Защита от грозы сетевого оборудования

Защита от грозы сетевого оборудования

При проектировании систем видеонаблюдения необходимо обеспечить “живучесть” системы от внешних неблагоприятных факторов. Ведь видеонаблюдение часто применяется для задач охраны ответственных объектов, где надежность и отказоустойчивость должны быть максимальны, а вероятность отказа сведена к минимуму. В данной статье рассмотрим вопрос защиты системы видеонаблюдения от воздействий импульсных перенапряжений, особенно актуальный для периметральных систем охранного видеонаблюдения, а также промышленных и инфраструктурных объектов.

Озеров Евгений, ведущий инженер в компании Болид, проектировщик, отраслевой эксперт, блогер, автор Telegram каналов Безопасность (блог Озерова), Проектирование видеонаблюдения, наблюдение, VideoCAD

Что такое перенапряжение?

Перенапряжением является уровень прикладываемого к прибору или системе напряжения, превышающего предписываемый стандартом, при котором возможно нарушение изоляции или работоспособности устройства за определенный период времени.

От чего защищаем?

Перенапряжение проявляется как импульсные помехи со временем нарастания фронта менее единиц миллисекунд. Основными причинами их возникновения являются:

• молнии, возникающие при грозе;
• электростатический разряд;
• переходные процессы при переключении;
• неисправное оборудование.

Грозовые перенапряжения от удара молнии поблизости от оборудования

При ударе молнии в атмосфере создается канал ионизированного воздуха, по которому происходит разряд. Грозовые разряды (молнии) несут в себе токи порядка 200 кА, отрицательный потенциал величиной около нескольких миллионов вольт относительно поверхности Земли. При разряде появляется мощное магнитное поле и радиоволны. Как правило, 90% энергии отводится внешними молниеотводами, а 10% попадает в электрические цепи здания, что может повлиять на оборудование видеонаблюдения как прямым воздействием тока, так и через наведенные потенциалы.

Электромагнитная наводка грозового разряда

Один из распространенных типов возникновения опасных импульсов перенапряжений — электромагнитная наводка от первичного контура, создаваемого каналом молнии. Под действием разряда во всех вторичных контурах, например в токопроводящих жилах цепей передачи информации и питания установленной на объекте системы видеонаблюдения, наводится ЭДС индукции. Так как именно контур, ограниченный кабелями и поверхностью земли, имеет наибольшую площадь, то именно в нем наводятся наибольшие значения ЭДС.

Перенапряжения вследствие коммутаций и переключений

Коммутационные перенапряжения могут возникать в случае проведения переключений или коммутации оборудования в электрической сети, коммутации патч кордов в кроссовой, включения питания коммутатора на периметре. При отсутствии специализированной защиты существует реальная угроза выгорания портов коммутаторов, камер видеонаблюдения и других устройств, подключенных к воздушной линии и к кабелям, проведенным внутри здания.

Электростатический заряд атмосферных осадков

Атмосферные осадки могут нести на себе электростатический заряд. Он может представлять собой опасность в случае контакта осадков с кабелем. Заряд на оболочке кабеля может индуцировать заряд на кабельных проводниках, что потенциально может привести к возникновению импульсного перенапряжения в кабельной линии.

Что защищаем?

Как было уже сказано выше, именно кабели из-за своей протяженности имеют наибольшее значение наведенного напряжения при грозе, статического напряжения при осадках и “занесенного” напряжения при коммутационном перенапряжении либо неисправности оборудования. Поэтому мы должны обеспечить защиту оборудования от воздействия перенапряжения в линиях связи, электропитания, заземления, контрольно-измерительных линиях.

Как защищаем?

Основной принцип — установка средств защиты от импульсных перенапряжений на все входящие и исходящие линии связи и питания, т.н. УЗИП (устройства защиты от импульсных перенапряжений).

Иллюстрация макс

Как правильно выбрать устройства защиты? Для начала разберемся с существующими типами УЗИП и способами их применения.

Классификация УЗИП

Согласно п.3.35 ГОСТ Р 51992-2011 (МЭК 61643-1:2005) УЗИП делятся на три класса (по типу выдерживаемых испытаний):

Предназначены для защиты от непосредственного воздействия грозового разряда. Данными устройствами в обязательном порядке должны комплектоваться вводно-распределительные устройства (ВРУ) административных и промышленных зданий. Стандарт предписывает испытание импульсными токами амплитудой от 25 до 100 кА формой волны 10/350 мкс. Числа в обозначении формы импульса означают следующее:

• первая — время (в микросекундах) нарастания импульса тока с 10% до 90% от максимального значения тока
• вторая — время (в микросекундах) спада импульса тока до 50% от максимального значения тока

УЗИП I класса в системах видеонаблюдения практически не используются. Как правило данный тип устройств уже установлены на главном распределительном щите (ГРЩ) здания. Впрочем при проведении предпроектного обследования будем не лишним проверить его наличие.

• II класс (class II tests)

Устройства защиты вторичных цепей питания и линий связи, устанавливаются после УЗИП I класса тестирования. Обеспечивают защиту электрических распределительных сетей от перенапряжений, вызванных коммутационными процессами либо защиту от электромагнитная наводки грозового разряда на линии электропитания и связи, если удар молнии пришелся, например, на молниеотвод в соседнем здании.. Для однополюсного подключения стандарт предписывает тестовый ток 15 кА и характеристику кривой тестового импульса 8/20 мкс, а для 3- и 4-полюсного подключения — 100 кА и 8/20 мкс соответственно.

Как правило, для защита оборудования системы видеонаблюдения используются УЗИП II либо III класса.

• III класс (class III tests)

Применяются для того, чтобы обезопасить оконечную аппаратуру от импульсных перенапряжений, вызванных остаточными бросками напряжений. Устройства данного класса работают также в качестве фильтров высокочастотных помех, устанавливаются непосредственно рядом с защищаемым оборудованием. УЗИП III класса испытывается комбинированной волной из импульсов с формой 1,5/50 и 8/20 мкс.

Источник: https://rutd-ksk.com/zaschita-ot-grozy-setevogo-oborudovaniya/

Оборудование для грозозащиты сетей Ethernet

Технология Ethernet является основной при построении локальных компьютерных сетей и имеет широкое распространение в настоящее время. Корпоративные локальные сети могут иметь значительную протяженность. Широко используемая при их построении «витая пара» может быть подвержена различным электромагнитным воздействиям. Грозозащита служит для стабилизации напряжения в результате разряда молнии, когда возникают наведенные поля.

Причины импульсного перенапряжения

В перечне причин возникновения импульсных перенапряжений в соединительных линиях локальных сетей, основными являются:

• атмосферные явления, к которым относятся разряды молнии, скопление зарядов статического электричества в грозовых слоях атмосферы, электризация элементов линий связи, возникающая при сильном ветре;
• индустриальные помехи, вызывающие электромагнитные наводки в линиях связи и обусловленные близостью силовых электрических линий.

Вредоносные электромагнитные всплески вызываются коммутацией силового оборудования, работой частотно-регулируемых приводов, электрифицированным транспортом.

Влияние указанных факторов на устойчивость работы сетевого оборудования Ethernet, часто вызывающее выход его из строя, привело к необходимости создания особого класса предохранительных приспособлений.

Так появились устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), за которыми закрепилось название «грозозащита», впрочем, не совсем правильно отражающее функциональное назначение этих устройств. В общепринятом понимании к грозозащите относятся устройства, препятствующие прямому попаданию молнии в защищаемый объект, к чему УЗИП не имеют отношения.

Принцип работы УЗИП заключается в том, что опасные напряжения, возникающие в медных линиях, отводятся на заземляющую шину. Аппараты грозозащиты включаются на концах линий, в непосредственной близости от порта ethernet.

Приборы защиты от импульсных перенапряжений содержат симметрирующие дроссели с выведенной средней точкой, диоды и газонаполненные разрядники.

Защита Nag-APC-POE

Ethernet Nag-APC-POE относится к клонам (аналогам) APC. Устройством осуществляется защита четырех пар кабеля UTP, соответствующих портов и грозозащита poe. Поддерживает poe всех видов. Имеет модульное исполнение для установки в шасси 19«.

Назначение устройства состоит в защите оборудования от наведенного напряжения, электромагнитных помех атмосферного и индустриального характера. К защищаемому оборудованию относятся маршрутизаторы Wi-Fi, видеокамеры, медные коммутаторные порты.

Данная грозозащита предназначается для монтажа на медные порты устройств. Применение аппаратуры целесообразно, когда длина подключенного к порту кабеля превышает длину 10 метров.

Точки подключения:

• порт видеокамеры, оснащенной питанием и без него;
• порт устройства, обеспечивающего доступ по Wi-Fi, либо осуществляющее маршрутизацию;
• свич (коммутатор), обеспечивающий доступ;
• коммутатор со стороны абонента.

Схема примененной в устройстве грозозащиты Ethernet является проходной, какая-либо направленность отсутствует. Аппаратура рассчитана на эксплуатацию в закрытых помещениях. Поддерживаются все типы poe.

Обзор другого оборудования

Ассортимент грозозащиты для сетей Ethernet довольно широк. Можно подобрать модели устройств, соответствующие параметрам сети и надежно защищающих от скачков напряжения, вызванных природными или техногенными причинами.

РГ4

Аппараты грозозащиты этой серии предназначены для предохранения оборудования, осуществляющего передачу данных в среде Ethernet 10/100Base-TX по витой паре, то есть, относится к классу устройств молниезащиты ethernet.

Данное устройство совместимо со всем оборудованием компании Ubiquiti. Высокочастотная версия устройства используется для защиты приборов, поддерживающих технологию poe.

ETH-SP

Защищает порты оборудования сетей Ethernet от скачков напряжения, обусловленных как атмосферными явлениями, так и проблемами энергоснабжения.

Изделия фирмы Ubiquiti, как правило, оборудуются встроенными приспособлениями, предотвращающими их выход из строя от импульсных перенапряжений.

Несмотря на это считается целесообразным дополнительное применение грозозащиты ETH-SP, повышающей надежность работы оборудования.

Ethernet Nag-1.2

Осуществляет защиту коммутаторных портов Ethernet, Wi-Fi роутеров, без поддержки технологии poe. Схема грозозащиты в данном приборе модифицирована относительно схемы классической APC.

Среди отличий в схемах – наличие супрессора, работающего при напряжении свыше 7 Вольт, разрядники, которые защищают порт Ethernet от всплесков напряжения до 5000 Вольт.

Ethernet SNR-SP-1.0

Данная модель грозозащиты создана для установки на стороне пользователя сети интернет. Применение современных технологий позволило расположить схему грозозащиты в розетке.

Использование такого прибора обеспечит надежную работу канала передачи данных во время грозы, а также при наличии коммутационных и индустриальных помех.

Источник: https://evosnab.ru/ustanovka/molnija/zashhita-setej-ethernet