. poz. 1202, z późn. zm.2) ) zarządza się, co następuje:

Rozdział 8a. Instalacja telekomunikacyjna.

§ 192f [Połączenie z siecią publiczną]

…

6. W instalacji telekomunikacyjnej, o której mowa w § 192e pkt 4, należy stosować:
1) kable współosiowe kategorii RG-6 lub wyższej, wykonane w klasie A, zawierające podwójny ekran – folię aluminiową i oplot o gęstości co najmniej 77% oraz miedzianą żyłę wewnętrzną o średnicy nie mniejszej niż jeden milimetr, przy czym tłumienie każdego z torów utworzonych z kabli współosiowych nie powinno przekraczać wartości 12 dB przy częstotliwości 860 MHz, albo
2) kable światłowodowe spełniające wymogi określone w ust. 5, przy czym dopuszcza się wykorzystanie pojedynczego włókna światłowodowego;

…

9. Wszystkie urządzenia aktywne i pasywne w instalacji telewizyjnej powinny być uziemione i spełniać wymóg ekranowania w klasie A.

W sprzedaży jest dużo różnych kabli i przewodów antenowych, ale proponuję zapytać sprzedawcę o kabel współosiowy (koncentryk), który spełni wszystkie powyższe wymagania.

Napisałem wszystkie, ponieważ przygotowując ten artykuł sam poszukiwałem odpowiedniego kabla (pytałem różnych sprzedawców i wielu producentów), a informacje, które otrzymywałem po prostu zawierały nieprawdę (widoczny jest brak wiedzy sprzedającego o towarze, który sprzedaje). Należy się liczyć z tym, iż sprzedawca jest osobą przypadkowo zatrudnioną i nie mającą wystarczającej wiedzy o obowiązujących wymaganiach.

W różne miejsca wysłałem zapytanie cytując powyższy fragment warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, z prośbą o przedstawienie produktu, który spełnia wszystkie opisane wymagania. Ku mojemu zdziwieniu kilku dużych producentów, którzy w swojej ofercie mają kable i przewody antenowe odpisało, że nie posiadają produktu, który spełnia wymagania zawarte w warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, lecz znaczna część zarówno producentów jak i sprzedawców dość szybko odesłała mi listę konkretnych produktów. Wówczas prosiłem o dostarczenie dokumentacji, która potwierdza, że zaproponowane kable lub przewody antenowe spełniają wymagania określone w warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Od części firm nie dostałem już żadnej odpowiedzi, ale znaczna część przesłała mailem informacje, z których wynikało, że ich zdaniem zaproponowane kable się nadają, bo prawie wszystkie wymagania określone w warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie są spełnione.

Prawie wszystkie, czyli według otrzymanych maili jakieś wymaganie jednak nie jest spełnione, lub tylko jeden czy dwa parametry są spełnione, ale reszta zapisów wymienionych w warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie to zdaniem moich korespondentów są to jakieś wymysły trudne do spełnienia. Ogólnie to nie wiedzą kto i po co wymyśla takie zapisy techniczne, bo przecież co miesiąc sprzedają wiele kilometrów kabli antenowych i nikt o takie parametry nie pytał.

Przy tej okazji, jeśli ten artykuł czytają osoby od producentów kabli i przewodów współosiowych, którzy mają w ofercie produkty spełniające wszystkie wymagania stawiane przez Warunki Techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, zachęcam do zamieszczania informacji o takich produktach w komentarzach pod tym artykułem.

Nie dyskutuję z zasadnością zapisów zawartych w warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, lecz chciałbym zwrócić uwagę na często poruszane w moich opracowaniach tematy badań i certyfikatów.

Gdybym przygotowując ten artykuł zamieścił informacje jakie pierwotnie dostałem od producentów i handlowców, okazało by się, że lista kabli antenowych spełniających wymagania jest długa, a ja zostałbym okłamany. W oparciu o moje wieloletnie doświadczenie w branży elektrotechnicznej, wolałem poprosić moich korespondentów o przedstawienie dowodów, dzięki którym ustaliłem, że tylko przewód z Bitnera BITSAT 757 spełnia wszystkie wymagania określone w przywołanym rozporządzeniu.

Na moją prośbę Bitner potwierdził zgodność swojego produktu z warunkami technicznymi jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie dodatkowym oświadczeniem:

Zgodności kabli koncentrycznych z wymogami Rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie

UWAGA!

Jeśli w obwód kabli antenowych dokładamy kolejny element, jakim jest zabezpieczenie przeciwprzepięciowe, należy uwzględnić dodatkową tłumienność jaką do tego obwodu wnosi montowany ogranicznik przepięć. Dobierając elementy instalacji antenowej, projektant powinien uwzględnić zarówno tłumienność kabli i przewodów, jak i wszystkich dodatkowych elementów jakie w dany obwód będą montowane. Czasami istnieje sytuacja, w której po wstawieniu zabezpieczenia przeciwprzepięciowego sygnał jest za słaby (szczególnie u dostawców telewizji kablowej) i trzeba zastosować dodatkowy wzmacniacz antenowy.

Dodatkowo przed zakupem ogranicznika przepięć systemów antenowych, warto sprawdzić średnicę kabla lub przewodu, który będzie podłączany do zabezpieczenia przeciwprzepięciowego. W niektórych przypadkach może okazać się, że przewód ma zbyt dużą średnicę przez co podłączenie do ogranicznika przepięć może okazać się co najmniej mocno kłopotliwe, lub może mieć inną wtyczkę wejściową / wyjściową, a wówczas proste podłączenie staje się niemożliwe.

Informacji na temat sposobu obróbki kabli i przewodów jak również zakresu średnic można szukać w instrukcjach montażowych (przykład poniżej). W tym opracowaniu do każdego z wymienionych tu ograniczników przepięć poza kartą katalogową zamieściłem do pobrania również instrukcje montażowe.

Sposób zarabiania przewodu pod złącze typu F stosowane w zabezpieczeniu przeciwprzepięciowym 909 703 Dehn

W celu zapewnienia skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej w systemach antenowych, w zależności od standardu nadawanego lub odbieranego sygnału oraz strefy LPZ w jakiej montowane jest dane urządzenia np. wzmacniacz antenowy, należy dobrać właściwe zabezpieczenie przeciwprzepięciowe. Poniżej wyszczególniłem i pogrupowałem według standardów najczęściej spotykane w budownictwie mieszkaniowym ograniczniki przepięć.

Ponieważ praktycznie w każdym domu znajdują się anteny do odbioru sygnału TV naziemnej lub satelitarnej wiec rozpocznę od omówienia tego standardu.

Anteny TV naziemnej i satelitarnej

W tym miejscu, nie będę omawiał osobno każdego zabezpieczenia przeciwprzepięciowego, ale zachęcam do sprawdzania instrukcji montażowych. Zawarte w nich informacje pozwolą uniknąć błędów montażowych, które mogą skutkować brakiem skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej.

Jeśli instalator wcześniej zapozna się z instrukcją np. zabezpieczenia przeciwprzepięciowego 909 703, będzie miał okazję przypomnieć sobie jak prawidłowo podłączyć do systemu wyrównania potencjałów ogranicznik przepięć, ekrany kabli i przewodów oraz chronione urządzenie.

Sposób podłączenia do uziemienia teletechnicznego zabezpieczenia przeciwprzepięciowego Dehn

W celu zbudowania skutecznej ochrony przed przepięciami można wykorzystać poniższe urządzenia:

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA FF TV 909703 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA FF TV 909703 Dehn 909 703
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA GF TV 909704 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA GF TV 909704 Dehn 909 704
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA GFF TV 909705 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA GFF TV 909705 Dehn 909 705
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA FF5 TV 909706 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA FF5 TV 909706 Dehn 909 706

Do TV kablowej i TV naziemnej stosujemy tego samego rodzaju ograniczniki przepięć. Ponieważ wielu instalatorów pyta jakimi ogranicznikami przepięć można skutecznie zabezpieczyć sygnał telewizji kablowej prezentuję je oddzielnie.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe TV kablowej

Zastanówmy się co należy zmienić i jakie należy zastosować zabezpieczenia jeśli do budynku będzie doprowadzany tylko sygnał TV kablowej?

Omówmy zamieszczony poniżej schemat.

Przeciwprzepięciowe zabezpieczenie sygnału TV kablowej

Jak widać na powyższym rysunku, układ połączeń jest zbliżony do omawianych wcześniej układów. Ważne, powtarzające się i kluczowe w każdym układzie jest właściwe podłączenie ekranów przewodów do systemu wyrównania potencjałów.

Omawiając instalację TV kablowej, warto zwrócić uwagę na średnicę zewnętrzną kabla współosiowego (koncentryka), szczególnie gdy sygnał do budynku doprowadzony jest żelowanym kablem ziemnym. W takim wypadku warto zmierzyć suwmiarką zewnętrzną średnicę kabla i porównać z maksymalną średnicą jaka według producenta może być podłączana do ogranicznika przepięć za pomocą dostarczonego wtyku typu F. Może się zdarzyć, że nie będziemy wstanie przykręcić kabla, po prostu nie zmieści się w wtyku F, ze względu na średnice zewnętrzną kabli.

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA FF5 TV 909706 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA FF5 TV 909706 Dehn 909 706
Ogranicznik przepięć DGA GFF TV 909705 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA GFF TV 909705 Dehn 909 705
Ogranicznik przepięć DGA FF TV 909703 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA FF TV 909703 Dehn 909 703

Kontynuując temat anten. Dość często w budownictwie mieszkaniowym spotykamy

Anteny GSM, UKF i CB

za pomocą których odbierany jest sygnał radia np. RMF FM, ZET itp. lub sygnał GSM np. bezprzewodowy internet.

W przypadku tych sygnałów należy zwrócić uwagę na zakończenia kabli antenowych, a następnie dobrać zabezpieczenie przeciwprzepięciowe które poza odpowiednimi parametrami elektrycznymi, będzie posiadało odpowiedni standard złącza. Pamiętajmy. Każde złącze odrobinę tłumi sygnał. Dlatego też należy dobrać właściwe zakończenia kabli unikając dodatkowych „przejściówek” dopasowujących kabel do ogranicznika przepięć.

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA G SMA 929039 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA G SMA 929039 Dehn 929 039
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA G BNC 929042 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA G BNC 929042 Dehn 929 042
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA G N 929044 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA G N 929044 Dehn 929 044
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA AG BNC 929043 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA AG BNC 929043 Dehn 929 043
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA AG N 929045 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA AG N 929045 Dehn 929 045
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA LG 7 16 MFA 929146 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA LG 7 16 MFA 929146 Dehn 929 146
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA L4 7 16 S 929047 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA L4 7 16 S 929047 Dehn 929 047
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA L4 7 16 MFA 929148 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA L4 7 16 MFA 929148 Dehn 929 148

Wybierając odpowiednie zabezpieczenie przeciwprzepięciowe, należy zapoznać się z instrukcją montażu i prawidłowym podłączeniem do systemu uziemienia.

Kolejne dość powszechne urządzenia jakie należy objąć ochroną przeciwprzepięciową to kamery.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe kamer

Powstaje pytanie jakich kamer ma dotyczyć ochrona? Kamer analogowych, czy kamer IP?

Kamery IP należy zabezpieczać za pomocą ograniczników przepięć, które opisałem w rozdziale: Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe „internetu”, urządzeń sieciowych RJ-45, zasilanych tradycyjnie lub PoE.

W celu skutecznego zabezpieczania przed przepięciami kamer analogowych, należy zwracać uwagę na zalecenia producenta odnośnie miejsca montażu i doboru ograniczników przepięć.

Spotkałem się z opinią doświadczonych instalatorów, którzy po zapoznaniu się z instrukcją montażową błędnie ją zinterpretowali i chcieli źle podłączyć ograniczniki przepięć. W instrukcji montażu dostarczonej przez DEHN wyraźnie są zaznaczone i opisane symbolami dwa rożne zabezpieczenia przeciwprzepięciowe. Instalatorzy popełniają błąd, ponieważ nie analizują całej instrukcji i nie sprawdzają oznaczeń, lecz pobieżnie zerkają na zamieszczony schemat, na którym oba ograniczniki przepięć mają takie same symbole.

W celu uniknięcia niedomówień i dla lepszego zobrazowania zagadnienia poniżej zamieszczam fragment instrukcji wraz z zdjęciami zabezpieczeń przeciwprzepięciowych.

Zabezpieczenia przeciwprzepięciowe kamer analogowych

Ochronę przeciwprzepięciową kamer analogowych można zrealizować na przedstawionych poniżej ogranicznikach przepięć:

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA BNC VCD 909710 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA BNC VCD 909710 Dehn 909 710
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA BNC VCID 909711 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DGA BNC VCID 909711 Dehn 909 711
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe UGKF BNC 929010 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe UGKF BNC 929010 Dehn 929 010

W bardziej skomplikowanych instalacjach, godnym uwagi jest ogranicznik przepięć, który w jednej obudowie zapewnia ochronę:

  • zasilania 230 V,
  • sygnału wideo z końcówką pod złącze BNC,
  • danych przesyłanych standardem RS-485.
Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DVR BNC RS485 230 928440 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DVR BNC RS485 230 928440 Dehn 928 440

Po kamerach to wideodomofony i domofony są dość powszechnie stosowane w budownictwie mieszkaniowym. Elementy te są umieszczone w różnych strefach LPZ i koniecznie należy objąć je ochroną przeciwprzepięciową.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe domofonu / wideodomofonu

Przeanalizuj poniższy rysunek. Przedstawiłem na nim sytuację, gdy piorun uderza w słupek na którym znajduje się domofon / wideodomofon. Z informacji jakie otrzymuję od różnych producentów ograniczników przepięć, sytuacje których piorun uderza w metalowe ogrodzenie płotu, na którym zainstalowano domofon zdarzają się i nie należą do rzadkości.

Strefowa koncepcja ochrony odgromowej - lokalizacja stref LPZObecnie wiele ogrodzeń w całości wykonuje się z metalu i nie łączy się z systemem wyrównania potencjałów. Na metalowych elementach ogrodzenia montuje się siłowniki, automatykę bram, furtek, domofony i wideodomofony a często również elementy kontroli dostępu lub oświetlenie. W przypadku wyładowania atmosferycznego bezpośrednio w ogrodzenie lub pośrednio (długie ogrodzenie jest „super anteną” w której indukuje się przepięcie) wymienione urządzenia zasilane energią elektryczną narażone są na spore przepięcia, a poprzez przewody (o ile nie będzie zainstalowanych ograniczników przepięć), przepięcie może łatwo dotrzeć do wnętrza budynku niszcząc po drodze domofony lub wideodomofony.

Ponieważ domofony i wideodomofony wykonywane są w różnych standardach komunikacyjnych, przed przystąpieniem do doboru właściwego zabezpieczenia przeciwprzepięciowego należy ustalić parametry przesyłanych sygnałów, czyli znamionowe napięcie pracy.

Poniżej przedstawiłem kilka zabezpieczeń przeciwprzepięciowych, które często wykorzystuje się do ochrony sygnałów wykorzystywanych w domofonach lub wideodomofonach.

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 BD HF 5 927271 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 BD HF 5 927271 Dehn 927 271
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML4 BD HF 5 920371 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML4 BD HF 5 920371 Dehn 920 371
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BD HFS 5 920271 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BD HFS 5 920271 Dehn 920 271
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO CL2 BD HF 5 927971 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO CL2 BD HF 5 927971 Dehn 927 971
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPA M CAT6 RJ45S 48 929100 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPA M CAT6 RJ45S 48 929100 Dehn 929 100
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPA M CLE RJ45B 48 929121 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPA M CLE RJ45B 48 929121 Dehn 929 121
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPA M CLD RJ45B 48 929126 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPA M CLD RJ45B 48 929126 Dehn 929 126
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BE HFS 5 920270 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BE HFS 5 920270 Dehn 920 270

Zabezpieczenia przeciwprzepięciowe serii BXT montuje się w podstawach mocowanych do szyny montażowej.

Zdjęcie  Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Podstawa zabezpieczenia przeciwprzepięciowego BXT BAS 920300 Dehn Podstawa zabezpieczenia przeciwprzepięciowego BXT BAS 920300 Dehn 920 300

Domofony a raczej wideodomofony często są zintegrowane z systemami inteligentnego domu, więc rozmawiając o zabezpieczeniach przeciwprzepięciowym w budownictwie mieszkaniowym lub biurowym należy również wspomnieć o systemach automatyki zwanych systemami inteligentnego domu lub smart dom. Popularnym systemem (standardem komunikacji) stosowanym w automatyce domowej jest KNX.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe systemu inteligentnego domu, standardu KNX

W zależności od strefy LPZ oraz od miejsca montażu, do ochrony elementów systemu KNX można wykorzystać niżej zaprezentowane ograniczniki przepięć:

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 B 180 927210 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 B 180 927210 Dehn 927 210
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML4 B 180 920310 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML4 B 180 920310 Dehn 920 310
Ogranicznik przepięć BXT ML2 B 180 920211 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 B 180 920211 Dehn 920 211
Ogranicznik przepięć BCO CL2 B 180 927910 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO CL2 B 180 927910 Dehn 927 910
Ogranicznik przepięć KNX BT 24 925001 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BT 24 925001 Dehn 925 001
Ogranicznik przepięć DRL 10 B 180 FSD 907401 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL 10 B 180 FSD 907401 Dehn 907 401

Zabezpieczenia przeciwprzepięciowe serii DRL, oraz BXT należy montować z przeznaczonych do tego elementach:

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Rama uziemiająca ogranicznika przepięć EF 10 DRL 907498 Dehn Rama uziemiająca zabezpieczenia przeciwprzepięciowego EF 10 DRL 907498 Dehn 907 498
Podstawa ogranicznika przepięć BXT BAS 920300 Dehn Podstawa zabezpieczenia przeciwprzepięciowego BXT BAS 920300 Dehn 920 300

Poza standardem KNX, również magistrala CAN jest dość popularna w systemach automatyki biurowej lub budynkowej.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe magistrali CAN

W zależności od strefy LPZ, do zabezpieczenia urządzeń połączonych magistralą CAN można wykorzystać:

Zdjęcie  Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 BD HF 5 927271 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 BD HF 5 927271 Dehn 927 271
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML4 BD HF 5 920371 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML4 BD HF 5 920371 Dehn 920 371
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BD HFS 5 920271 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BD HFS 5 920271 Dehn 920 271
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO CL2 BD HF 5 927971 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO CL2 BD HF 5 927971 Dehn 927 971
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL 10 B 180 FSD 907401 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL 10 B 180 FSD 907401 Dehn 907 401 + 907 470
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL HD 24 907470 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL HD 24 907470 Dehn

W niżej podanych podstawach montuje się ograniczniki przepięć serii DRL lub BXT.

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Rama uziemiająca zabezpieczenia przeciwprzepięciowego EF 10 DRL 907498 Dehn Rama uziemiająca zabezpieczenia przeciwprzepięciowego EF 10 DRL 907498 Dehn 907 498
Podstawa zabezpieczenia przeciwprzepięciowego BXT BAS 920300 Dehn Podstawa zabezpieczenia przeciwprzepięciowego BXT BAS 920300 Dehn 920 300

Rozmawiając o systemach inteligentnego domu, należy wspomnieć o sterowaniu oświetleniem. Obecnie w sterowaniu oświetleniem najbardziej popularnym standardem sterowania jest DALI.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe magistrali DALI

Jako zabezpieczenia przeciwprzepięciowe DALI można zastosować:

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 BD 24 927244 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 BD 24 927244 Dehn 927 244
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BD S 24 920244 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BD S 24 920244 Dehn 920 244
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO CL2 BD 24 927944 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO CL2 BD 24 927944 Dehn 927 944

Ograniczniki przepięć serii BXT montuje się w podstawach:

Zdjęcie  Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Podstawa zabezpieczenia przeciwprzepięciowego BXT BAS 920300 Dehn Podstawa zabezpieczenia przeciwprzepięciowego BXT BAS 920300 Dehn 920 300

Innym często stosowanym w automatyce standardem sterowania jest 0-10 V.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe do systemów sterowania 0-10 V

Standard ten wykorzystuje się do sterowania natężeniem oświetlenia, regulacji prędkości obrotowej silników itd. Do ochrony przeciwprzepięciowej standardu 0-10 V można wykorzystać:

Zdjęcie  Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 BD 12 927242 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 BD 12 927242 Dehn 927 242
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML4 BE 12 920322 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML4 BE 12 920322 Dehn 920 322
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BE S 12 920222 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BE S 12 920222 Dehn 920 222
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO CL2 BD 12 927942 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO CL2 BD 12 927942 Dehn 927 942

Wkładki ograniczników przepięć serii BXT należy montować w gniazdach montażowych.

Zdjęcie  Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Podstawa zabezpieczenia przeciwprzepięciowego BXT BAS 920300 Dehn Podstawa zabezpieczenia przeciwprzepięciowego BXT BAS 920300 Dehn 920 300

Kolejnym powszechnie stosowanym w automatyce standardem sterowania jest 0-20, lub 4-20 mA (pętla prądowa).

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe do standardu sterowania (pętli prądowych): 0-20 mA, 4-20 mA

Do zabezpieczenia przeciwprzepięciowego tego standardu można wykorzystać:

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 BE 24 927224 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 BE 24 927224 Dehn 927 224
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML4 BE 24 920324 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML4 BE 24 920324 Dehn 920 324
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BE S 24 920224 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BE S 24 920224 Dehn 920 224
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO CL2 BE 24 927924 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO CL2 BE 24 927924 Dehn 927 924
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPI ME 24 N A2G 929921 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPI ME 24 N A2G 929921 Dehn 929 921
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL 10 B 180 FSD 907401 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL 10 B 180 FSD 907401 Dehn 907 401 + 907 422
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL RE 24 907422 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL RE 24 907422 Dehn

Zabezpieczenia przeciwprzepięciowe serii DRL należy montować w ramie uziemiającej:

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Rama uziemiająca zabezpieczenia przeciwprzepięciowego EF 10 DRL 907498 Dehn Rama uziemiająca zabezpieczenia przeciwprzepięciowego EF 10 DRL 907498 Dehn 907 498

Rozmawiając o automatyce nie można pominąć standardu RS-485.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe do standardu RS-485

Do zabezpieczenia przeciwprzepięciowego magistrali RS-485 można stosować:

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Ogranicznik przepięć BCO ML2 BD HF 5 927271 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 BD HF 5 927271 Dehn 927 271
Ogranicznik przepięć BXT ML4 BD HF 5 920371 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML4 BD HF 5 920371 Dehn 920 371
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BD HFS 5 920271 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BD HFS 5 920271 Dehn 920 271
Ogranicznik przepięć BCO CL2 BD HF 5 927971 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO CL2 BD HF 5 927971 Dehn 927 971
Ogranicznik przepięć BVT RS485 5 918401 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BVT RS485 5 918401 Dehn 918 401
Ogranicznik przepięć DRL 10 B 180 FSD 907401 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL 10 B 180 FSD 907401 Dehn 907 401 + 907 470
Ogranicznik przepięć DRL HD 24 907470 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DRL HD 24 907470 Dehn

Ograniczniki przepięć serii DRL oraz BXT należy montować w dedykowanych im podstawach lub ramach uziemiających.

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Rama uziemiająca ogranicznika przepięć EF 10 DRL 907498 Dehn Rama uziemiająca zabezpieczenia przeciwprzepięciowego EF 10 DRL 907498 Dehn 907 498
Podstawa ogranicznika przepięć BXT BAS 920300 Dehn Podstawa zabezpieczenia przeciwprzepięciowego BXT BAS 920300 Dehn 920 300

Automatyzacja obejmuje również sterowanie temperaturą.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe czujników temperatury

Czujniki temperatury w standardzie: PT 100; PT 1000; Ni 1000; NTC; PTC, umieszczone są zazwyczaj w różnych strefach LPZ. Do ochrony czujników jak i urządzeń pomiarowych można wykorzystać:

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 BD 12 927242 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO ML2 BD 12 927242 Dehn 927 242
Ogranicznik przepięć BXT ML4 BC 24 920354 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML4 BC 24 920354 Dehn 920 354
Ogranicznik przepięć BXT ML2 BE S 12 920222 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BE S 12 920222 Dehn 920 222
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO CL2 BD 12 927942 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BCO CL2 BD 12 927942 Dehn 927 942

Ograniczniki przepięć serii BXT należy montować w podstawach montażowych:

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Podstawa ogranicznika przepięć BXT BAS 920300 Dehn Podstawa zabezpieczenia przeciwprzepięciowego BXT BAS 920300 Dehn 920 300

Poza czujnikami elementy automatyki często wymagają zasilania napięciem stałym lub przemiennym o wartości 12, 24 lub 48 V. Niskonapięciowe obwody zasilania również należy zabezpieczyć przed możliwością przedostania się przepięcia.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe zasilania w systemach automatyki

Do zabezpieczenia obwodów napięcia stałego DC, można wykorzystać ograniczniki przepięć:

Zdjęcie Napięcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DR M 2P 30 953201 Dehn DC 12 V Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DR M 2P 30 953201 Dehn 953 201
Ogranicznik przepięć BXT ML2 BE S 12 920222 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BXT ML2 BE S 12 920222 Dehn 920 222
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DR M 2P 30 953201 Dehn DC 24 V Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DR M 2P 30 953201 Dehn 953 201
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BVT AVD 24 918422 Dehn Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe BVT AVD 24 918422 Dehn 918 422
Ogranicznik przepieć DR M 2P 60 953202 Dehn DC 48 V Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DR M 2P 60 953202 Dehn 953 202

Zabezpieczenia przeciwprzepięciowe serii BXT należy montować w podstawach montażowych:

Zdjęcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Podstawa zabezpieczenia przeciwprzepięciowego BXT BAS 920300 Dehn Podstawa zabezpieczenia przeciwprzepięciowego BXT BAS 920300 Dehn 920 300

Obwody zasilane napięciem przemiennym można zabezpieczać ogranicznikami przepięć:

Zdjęcie Napięcie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DR M 2P 30 953201 Dehn AC 12 V Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DR M 2P 30 953201 Dehn 953 201
AC 24 V
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DR M 2P 60 953202 Dehn AC 48 V Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DR M 2P 60 953202 Dehn 953 202

Do osobnej kategorii postanowiłem zebrać ograniczniki przepięć, które zapewniają ochronę przeciwprzepięciową Typu 3 obwodów zasilania 230 V, oraz ochronę obwodów sygnałowych.

Ochrona zasilania i torów sygnałowych w jednym aparacie

Czyli jedno proste urządzenie od ochrony TV, instalacji kablowej, SAT, dekodera SAT bez zbędnych komplikacji.

Odnośnie domowych lub biurowych rozwiązań ciekawą propozycją jest zastosowanie zabezpieczeń przeciwprzepięciowych, które w jednej obudowie posiadają zarówno zabezpieczenie przed przepięciami mogącymi dotrzeć od strony zasilania (ogranicznik przepięć Typu 3), jak i zabezpieczenie przed przepięciami linii sygnałowej. W zależności od rodzaju linii sygnałowej można skorzystać z produktów:

Zdjęcie Zastosowanie Nazwa / pobierz instrukcje montażową Nr. katalogowy
Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPRO 230 TV 909300 Dehn Do zabezpieczenia przeciwprzepięciowego zasilania 230 V i anten TV naziemnej, satelitarnej oraz sygnału telewizji kablowej. Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPRO 230 TV 909300 Dehn 909 300
Ogranicznik przepięć DPRO 230 NT 909310 Dehn Do zabezpieczenia przeciwprzepięciowego zasilania 230 V standardów telekomunikacyjnych z wtykiem RJ-12 (ADSL, ISDN UK0/UP0, T-DSL) np. telefon. Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPRO 230 NT 909310 Dehn 909 310
Ogranicznik przepięć DPRO 230 LAN100 909321 Dehn Do zabezpieczenia przeciwprzepięciowego zasilania 230 V standardów telekomunikacyjnych z wtykiem RJ-45. Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe DPRO 230 LAN100 909321 Dehn 909 321

W ochronie przeciwprzepięciowej nie można zapominać o światłowodach.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe światłowodów

Co prawda sygnał przekazywany jest tu za pomocą włókien, które nie przewodzą prądu, lecz jeżeli światłowód posiada w swojej konstrukcji metalowe elementy (np. ochronę przed gryzoniami, metalowe elementy nośne, metalowe rdzenie), to należy je włączyć do systemu wyrównania potencjałów. 

Omawiając przeciwprzepięciowe zabezpieczenie sieci światłowodowych nie można zapominać, że najbardziej zagrożonym elementem systemu światłowodowego są konwertery, wzmacniacze, i separatory. Do tych urządzeń (posiadają czułe na przepięcia elementy elektroniczne) podłącza się światłowód lub światłowody, oraz zasilanie i jak w przypadku konwerterów światłowodowych również miedzianą skrętkę komputerową (zmieniają standardy transmisji z technologii światłowodowej na technologię miedzianą).

Te urządzenia muszą być chronione. Dobór zabezpieczeń przeciwprzepięciowych należy dostosować do typu sygnałów jakie są doprowadzone do danego urządzenia (np. konwertera, wzmacniacza, separatora itd.).

W ramach przypomnienia ochroną należy objąć zasilanie oraz wszystkie przewodzące prąd kable i przewody doprowadzone do danego urządzenia np. do ochrony przeciwprzepięciowej możemy skorzystać z urządzeń opisanych w tym artykule w rozdziałach:

Omawiając najczęściej spotykane systemy teletechniczne nie można pominąć systemów alarmowych.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe instalacji alarmowej

W dużej liczbie miejsc spotykam się z stwierdzeniem, że zabezpieczenie przeciwprzepięciowe czujników, oraz centrali alarmowej jest bardziej skomplikowanym tematem. Jest trudniejsze, ponieważ należy spełnić nie tylko wymogi stawiane przez zasady i wymogi skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej, ale należy również zadbać, aby poprzez dołożenie do systemu dodatkowych elementów w postaci zabezpieczeń przeciwprzepięciowych całość systemu alarmowego zachowała wymagany poziom bezpieczeństwa, dostosowany do określonego w Polskiej Normie PN-EN 50131 Systemy alarmowe – Systemy sygnalizacji włamania i napadu poziomu ryzyka.

Stopień 1 (S1) Ryzyko małe Spodziewani intruzi lub włamywacze będą mieć małą znajomość I&HAS i będą ograniczeni do
korzystania z łatwo dostępnych narzędzi.
Stopień 2 (S2) Ryzyko małe do ryzyka średniego Spodziewani intruzi lub włamywacze będą mieć ograniczoną znajomość I&HAS i będą korzystać z
narzędzi w zakresie podstawowym i z przyrządów ręcznych (np. multimetr).
Stopień 3 (S3) Ryzyko średnie do ryzyka wysokiego Spodziewani intruzi lub włamywacze będą biegli w I&HAS i będą korzystać z narzędzi w pełnym zakresie
i z przenośnych urządzeń elektronicznych.
Stopień 4 (S4) Ryzyko wysokie Stopień stosowany, gdy bezpieczeństwo jest ważniejsze od wszystkich innych czynników. Spodziewani
intruzi lub włamywacze będą mieć możliwość lub siły i środki do szczegółowego zaplanowania
wtargnięcia lub włamania i będą mieć pełny zakres urządzeń, łącznie ze środkami podmiany części
składowych I&HAS.

Dobór ograniczników przepięć do systemów I&HAS rozpoczyna się od zapoznania się z systemem, napięciami roboczymi i innymi rodzajami sygnałów, które występują w czasie pracy danego systemu. Następnie zgodnie z strefową koncepcją ochrony odgromowej należy ustalić w jakich strefach LPZ montowane są poszczególne czujniki i centrala alarmowa.

W oparciu o uzyskaną wiedzę i z zachowaniem zasad koordynacji energetycznej, projektant dobiera odpowiednie zabezpieczenia przeciwprzepięciowe.

Należy pamiętać, że ograniczniki przepięć montowane w systemach alarmowych muszą być montowane w obudowie, która wyposażona jest w element sygnalizacji sabotażu (otwarcia pokrywy). Dokonując ingerencji w systemy alarmowe należy zawsze upewnić się, że ubezpieczyciel uzna kompletność takiego systemu i w razie powstania szkody (z powodu dołożenia zabezpieczeń przeciwprzepięciowych) nie będzie kłopotów z wypłatą odszkodowania.

Podsumowując, montaż ograniczników przepięć w systemach I&HAS, należy zawsze uzgadniać z projektantem systemów alarmowych.

Poza systemami alarmowymi, w budownictwie mieszkaniowym (raczej rozbudowane rezydencje), lub biurowym często montowane są systemy przeciwpożarowe.

Zabezpieczenia przeciwprzepięciowe systemów PPOŻ

Odnośnie instalacji przeciwpożarowych warto zwrócić uwagę na zapis widniejący w Polskiej Normie PN-EN 62305-2 Ochrona odgromowa – Zarządzanie ryzykiem. Znajduje się w niej zapis z którego wynika, że automatyczne instalacje alarmowe i gaszące, z punktu widzenia ochrony odgromowej, mogą zostać uznane jako środek służący do ograniczania skutków pożaru tylko wtedy, gdy są chronione przed przepięciami i innymi uszkodzeniami.

W związku z tym, przystępując do doboru zabezpieczeń przeciwprzepięciowych do systemów PPOŻ, należy ustalić jakie rodzaje sygnałów są przekazywane i dobrać właściwy sposób ochrony np. przez zastosowanie odpowiednio dobranych ograniczników przepięć.

UWAGA!

W przypadku kabli ekranowanych używanych w systemach PPOŻ, należy zwrócić uwagę na wymogi producentów central PPOŻ. W wielu przypadkach należy wykonać pośrednie uziemienie ekranu za pomocą odpowiednio dobranego iskiernika.

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe – najczęściej popełniane błędy

Podczas doboru i podłączenia zabezpieczeń przeciwprzepięciowych torów sygnałowych często popełniane są błędy skutkujące znikomą skutecznością lub całkowitym brakiem ochrony przeciwprzepięciowej. Poniżej opisałem kilka często popełnianych błędów, a najczęstszym jest niepełna ochrona przeciwprzepięciowa.

Ochrona przeciwprzepięciowa jest niekompletna

Czyli nie wszystkie kable i przewody przechodzące przez różne strefy LPZ są uwzględnione i właściwie chronione przez odpowiednio dobrane zabezpieczenia przeciwprzepięciowe. Często pozorna oszczędność, zrobienie wyjątku, lub w późniejszym czasie dołożenie jakiegoś obwodu powoduje, że otwarta zostaje droga przez którą przepięcie może dostać się do budynku, lub innej strefy LPZ czyniąc ochronę przeciwprzepięciową nieskuteczną.

Należy pamiętać, że skuteczna ochrona przeciwprzepięciowa jest albo kompletna, albo jej nie ma. Pamiętajmy, nie ma czegoś takiego jak niekompletna i skuteczna ochrona przeciwprzepięciowa.

Kolejnym często popełnianym i powiązanym z omawianym powyżej błędem są kable i przewody dokładane w późniejszym czasie z pominięciem ochrony za pomocą dodatkowych ograniczników przepięć.

Zabezpieczenia przeciwprzepięciowe a bałagan w okablowaniu

Im większy, bardziej rozległy jest obiekt:

  • im dłuższe i przechodzące przez różne strefy LPZ są kable i przewody,
  • przewody sygnałowe prowadzone są razem z zasilającymi (równolegle ułożone koło siebie),
  • wymieszane przewody zabezpieczone ogranicznikami przepięć i nie zabezpieczone idące równolegle ze sobą,
  • czym większe są zapasy robione na kablach i przewodach,

tym większe napięcie będzie się w tych przewodach indukowało. Wartości indukowanych napięć należy brać pod uwagę podczas doboru zabezpieczeń przeciwprzepięciowych, a w wielu przypadkach bałagan w okablowaniu spowoduje, że nawet najlepsze ograniczniki przepięć nie zapewnią skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej, jeśli w wyniku bałaganu część kabli nie zabezpieczymy. Niestety w większości przypadków na etapie układania instalacji elektrycznej i teletechnicznej popełniany jest poważny błąd polegający na tym, że trasy prowadzenia kabli i przewodów ustala instalator (układa jak mu wygodniej). Patrząc na zagadnienie ochrony przeciwprzepięciowej, trasy prowadzenia kabli i przewodów powinny być dobrze przemyślane i rozplanowane przez projektanta posiadającego wiedzę i doświadczenie w zagadnieniach kompatybilności elektromagnetycznej, ochrony odgromowej i przeciwprzepięciowej.

Przeanalizujmy poniższy schemat.

Pomimo, że sposób podłączenia ogranicznika przepięć do chronionego urządzenia jest prawidłowy, to zbyt duży zapas przewodów przed ogranicznikiem przepięć, ułożonych blisko przewodów, które są już za ogranicznikiem przepięć (po stronie chronionej przez ogranicznik), powoduje, że w przypadku wystąpienia przepięcia w chronionych przewodach pojawi się indukcyjny spadek napięcia, którego wartość może doprowadzić do uszkodzenia chronionego urządzenia.

Błędne podłączenie ogranicznika przepięć. Zbyt blisko ułożone okablowanie powoduje indukowanie się przepięć w chronionej części obwodu

Poza bałaganem w oprzewodowaniu, innym często popełnianym błędem jest stosowanie źle dobranych przekroi kabli lub przewodów.

Zbyt małe przekroje kabli lub przewodów

Przekroje przewodów jakimi podłącza się do systemów uziemienia zabezpieczenia przeciwprzepięciowe, są ściśle określone i podane w Polskich Normach i dokumentacji ogranicznika przepięć. Stosowanie przewodów o mniejszym przekroju powoduje, że ochrona przeciwprzepięciowa staje się nieskuteczna. Więcej na ten temat pisałem w pierwszej części poradnika zatytułowanej: Jak dobrać i zamontować ogranicznik przepięć? Poradnik – Zasilanie.

Zagadnienie minimalnego przekroju, dotyczy również omawianego w tym artykule minimalnego przekroju ekranu włączonego do systemu wyrównania potencjałów, a którym może płynąć część prądu pioruna.

Z częściowymi prądami pioruna wiąże się kolejny dość często popełniany błąd.

Brak iskierników w zabezpieczeniach przeciwprzepięciowych

Czyli źle dobrane zabezpieczenia przeciwprzepięciowe pod względem spodziewanego prądu udarowego. Jeśli do ogranicznika przepięć, który w swojej budowie nie ma iskierników, i nie jest przystosowany do kategorii D1 (zagadnienie omawiane w tym artykule) dochodzi przepięcie w postaci części prądu pioruna o kształcie 10/350 μs, to takie zabezpieczenie przeciwprzepięciowe ulega uszkodzeniu. Powoduje to, że urządzenie lub obwód  znajdujące się za ogranicznikiem przepięć pozostaje bez skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej.

Kolejnym często popełnianym błędem jest zły dobór miejsca montażu zabezpieczeń przeciwprzepięciowych.

Źle dobrane miejsce montażu ogranicznika przepięć

Omawianym już błędem jest układanie przewodów lub kabli w sposób przypadkowy i nie przemyślany pod kątem strefowej koncepcji ochrony odgromowej. Podobnie z zabezpieczeniami przeciwprzepięciowymi. Miejsce montażu ograniczników przepięć nie może być przypadkowe. Przemyślane i dobrze zaplanowane miejsce montażu ograniczników przepięć może znacznie uprościć instalację i obniżyć koszty skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej.

Należy dążyć do sytuacji, w której kable i przewody przechodzą z jednej strefy LPZ do innej w jednym miejscu, co może oznaczać, że przewód lub kabel nie jest prowadzony po najkrótszej drodze, ale wyrównując potencjały w jednym punkcie w naturalny sposób ograniczamy zagrożenie przepięciowe całego obiektu. Ważne, aby do omawianych tu miejsc połączeń ekranów z lokalną szyną wyrównania potencjału doprowadzić przewód o odpowiednio dobranym przekroju, o czym pisałem na początku artykułu w rozdziale: Połączenia wyrównawcze.

Poza tym, ograniczniki przepięć powinny być zamontowane w rozdzielnicach lub dedykowanych szafach, które są do tego przystosowane i wytrzymają spodziewane przepięcia np. część prądu pioruna. Zaplanowane miejsce montażu ograniczników przepięć pomaga uniknąć bałaganu w okablowaniu i ułatwia prawidłowe podłączenie do systemu wyrównania potencjałów zarówno zabezpieczeń przeciwprzepięciowych, jak i ekranów kabli i przewodów.

W praktyce przypadkowe miejsce montażu zabezpieczenia przeciwprzepięciowego często wynika z przypadkowo dobranych systemów (monitoring, anteny, wideodomofon), które są montowane przez różnych instalatorów w różnych momentach życia budynku (nie koniecznie przy jego budowie) i które należy zabezpieczyć przed przepięciami. Za każdym razem, gdy dokładamy coś do naszego budynku należy również dołożyć w odpowiednim miejscu kolejny ogranicznik przepięć.

Dochodzimy tu do kolejnego błędu, który polega na tym, że o szeroko pojętej elektryce myśli się w ostatniej chwili i na zasadzie, że przecież można dołożyć później.

Brak całościowego planowania

W każdym budynku (nawet bez instalacji typu IB, ID, lub Smart Home) istnieje wiele różnych systemów zasilanych energią elektryczną. Często systemy te, są dokładane na różnym etapie budowy, czy użytkowania obiektu.

Wybór i zakup systemu jest często podyktowany chwilową modą, zachcianką czy okazyjną ceną. Niestety tego typu zachowanie utrudnia i podnosi koszty skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej, która najczęściej jednak jest pomijana.

Sytuację tą najłatwiej omówić na przykładzie.

W istniejącym domku jednorodzinnym (z zamontowaną zewnętrzną ochroną odgromową) istnieje potrzeba zamontowania monitoringu. Wymagania właściciela (audiofila) nie są wygórowane. Chce mieć podgląd na to co dzieje się koło domu. Nie zależy mu specjalnie na jakości, ale zależy mu na niskiej cenie. Na etapie budowy przyszły montaż kamer został przewidziany i elektryk rozprowadził po obiekcie skrętkę komputerową. Skrętka ta ma zostać obecnie wykorzystana. Wszystkie skrętki zgodnie z wytycznymi związanymi z ochroną przeciwprzepięciową wychodzą z budynku w jednym miejscu, i jest przewidziana osobna rozdzielnica pod montaż ograniczników przepięć.

Ponieważ inwestor chce założyć monitoring, zwrócił się w tej sprawie do lokalnej firmy, która zakłada systemy alarmowe, anteny i monitoring. Instalator monitoringu (inny niż elektryk, który wykonywał instalację elektryczną) zaproponował dwa rozwiązania:

  1. Kamery IP z zasilaniem PoE. Do tego niezbędne będzie dokupienie switcha w standardzie PoE.
  2. Kamery analogowe. Aby sygnał przesyłać za pomocą skrętki zostaną użyte „transformatory wideo”. W celu ograniczenia kosztów zasilanie kamer będzie podłączane z różnych (najbliższych danej kamerze) obwodów 230 V, do których zostaną podłączone niedrogie 12 V zasilacze. Inwestor akceptuje, że w celu doprowadzenia do kamer zasilania konieczne będzie wykonanie otworów przez ścianę budynku.

Instalator rekomenduje rozwiązanie pierwsze (kamery IP), ale inwestor wybiera rozwiązanie drugie, które jest o połowę tańsze i oparte o kamery analogowe.

Wielu praktyków w tym miejscu powie klasyka – tak właśnie jest.

Ponieważ inwestorowi zależy na bezpieczeństwie ulubionego sprzętu audio, podczas montażu porusza temat ochrony przeciwprzepięciowej. Monter systemu monitoringu nie ma wystarczającej wiedzy jak zabezpieczyć montowany system przed przepięciami (do tej pory nikt go o to nie pytał), więc uzgodnili, że po uruchomieniu systemu monitoringu ochronę przeciwprzepięciową dołoży instalator, który wykonywał instalację elektryczną.

Analizując omawiany przypadek pod kontem ochrony przeciwprzepięciowej (dla jednej kamery) rozważmy jak powinno się rozmieścić zabezpieczenia przeciwprzepięciowe?

Rozwiązanie pierwsze z kamerami IP Rozwiązanie drugie z kamerami analogowymi
  • Ogranicznik przepięć przystosowany do zasilania PoE zamontowany przy kamerze IP w strefie LPZ 0B.
  • Ogranicznik przepięć przystosowany do zasilania PoE zamontowany przy wejściu przewodów do budynku czyli do strefy LPZ 1.
  • Ogranicznik przepięć zamontowany przy switchu PoE w strefie LPZ 3.
  • Dalsza ochrona nie jest konieczna, ponieważ rejestrator znajduje się w szafie RACK, która znajduje się w strefie LPZ 3 i już ma odpowiednio zaprojektowaną ochronę przeciwprzepięciową.
  • Ogranicznik przepięć do ochrony sygnału wideo zamontowany przy kamerze analogowej w strefie LPZ 0B.
  • Ogranicznik przepięć do ochrony zasilania kamery zamontowany na zasilaniu 12 V przy kamerze.
  • Ogranicznik przepięć T1, T2 lub kombinowany zamontowany przy zasilaczu po stronie 230 V. Do ogranicznika należy doprowadzić z systemu wyrównania potencjałów przewód minimum 16 mm2.
  • Ogranicznik przepięć do ochrony sygnału wideo zamontowany przy wejściu przewodów do budynku czyli do strefy LPZ 1.
  • Ogranicznik przepięć do ochrony sygnału wideo zamontowany przy rejestratorze monitoringu umieszczonym w szafie RACK.
  • Ogranicznik przepięć T3 zamontowany na zasilaniu rejestratora.

Powyższe rozważanie zawiera pewne uproszczenia, ale chodzi mi o pokazanie idei i sposobu myślenia.

W drugim przypadku, gdy do każdej kamery wyprowadzamy z budynku osobne zasilanie, otwieramy drogę, którą z strefy LPZ 0B część prądu pioruna może dostać się do instalacji elektrycznej. Aby temu zapobiec należy w każdym z tych miejsc zamontować ogranicznik przepięć, który będzie w stanie skutecznie odprowadzić do systemu uziemienia część prądu pioruna. To rozwiązanie mocno komplikuje i znacznie podnosi koszty wykonania skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej, ale brak chociażby jednego ogranicznika przepięć otwiera drogę dla wnikania do strefy LPZ 1 przepięć, i powoduje, że pozostała ochrona przeciwprzepięciowa staje się nieskuteczna. Budynek pomimo zainstalowania ograniczników przepięć pozostaje bez należytej ochrony przeciwprzepięciowej.

Zagadnienie to, omawiałem szerzej w pierwszej części poradnika zatytułowanej: Jak dobrać i zamontować ogranicznik przepięć? Poradnik – Zasilanie.

Po uwzględnieniu całościowych kosztów zakupu, montażu systemu monitoringu i zakupu oraz montażu zabezpieczeń przeciwprzepięciowych montowanego systemu monitoringu, okazało by się, że w omawianym przypadku zdecydowanie tańszym rozwiązaniem byłby wybór rozwiązania pierwszego opartego o kamery IP wraz z dedykowanymi do nich zabezpieczeniami przeciwprzepięciowymi.

W tym miejscu warto wspomnieć o innym często popełnianym błędzie.

Przeciwprzepięciowa ochrona zasilaczy

Mam na myśli zasilacze, które nie zasilają bezpośrednio urządzenia wykonawczego (nie są wbudowane w urządzenie), lecz takie w których po stronie niskiego napięcia jest pewna długość przewodu np. 15 m. Przykładem jest:

  • zasilacz, który umieszczony w rozdzielnicy dostarcza napięcie do kilkumetrowego obwodu taśm LED (zarówno zasilacz jak i taśmy LED są w tej samej strefie LPZ 1), lub
  • zasilacz, który umieszczony w budynku (strefa LPZ 1) podaje napięcie na stacje bramową domofonu (w praktyce strefa LPZ 0A).

W takich przypadkach dla każdego zasilacza należy zastosować dwa zabezpieczenia przeciwprzepięciowe. Pierwsze zabezpieczenie przeciwprzepięciowe zasilacza od strony napięcia 230 V, oraz drugie zaraz za zasilaczem po stronie niskiego napięcia. Działanie takie jest uzasadnione, ponieważ przepięcie może dotrzeć do zasilacza od strony 230 V, ale np. na wskutek pośredniego wyładowania atmosferycznego w przewodach po stronie niskiego napięcia może się zaindukować przepięcie, które doprowadzi do uszkodzenia zasilacza.

Zaindukowane w przewodach przepięcie może dotrzeć do zasilacza z dwóch stron, od 230 V i od 12 V.

Omawiany błąd jest nagminnie powielany w różnych wariantach, instalatorzy często nie mają wystarczającej wiedzy w tym zakresie, a braki wiedzy tuszują argumentacją „kogo na to stać, to naciągactwo klienta”.

Podobny błąd popełniają często instalatorzy systemu monitoringu. Często zakładają ograniczniki przepięć do ochrony kamer, ale dodatkowe doświetlenie podczerwienią, lub zasilanie grzałki, czy sterowanie mechanizmem obrotowym kamer pozostaje bez ochrony przeciwprzepięciowej.

Przypominam!

W uproszczeniu przy skutecznej ochronie przeciwprzepięciowej, każdy przewód lub kabel wychodzący poza strefę LPZ powinien na obu końcach mieć odpowiednio dobrane zabezpieczenia przeciwprzepięciowe. Dodatkowo przewody ekranowane mogą wymagać wielokrotnego połączenia ekranu z systemem wyrównania potencjałów posiadającym odpowiednio niską wartość rezystancji uziemienia.

Wracając do najczęściej popełnianych błędów, podczas doboru i montażu ograniczników przepięć nie można zapomnieć o urządzeniach IP zasilanych z pomocą PoE.

Urządzenia zasilane standardem PoE

Obecnie teleinformatyka, a dokładnie urządzenia sieciowe komunikujące się za pomocą wewnętrznej sieci LAN (standard RJ-45), lub sieci Wi-Fi są powszechnie stosowane w biurach, domach i mieszkaniach. Najczęściej domowa lub biurowa sieć urządzeń komunikujących się za pomocą skrętki z końcówką RJ-45 rozbudowuje się o nowe urządzenia w nieplanowany, spontaniczny sposób. Niektóre urządzenia są dokładne w ramach rozbudowy, a inne sprzęty są wymieniane na nowsze.

Niestety w większości przypadków o ochronie przeciwprzepięciowej myśli się raz (podczas jej montażu) i całkowicie się zapomina o tym temacie przy wymianie chronionych urządzeń.

W starszych urządzeniach komunikacja odbywała się za pomocą skrętki komputerowej, a zasilanie urządzenia odbywało się osobnym przewodem i dedykowanym zasilaczem. Jeśli ochrona przeciwprzepięciowa była dobrze zaprojektowana, zasilacz wpięty był w listwę zasilającą chronioną przez ogranicznik przepięć Typu 3, natomiast skrętka komputerowa była chroniona przez zabezpieczenie przeciwprzepięciowe dostosowane do przesyłanego standardu np. 5e. Przy wymianie urządzenia na nowsze, często (np. kamery analogowe na kamery IP, lub stare Access Point na nowe) „informatyk” nieświadom zagadnień ochrony przeciwprzepięciowej wymienia switch z standardowego na switch w standardzie PoE, wypina stare urządzenie, a do nowego podłącza tylko wtyk RJ-45 przez który doprowadza zarówno sygnał jak i zasilanie.

Niestety przy takim działaniu najczęściej nie sprawdza, czy podłączone zabezpieczenia przeciwprzepięciowe nadają się do zabezpieczania standardu PoE. W efekcie może to doprowadzić do uszkodzenia zabezpieczenia przeciwprzepięciowego, lub do zakłócania prawidłowej transmisji danych, co opisałem w kolejnym popełnianym błędzie.

Źle dobrany ogranicznik przepięć może ucinać sygnały i powodować brak komunikacji

Zagadnienie to, dotyczy praktycznie wszystkich typów teleinformatycznych ograniczników przepięć. W celu lepszego zobrazowania zagadnienia omówię to na przykładzie standardu zasilania PoE, w którym w zależności od stosowanego standardu są napięcia:

  • standard 802.3af, napięcie wyjściowe zasilacza wynosi od 44 do 57 V, a napięcie dostępne dla urządzenia końcowego jest w przedziale od 37 do 57 V.
  • standard 802.3at, napięcie wyjściowe zasilacza wynosi od 50 do 57 V, a napięcie dostępne dla urządzenia końcowego jest w przedziale od 42,5 do 57 V.

Przeanalizujmy dwa zabezpieczenia przepięciowe Dehn (pomijając różnice w maksymalnej prędkości przesyłu), które mają gniazda na wtyk RJ-45 i w wielu instalatorów błędnie stosuje zamiennie te ograniczniki przepięć:

Nazwa zabezpieczenia przeciwprzepięciowego Największe napięcie trwałej pracy DC (Uc)
DPRO 230 ISDN (909 320) 48 V
DPRO 230 LAN100 (909 321) 58 V

Jak widać na przedstawionym przykładzie, zabezpieczenie przeciwprzepięciowe 909 320 nie nadaje się do ochrony linii sygnałowych, które wykorzystują standard PoE. Ogranicznik przepięć 909 320 zamontowany przy urządzeniu końcowym, będzie traktował poprawne napięcie pracy standardu PoE czyli 57 V, jako przepięcie, i działając będzie zakłócał poprawną pracę urządzeń zasilanych standardem PoE. Dlatego też po raz kolejny podkreślam. Wybór właściwego ogranicznika przepięć jest bardzo ważny. Nie można mylić standardów komunikacji sugerując się tylko rodzajem wtyczki lub kabla w ograniczniku przepięć.

Sposób łączenia i tory nadawcze systemów antenowych

Wielu instalatorów, póki się o tym nie powie lub nie napisze,  nie zwraca uwagi na zasadniczą różnicę pomiędzy ogranicznikami przepięć używanymi do ochrony zasilania, a ogranicznikami przepięć, które używane są do ochrony obwodów teleinformatycznych.

Chodzi o sposób podłączenia zabezpieczenia przeciwprzepięciowego do instalacji elektrycznej i do instalacji teleinformatycznej. Ograniczniki przepięć stosowane w systemach zasilania wpinamy równolegle, natomiast ograniczniki przepięć stosowane w systemach teleinformatyki wpinamy w obwód szeregowo.

Przy podłączeniu równoległym, normalny prąd roboczy płynący przez obwód „nie interesuje” zabezpieczenia przeciwprzepięciowego, które dopiero w momencie wystąpienia przepięcia zaczyna przewodzić prądy udarowe. W tym wypadku zabezpieczenie przeciwprzepięciowe musi być właściwie dobrane pod kontem spodziewanych prądów udarowych.

Dla torów nadawczych systemów antenowych, przy podłączeniu szeregowym przez zabezpieczenie przeciwprzepięciowe przepływa cały prąd roboczy, a dopiero w momencie wystąpienia przepięcia udar jest równolegle odprowadzany do systemu wyrównania potencjałów. W związku z powyższym dobierając teleinformatyczne zabezpieczenia przeciwprzepięciowe należy sprawdzić dla torów nadawczych systemów antenowych jaki prąd w normalnych warunkach pracy może przepływać przez teleinformatyczny ogranicznik przepięć.

Dla przykładu, porównajmy dwa poniższe ograniczniki przepięć Dehn, jeden o maksymalnej zdolności przesyłowej 25,a drugi 150 W.

Ogranicznik przepięć DGA G BNC 929042 Dehn Ogranicznik przepięć DGA AG BNC 929043 Dehn
Pobierz dane techniczne ogranicznika przepięć 929 042 929 043
Maksymalna zdolność przesyłowa 25 W 150 W

Opisane powyżej zagadnienie potocznie lecz błędnie nazywane jest maksymalną mocą ogranicznika przepięć, lub doborem zabezpieczenia przeciwprzepięciowego do mocy przesyłanego sygnału. Fachowo nie ma czegoś takiego jak moc ogranicznika przepięć. Nie ma czegoś takiego jak moc przysłanego sygnału.

Jest prąd znamionowy, jest napięciowy poziom ochrony oraz poziom sygnału użytecznego.

Rozmawiając o mocy nadawania warto wspomnieć o innym dość powszechnie popełnianym błędzie związanym z kablami lub przewodami ekranowanymi.

„Świński ogonek”

Zagadnienie dotyczy kabli i przewodów ekranowanych. Nie wystarczy podłączyć ekran kabla lub przewodu do uziemienia, lecz bardzo ważne jest w jaki sposób to połączenie zostanie wykonane.

Zadaniem ekranu jest wyłapywanie zakłóceń, które z otoczenia mogą się dostać do żył kabla lub przewodu, ale również rolą ekranu jest wyłapywanie i sprowadzanie do systemu wyrównania potencjałów zakłóceń, których źródłem są żyły przewodu lub kabla. Niedokładnie podłączone złącze (np. wtyk lub gniazdo) powoduje, iż sygnał użyteczny może zakłócać inne urządzenia pracujące w bliskim sąsiedztwie.

Dużym błędem jest splatanie ekranu w warkocz inaczej zwany „świński ogonek” i podłączanie czasem długiego warkocza do systemu uziemienia.

Przykład złego podłączenia ekranu do uziemienia - świński ogonek

Dlaczego takie działanie jest błędne?

Ponieważ zakłócenia płynące całą powierzchnią ekranu są skupiane w jednym miejscu (warkocz), z którego jak z anteny są wypromieniowywane w postaci różnych sygnałów radiowych.

Działania takie są tym groźniejsze, że ekranowany przewód najczęściej wprowadzany jest do metalowej, często uziemionej rozdzielnicy wewnątrz której są najczęściej umieszczone aparaty wrażliwe na zakłócenia elektromagnetyczne. Jeśli w takiej rozdzielnicy ekran zakończymy „świńskim ogonkiem”, wówczas na własne życzenie umieszczamy w rozdzielnicy antenkę, która emituje w rozdzielnicy sygnał zakłócający („radiowy”) mogący zakłócić pracę innych urządzeń (zagadnienia kompatybilności elektromagnetycznej EMC). Aby tego uniknąć, zakłócenia należy, należy ekran odpowiednio „zarobić”, podłączyć. Pisałem o tym w tym artykule, w rozdziale zatytułowanym: Jak podłączyć do uziemienia ekran?

Należy również pamiętać, że nie każda dławnica EMC nadaje się do odprowadzania zakłóceń, które mogą pojawić się na wskutek przepięcia. Szczególnie dotyczy to sytuacji, w których ekranem może płynąć część prądu pioruna.

Z punktu widzenia ochrony przeciwprzepięciowej potencjał z ekranu należy zdejmować w sposób, który został już omówiony w tym artykule w rozdziale: Jak zdejmować potencjał z ekranu?

Z kablami lub przewodami ekranowanymi wiążę się jeszcze jeden dość powszechny błąd jakim jest stosowanie zamienników.

Zamienniki kabli i przewodów a ochrona przeciwprzepięciowa

W tym miejscu zwracam uwagę wykonawców, na często popełniany błąd.

Zamawiając kabel wskazany w projekcie, często okazuje się, że jest trudnodostępny (terminy gonią, materiał zamawia się w ostatniej chwili), a handlowiec od ręki proponuje tańszy zamiennik.

UWAGA, w większości handlowcy nie mają odpowiedniej wiedzy, aby porównać technicznie kable, lub przewody teletechniczne. Nie wiedzą jaki parametr jest dla danego rozwiązania krytyczny i dlaczego projektant wskazał akurat ten produkt.

Handlowiec proponując zamiennik, proponuje zamiennik w rozumieniu handlowym, co nie jest równoznaczne z zamiennikiem pod względem parametrów technicznych. Proszę zwrócić uwagę na słowa. Proponuje nie oznacza, że produkt musi spełniać wszystkie parametry, decyzję a więc i odpowiedzialność za wybór ponosi zamawiający.

Należy pamiętać, że stosowanie zamiennika oznacza wykonanie nie zgodnie z projektem, co jest podstawą do odmowy wypłaty odszkodowania przez ubezpieczycieli. Wszystkie zmiany winny być naniesione na projekt i zatwierdzone przez projektanta.

Dwa przewody ekranowane – przykład

Dla sprzedawcy liczy się sprzedaż i marża jaką na tym produkcie zarobi. Dla niego oba poniższe przewody są ekranowane. Różnią się ceną i producentem – większego zakresu wiedzy nie ma co od sprzedawcy oczekiwać. Co innego doradca techniczny, który już powinien wskazać więcej różnic. Warto zapytać, czy przy proponowaniu zamiennika uwzględnił przekrój poprzeczy ekranu (nie tylko % gęstość oplotu, ale również ilość i średnicę drucików użytych do budowy ekranu).

Porównanie gęstości oplotu (ekranu) kabli antenowych

W tym artykule poruszyłem sporo trudnych, i niewygodnych tematów więc na koniec chciałem poruszyć temat ochrony przeciwprzepięciowej obwodów znajdujących się pod ziemią.

Czy i jak chronić czujniki znajdujące się w gruncie lub pod budynkiem?

W niektórych sytuacjach (nawet w budownictwie jednorodzinnym) pod ziemią instalowane są różne obwody elektryczne. Mogą to być silniki w pompach głębinowych, czujniki temperatur, czujniki ciśnienia, lub inne przetworniki sygnałów.

Powstaje pytanie, czy i w jaki sposób objąć takie obwody ochroną przeciwprzepięciową?

Zgodnie z strefową koncepcją ochrony przeciwprzepięciowej, teren pod budynkiem jest inną strefą LPZ, niż ta, z której wychodzą kable lub przewody. W związku z tym, należy zadać pytanie w jaki sposób rozkłada się potencjał w przypadku uderzenia pioruna w ziemię? Na poniższym rysunku przedstawiam poglądowo rozkład potencjałów jaki wystąpi przy uderzeniu pioruna w grunt jednorodny.

Rozkład potencjałów przy uderzeniu pioruna w grunt jednorodny

Zastanówmy się, czy w przypadku uderzenia pioruna w instalację odgromową rozkład potencjałów będzie taki sam jak na wyżej przedstawionym rysunku?

Jeśli piorun uderzy w instalację odgromową, i za pomocą zwodów, przewodów odprowadzających zostanie kilkoma drogami sprowadzony do sytemu uziemienia i rozproszony w ziemi. W takim wypadku (przy założeniu że grunt jest jednorodny) rozkład potencjałów będzie uzależniony od sposobu wykonania uziemienia, które może być wykonane:

  • w postaci pogrążonych pionowo „szpilek”, układ typu A, lub
  • w postaci bednarki ułożonej w otok, układ typu B, lub
  • w układzie typu B (otok) z dodatkowymi szpilkami (układ typu A) zmniejszającymi wartość rezystancji uziomu.
Układ typu A Układ typu B Układ typu B z dodatkową „szpilką” typu A
Uziemienie pionowe typu A (szpilka) Uziemienia otokowe typu B Uziemienie otokowe typu B z dodatkową "szpilką" typu A

Podczas analizy zagadnienia rozkładu potencjału w ziemi nie wolno zapominać o kwestii gruntu. Stosunkowo rzadko zdarza się, żeby grunt był jednorodny, co powoduje, że w różne warstwy przez które przechodzi pogrążona w ziemi szpilka mają różną rezystancję, więc i rozkład potencjałów będzie wyglądał inaczej niż na omawianych rysunkach.

Jak zatem w praktyce podejść do zagadnienia rozkładu potencjałów w gruncie?

Należy zacząć od pomiarów rezystywności gruntu, a następnie w oparciu o projekt systemu uziemienia (rozmieszczenie przewodzących prąd elementów w ziemi, w stosunku do ułożonych w ziemi kabli, przewodów lub czujników) doświadczony projektant określa jakie zagrożenia mogą wystąpić w danym obwodzie i w zależności od spodziewanych zagrożeń dobiera do nich właściwe środki ochrony.

Rozkład napięć przy uderzeniu pioruna w instalację odgromową uziemienie w gruncie jednorodnym wykonane z wykorzystaniem "szpilek"

Podsumowanie sygnałowych zabezpieczeń przeciwprzepięciowych

W jaki sposób wykonać tanią i skuteczną ochronę odgromową i przeciwprzepięciową w budynku?

Skutecznie i niedrogo można wykonać ochronę przeciwprzepięciową tylko w budynku, który jest na etapie planowania (jeszcze nie została rozpoczęta budowa).

Dlaczego?

Ponieważ tylko na tym etapie można przemyśleć i zaprojektować odpowiednie rozmieszczenie w budynku poszczególnych urządzeń i systemów. Można zaplanować trasy kabli i przewodów, oraz odpowiednio dobrać materiały z jakich poszczególne instalacje mają zostać wykonane (chociażby ekrany kabli i przewodów).

Tylko na tym etapie można zaplanować wykorzystanie elementów budynku np. metalowe zbrojenie, konstrukcje wsporcze, jako naturalne elementy wykorzystywane w ochronie przed wyładowaniami piorunowymi (LEMP).

Czy to znaczy, że w już istniejących budynkach ochrona przeciwprzepięciowa będzie droga lub nieskuteczna?

W już istniejącym budynku, koszty wdrożenia skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej będą trochę wyższe niż w opisanym wyżej przypadku. Aby ochrona była skuteczna a koszty na optymalnym poziomie, trzeba zacząć od znalezienia projektanta, który posiada wiedzę na temat kompatybilności elektromagnetycznej EMC. Wraz z projektantem, należy zaplanować rozmieszczenie poszczególnych systemów i urządzeń (może okazać się niezbędne dokonanie pewnych modyfikacji w już istniejących rozwiązaniach), należy wyznaczyć strefy ochrony LPZ, i wyposażyć je w odpowiednie zabezpieczenia.

W celu zapewnienia skutecznej, wielostopniowej ochrony przeciwprzepięciowej, projektant musi dopilnować, aby ograniczniki przepięć  we właściwy sposób były ze sobą skoordynowane energetycznie (były właściwie dobrane i zamontowane we właściwej kolejności, działały we właściwej kolejności – wstawianie ograniczników przepięć na chybił trafił może spowodować ich uszkodzenie przy pierwszym przepięciu, które się pojawi w budynku). Oznacza to, że każde kolejno po sobie następujące zabezpieczenie przeciwprzepięciowe, przejmuje tylko tę część energii zakłócającej (przepięcia) dla której jest przeznaczone.

Warto również pamiętać, że im dłuższe są przewody, tym bardziej tłumią sygnał roboczy, oraz tym bardziej podatne są na zakłócenia zewnętrzne a lokalne różnice potencjałów np. pomiędzy budynkami powodują powstawianie i przepływ prądów wyrównawczych.

Zabezpieczenia przeciwprzepięciowe nie są wieczne

Rozmawiając o teleinformatycznych zabezpieczeniach przeciwprzepięciowych wiele osób zakłada, że są „wieczne”.

Nic bardziej mylnego.

Teleinformatyczne zabezpieczenia przeciwprzepięciowe zawierają w sobie elementy elektroniczne, które podlegają procesom starzenia. Naturalne zużycie powodowane jest przez: obecność napięcia roboczego, minimalne ale obecne prądy upływu, przepięcia łączeniowe o małej amplitudzie ale występujące wielokrotnie w ciągu dnia, wysokie temperatury, przepięcia o wartościach przekraczających ich parametry znamionowe. Jeśli ochrona przeciwprzepięciowa ma być skuteczna, nie wystarczy ją właściwie zaprojektować i wykonać, ale należy również ją serwisować, czyli kontrolować stan zabezpieczeń przeciwprzepięciowych, a w razie konieczności wymieniać zużyte zabezpieczenia. Konieczność wykonywania przeglądów okresowych opisanych w normach PN-EN 62305 wymusza również kontrolę zainstalowanych ograniczników przepięć.

Z tego powodu producenci dbający o zadowolenie klienta i jakość swoich produktów wprowadzili odpowiednie urządzenia pomiarowe i testery przeznaczone do testowania zabezpieczeń przeciwprzepięciowych. W przypadku Dehna takim testerem jest LifeCheck DRC LC M1+, a regularne dokonywanie kontroli stanu teletechnicznych zabezpieczeń przeciwprzepięciowych do minimum ograniczy ryzyko awarii zabezpieczenia przeciwprzepięciowego chroniącego urządzenia. Sprawne i prawidłowo podłączone zabezpieczenie przeciwprzepięciowe jest potrzebne, aby chronione urządzenie działało bez awarii spowodowanych przepięciami.

Tester ograniczników przepięć LifeCheck DRC LC M1+ Dehn

Bezpieczeństwo kosztuje

Tu należy podjąć decyzję, co z punktu widzenia interesów klienta jest nadrzędne.

Celem dokonywania konserwacji (pomiarów) zabezpieczeń przeciwprzepięciowych jest jak najszybsze wytypowanie tych zabezpieczeń przeciwprzepięciowych, które w najbliższym czasie mogą ulec awarii. Jednak patrząc globalne koszty np. firmy, jest ciągły nacisk na ograniczanie wydatków i szukanie oszczędności. Częsta kontrola stanu ograniczników przepięć, to z punktu widzenia osoby odpowiedzialnej za koszty zauważalny wydatek (szczególnie jak nie ma awarii spowodowanych przepięciami bo wszystko dobrze działa), więc mogą pojawić się naciski, aby ograniczyć ilość kontroli zabezpieczeń przeciwprzepięciowych.

Tylko kto będzie winnym, jak wystąpi przepięcie, zabezpieczenie nie zadziała (uszkodzenie ogranicznika nie zostało w porę wykryte) i wystąpią szkody (np. utrata danych)? Pamiętajmy, iż warunkiem wypłaty odszkodowania przez ubezpieczyciela są regularnie wykonywane przeglądy instalacji. Protokoły pokontrolne są wymagane na samym początku procesu likwidacji szkody objętej ubezpieczeniem.

Tu dochodzimy do kolejnego niewygodnego i pomijanego milczeniem zagadnienia.

Szybciej, taniej czyli bez niezbędnych konsultacji

Presja ekonomiczna (maksymalne obniżenie kosztów), często prowadzi do maksymalnego przyspieszania i skracania czasu związanego z projektowaniem i wykonaniem różnych instalacji. Lekceważone są zapisy z Polskiej Normy PN-EN 62305-3:2011, w której wskazane są konsultacje i zalecenia, aby z architektem uzgadniać kwestie dotyczące:

… szczegółów każdego wyposażenia, aparatów, instalacji przemysłowych itp., przeznaczonych do zamontowania na obiekcie, w jego wnętrzu lub pobliżu, które mogą wymagać przemieszczenia instalacji lub połączenia z LPS z powodu odstępu izolacyjnego. Przykładami instalacji są systemy alarmowe, bezpieczeństwa, telekomunikacyjne, przetwarzania sygnałów i danych oraz obwody radiowe i telewizyjne.

Kolejne konsultacje, czyli znów wyższe koszty.

Pamiętajmy. Kiedy szkoda jest mała to problem jest mały (są stosunkowo niewielkie koszty likwidacji szkody). Kiedy szkoda jest duża, koszty mogą być nie do udźwignięcia. Im mniejsza firma tym koszt likwidacji szkody jest bardziej dotkliwy. Osoby fizyczne bardzo często muszą niestety same ponieść koszty powstałych strat a dochodzenie sprawiedliwości w sądach jest drogą przez mękę.

Czy można taniej i skuteczniej zapewnić ochronę przeciwprzepięciową?

Teoretycznie i z przymrużeniem oka – można. W tym celu należy przewidzieć kiedy wystąpi przepięcie i odłączyć urządzenia od zasilania, anten, internetu, itp. Tylko co się stanie, jeśli nie zdążymy lub zapomnimy to zrobić? A jak kabli do wyłączenia jest dużo? A jak nas nie będzie wówczas w domu lub budynku?

Powstaje więc pytanie czy taki sposób ochrony przed przepięciami jest realny?

Podczas burzy należy odłączyć urządzenia elektroniczne od zasilania i innych podłączonych przewodów

Artykuł choć obszerny, nie wyczerpuje tematu teletechnicznych ograniczników przepięć. Wiele tematów i zagadnień dotyczących zabezpieczeń przeciwprzepięciowych zostało pominiętych, lub opisanych w dużym skrócie.

Kończąc, chciałbym serdecznie podziękować dr inż. Jarosław Wiater, oraz Dehn Polska, za wsparcie merytoryczne udzielone przy tworzeniu tego artykułu.

5 komentarzy

5 komentarzy

  1. Tomasz Brzostowski

    19 sierpnia 2021 o 23:04

    Po przeczytaniu tego artykułu, a właściwie obszernego poradnika jestem naprawdę pod wrażeniem.
    Wszechstronność, szczegółowość, merytoryka, sposób przekazu są na najwyższym poziomie.
    Ale w moim odczuciu największą wartością tego poradnika jest to, że autor uświadamia nam jak powszechne jest lekceważenie przepisów, norm, zasad i zaleceń przez „wykwalifikowanych” elektryków! Jak mała jest świadomość projektantów, instalatorów, inwestorów, użytkowników instalacji elektrycznych. Jak wielkie są braki wiedzy.
    To żenujące, ale mając wieloletnią praktykę, nie przypominam sobie instalacji antenowej, internetowej, alarmowej, domofonowej… zabezpieczonej ogranicznikami przepięć. Nie spotkałem się z inwestorem, który wyraziłby zgodę na kompletny system ochrony przeciwprzepięciowej.
    Nawiasem mówiąc, ilu elektryków wie o istnieniu ograniczników przepięć przeznaczonych do zabezpieczania instalacji teletechnicznych?
    Kompletna ochrona przeciwprzepięciowa? Dla wielu sprawę załatwia ogranicznik „B+C” zamontowany w rozdzielnicy. Oczywiście jak najtańszy i pytanie czy prawidłowo zainstalowany?
    Polecam lekturę tego artykułu instalatorom, inwestorom, ale przede wszystkim projektantom instalacji elektrycznych. Panowie, wiedzy zawartej w tym artykule na pewno nie zdobyliście ani w szkole, ani na studiach.
    Wartość merytoryczna artykułu nieoceniona.
    Gratulacje i pozdrowienia dla autora.

    Odpowiedz

  2. Misiek

    20 sierpnia 2021 o 20:17

    Lektura tego poradnika rzeczywiście niesamowicie podnosi świadomość.
    Nie zdawałem sobie sprawy że temat ochrony przeciwprzepięciowej jest tak rozległy, że tyle różnych czynników należy wziąć pod uwagę. Pewne jest że poradnik Pana Piotra radykalnie zmienił moje podejście do zagadnienia ochrony przeciwprzepięciowej / odgromowej.

    Odpowiedz

  3. Michał

    19 lutego 2023 o 12:10

    Panie Piotrze, po pierwsze znakomity artykuł i oby takich więcej!

    Zastanawia mnie (z punktu widzenia praktycznego i teorii, z pominieciem aspektów prawnych i normatywnych) na ile skuteczna będzie ochrona w przypadku opisanyn poniżej.

    Dom parterowy z nieużytkowym poddaszem i zewnętrzną instalacją odgromową. Z rozdzielni trasy kablowe do punktów oświetlenia prowadzone na stropie żelbetowym (minimalna odległość od zewnętrznej instalacji odgromowej powyzej 3m) zebrane w pojedynczym korycie metalowym zamkniętym i uziemionym wielokrotnie biegnącym mniej więcej w osi domu. Odległość do najbardziej oddalonych punktów od rozdzielni około 20m. Od strony zasilania oczywiście zabezpieczenie T1+T2.

    Czy koryto poprawia jakość ochrony i jeżeli tak to czy w stopniu wystarczającym, żeby nie dokładać do każdego punktu (znacznie podnosi koszt) powielenia ogranicznika T2?

    Cała instalacja jest zrobiona w topologii gwiazdy. Problem stanowią instalacje prowadzone po stropie, gdyż jest prawie 20 lini osobno sterowanych z rozdzielni, więc każda musiałaby dostać T2.

    Zabezpieczenie gniazd odległych powyżej 10m od rozdzielni głównej będzie realizowane poprzez poprowadzenie obwodów do dodatkowej skrzynki z zestawem ograniczników T2 na kazdej linii, zlokalizowanej tak, aby od niej bylo poniżej 10m do każdego gniazda.

    Nie martwi mnie zabezpieczenie samych odbiorników (niski koszt wymiany) a bardziej aparatów sterowniczych w samej rozdzielni.

    Z góry dziękuję za poradę i pozdrawiam

    Odpowiedz

    • Piotr Bibik

      24 lutego 2023 o 22:37

      Pyta Pan o skuteczność a tej na podstawie tak ogólnego opisu i bez bardzo dokładnych oględzin, obliczeń itd. nie da się oszacować. Proszę zobaczyć, wspomniał Pan o odległości około 3 m od zewnętrznej instalacji odgromowej, ale czy to się tyczy WSZYSTKICH przewodzących rzeczy? Czy w bliższej odległości nie znajdują się jakieś zbrojenia, rury (nawet PCV, ale z rdzeniem np. aluminiowym)? Ograniczniki typu 1, 2 niewiele mówią. Jakie i jak są skoordynowane energetycznie z pozostałymi ogranicznikami znajdującymi się w budynku? Czy przewody są prowadzone w sposób, który zapobiega wzajemnemu indukowaniu się przepięć? Jeśli TAK, to jeszcze raz się upewnię, w rozdzielnicy również ma Pan właściwie odseparowane obwody? Wystarczy jeden źle poprowadzony przewód, aby w krytycznym momencie właśnie tą drogą przepięcie dostało się do chronionego urządzenia i dokonało zniszczeń.
      Prawidłowo podłączone do systemu wyrównania potencjałów metalowe koryto może w jakimś stopniu chronić przed indukowaniem się przepięć rozchodzących się w postaci fali elektromagnetycznej, ale powstają pytania jakie to koryto? Perforowane, czy pełne? Z pokrywą? Jaką? Jak jest podłączone do systemu wyrównania potencjałów (jednostronnie, dwustronnie, wielokrotnie)?

      Ale poniekąd Pan sam odpowiedział sobie na pytanie 😉 

      Zacznijmy od początku. W artykułach opisany jest sposób wykonania skutecznej ochrony przeciwprzepięciowej całego domu, a Pan jasno wskazuje jakie urządzenia chce Pan chronić. Dobierając ochronę przeciwprzepięciową zacząć należy od określenia co i przed czym chcemy zabezpieczać? Następnie należy określić w jakim środowisku dane urządzenie się znajduje i właściwie dobrać ochronę. Tu nie ma drogi na skróty. Albo ochrona jest (pełna i skoordynowana), albo jej nie ma. Nie ma czegoś takiego jak częściowa ochrona. Częściowa = brak ochrony.

      Jeśli chce Pan chronić np. urządzenia sterujące to należy sprawdzić co podaje producent (w jakiej kategorii przepięć mogą dane urządzenia być montowane) i jakie sygnały (z jakimi standardami mamy do czynienia). To pozwoli na określenie jakie ograniczniki przepięć należy zastosować i określić ile ich musi być. Jeśli chce Pan chronić tylko sterownik, to nie ma konieczności na tym samym przewodzie powielać ochrony (nie chronimy urządzenia po drugiej stronie), tylko trzeba ją tak zamontować, aby w razie wystąpienia przepięcia sterownik był chroniony i należy mieć świadomość, że inne urządzenia mogą zostać uszkodzone. Jeśli Pan to akceptuje i tak Pan konstruuje ochronę to już Pana sprawa. Jeśli dobrze zabezpieczy Pan sterownik, to w razie przepięcia wszystko w domu padnie poza sterownikiem – Pan jest zadowolony, ochrona zadziałała zgodnie z Pana założeniami, czyli wszystko jest ok 🙂 

      Odpowiedz

      • Michał

        4 marca 2023 o 14:12

        Po pierwsze dziękuję za poświęconą uwagę, mam świadomość, że w teoretycznej dyskusji trudno jest być precyzyjnym i nie da się podać jednoznacznej odpowiedzi.

        Wspominając o odległości od zewnętrznej instalacji odgromowej tak – mam na myśli wszystkie przewodzące elementy (konstrukcja dachowa jest drewniana z pokryciem ceramicznym bez dodatkowych instalacji typu oświetlenie, antenowe itd). Instalacja o której mowa ma leżeć na stropie w głównej mierze bezpośrednio pod kalenicą i prowadzona w sposób, aby zminimalizować powstawanie pętli. Strop jest żelbetowy z dodatkową bednarką przyspawaną po obwodzie do zbrojenia i połączoną wielokrotnie z uziomem otokowym w celu wyrównania potencjałów. Analogicznie jest wykonana płyta fundamentowa (z uwagi na realizację w formie „białej wanny” uziom jest zewnętrzny – otokowy z dodatkowym pionowymi prętami w okolicy połączenia z przewodami odprowadzającymi LSP oraz podłączeniem do GSW). Połączenia bednarek wyrównawczych stropu, płyty oraz GSW z uziomem są w znacznych odległościach (>5m) od połączeń przewodów odprowadzających LPS z uziomem.

        Wszystkie przewody wchodzące do budynku z zewnątrz (w tym np. kamery) mają (a raczej mają mieć , bo nie wszystko jest zrealizowane) w okolicy wejścia zainstalowane dodatkowe SPD dedykowane do skrętki.
        W rozdzielnicy jest SPD kombinowane na zasilaniu T1+T2+T3, kable sieciowe (skrętki) wchodzące do rozdzielnicy przechodzą przez dedykowane SPD.

        Planowałem dać koryto pełne z pokrywą wielokrotnie uziemione poprzez poprowadzony równolegle przewód 10mm2.

        Pozdrawiam

        Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

÷ 7 = 1

Zobacz także

W jaki sposób zabezpieczyć dom, lub mieszkanie przed powodzią?

Jak szybko i skutecznie zabezpieczyć się przed powodzią? Co z elektryką…