Главная » Защита от электромагнитных помех
Статьи

Защита от электромагнитных помех

Каткин Д.
Технический директор MATAEL LTD
20/02/2010

Примечание: в данной статье приведены примеры с объекта в Москве который недавно был оборудован системами безопасности.

Любой объект, будь то офисное, больничное, производственное или жилое здание должен быть спроектирован в соответствии со следующими стандартами, правилами и нормами, принятыми в Российской Федерации:

  • ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
  • ГОСТ Р 50571.1-93 - Электроустановки зданий. Основные положения.
  • ГОСТ Р 50571.2-94 Электроустановки зданий. Основные характеристики.
  • ГОСТ Р 50571.21-2000 Электроустановки зданий. Выбор и монтаж электрооборудования.
  • ГОСТ Р 50571.24-2000 (МЭК 60364-5-51-97) Электроустановки зданий.
  • ГОСТ Р 51317.2.5-2000 Совместимость технических средств электромагнитная. Электромагнитная обстановка.
  • Правила устройства электроустановок (ПУЭ).
Что делать если вы получили в руки объект, который необходимо снабдить системами безопасности? Во-первых - убедиться в наличии документации удостоверяющей соблюдение приведённых правил и стандартов. Во-вторых - в любом случае использовать аппаратуру, в которой предусмотрена помехозащищенность большая, нежели предусматривается стандартами.

Борьба с помехами высокой интенсивности требует следующих мер, которые рекомендуется учесть в случае проектирования систем безопасности на объектах, уровень электромагнитных помех в которых выше чем разрешено стандартами:

  • Приведение уровня разности потенциалов между «нулевым» проводом питания от сети 220 Вольт и заземлением к нулю;
  • Приведение контура заземления к соответствию стандартам;
  • Шунтирование любых развязок между цепями заземления;
  • Подключение адресных и безадресных шлейфов радиально с нагрузкой в конце линий для снижения уровня помех, так как при соединении кольцевым способом в шлейфе возникают паразитные токи наводок. Номинал нагрузки указывается в технической документации. Таким образом помеха станет почти симметричной на жилах шлейфа и гораздо слабее будет влиять на уровень «ноля» постоянной составляющей адресного шлейфа. Ограничение минимума сопротивления нагрузки в случае адресного шлейфа зависит лишь от мощности источника питания адресного шлейфа;
  • Использование экранированного провода для адресных и безадресных шлейфов, а также для сигнальных цепей, подключаемых к адресным меткам и выходным устройствам. Экран проводки должен быть подключен непрерывно и соединяться только к модулям системы, к которым подключены данные шлейфы. Соответственно туда же необходимо подключать заземление самих модулей. В случае если экран будет подключен в нескольких точках, то эффект будет обратный - в замкнутом кольцом на контур заземления экране возникнут паразитные токи наведённые помехами и он сам станет источником помех. Таким образом будет достигнуто дополнительное снижение помехи в сигнальных жилах шлейфа;
  • Использование экранированного провода для линий связи между модулями системы. Учитывая то, что данная линия связи чаще всего отвечает требованиям стандарта EIA485, экран подключается к специальной клемме, которая предусмотрена на центральном устройстве и является средней точкой данной линии связи. Сама линия связи выполняется радиальным способом и в конце линии ставится нагрузка 120 Ом. В системах производства MATAEL LTD данная нагрузка предусмотрена на модулях и включается на последнем модуле на линии связи с помощью специального переключателя. Экран кабеля ни в коем случае не должен соприкасаться с заземлением во избежание создания несимметричности передающей цепи.
  • При выборе между радиоканальной и проводной системой следует обязательно убедиться что на объекте не используются средства радиосвязи (в том числе переносные рации охраны, внутренней связи и т.п.), радиоуправляемые игрушки, шлагбаумы и другие технические средства, использующие радиосвязь. Дело в том то используемые для радиоканальных систем пожарной сигнализации частоты 433 и 868 МГц являются нелицензируемыми и используются перечисленными техническими средствами. В случае присутствия перечисленных технических средств на объекте следует ставить проводные системы пожарной сигнализации, так как они не подвержены влиянию радиопомех.
Данные методы (не полностью, к сожалению) были успешно применены и показали себя эффективными на одном из объектов в Москве, который нам довелось оборудовать. На заземляющем контуре объекта присутствуют наводки от источника бесперебойного питания в диапазоне 0,1 Гц - 22 МГц напряжением до 20 Вольт в силу конструктивной особенности ИБП – элементов развязки между «землёй» приходящей к ИБП и «землёй» выходящей из ИБП внутрь объекта. Задача заземления системы состоит не только в том, чтоб обезопасить обслуживающий персонал. Надёжное заземление должно обеспечивать нулевой потенциал, как по переменному, так и по постоянному току в любой точке подключения к нему на объекте. Только в этом случае возможно избежать влияния мощных помех на сигнальные линии систем безопасности. Максимальная интенсивность помех наблюдалась в частотном диапазоне 2-16 КГц. Учитывая то, что в линиях связи систем безопасности часто используются частоты данного диапазона, то их влияние вызывало кратковременные сбои в работе систем безопасности (пожарная, СКУД, видеонаблюдение, охранная система, система оповещения). Напряжение было замерено относительно специально созданного отдельного заземляющего контура. Учитывая то, что металлические кабель-каналы, в которых проложена проводка систем безопасности, подключены к такой "шумящей" земле, наводки на сигнальных цепях систем безопасности были от 3 до 20 вольт, что недопустимо ни по каким стандартам. В некоторых местах объекта металлические кабель-каналы были вообще не подключены к земле. Учитывая то, что в них были уложены также кабели "шумящего" источника бесперебойного питания, на "нулевом" проводе которого присутствует напряжение помех до 40 Вольт, данные кабель-каналы сами по себе становились источниками кондуктивно-индуктивных помех. Далее приведена АЧХ замеренных помех:

Jpg 530x300, 42915 байт

На приведённом рисунке вы видите АЧХ помех, снятую на заземляющем контуре оборудуемого объекта (уровень помех на данной картинке не является истинным, так как замерялся через дополнительные делители с целью получения вида АЧХ). Размах данных помех, замеренный осциллографом, доходит до 20 Вольт.

Jpg 530x300, 44815 байт

Для сравнения привожу, снятую на заземляющем проводе на объекте компании Amdocs в Израиле. Единственная ярко выраженная помеха находится на частоте 50 Герц и размах её всего 50 милливольт в точке подключения к шасси пожарной системы. Несмотря на то, что объект очень насыщен цифровой, электромеханической и прочей аппаратурой, нет ни одной системы безопасности, которая бы страдала от помех. Несмотря на использование обычных неэкранированных проводов. (Уровень помех на данной картинке не является истинным, так как замерялся через дополнительные делители с целью получения вида АЧХ).

Несмотря на то, что на данном объекте источник помех так и не устранён, нам удалось избежать влияния данных помех на работу системы пожарной сигнализации снизив их до технически допустимых уровней в цепях системы пожарной сигнализации. Напомним, что помехоустойчивость систем производства MATAEL LTD сильнее, чем это требуют стандарты. На данный момент, учитывая некачественный контур заземления объекта и то, что источник бесперебойного питания продолжает "шуметь", наводки, замеренные на сигнальных цепях пожарной сигнализации, составляют 2,5 - 3 Вольта, что в 50-60 раз больше разрешённого по стандарту ГОСТ Р 51317.2.5-2000 и при этом система работает стабильно.

Отдельно хотелось бы отметить, что органам, занимающимся внедрением стандартов, следует учитывать особенности построения систем пожарной сигнализации. Ввиду того что гальванической развязки между заземлением и цепями системы не существует, хотелось бы видеть стандарты устанавливающие реальные допустимые уровни помех и разграничение применения проводных и беспроводных систем по уровню собственной безопасности. Учитывая следующее:

  1. Система пожарной сигнализации всегда включает цепь проверки утечки на землю. Это делается в целях безопасности системы, а не для избавления от помех. Подобная утечка может спровоцировать возгорания в насыщенных горючими газами помещениях и других подобных ситуациях, а посему должна контролироваться и устраняться.
  2. Проводная система более пожаробезопасна в силу присутствия данного контроля. Присутствие изоляторов короткого замыкания и места утечки на землю это явное преимущество перед беспроводными системами, в которых нет контроля цепи питания в пожарном извещателе. Беспроводной пожарный извещатель либо другой беспроводной прибор со встроенным источником питания, находящийся в пожароопасной среде при перегреве или самовозгорании в случае внутреннего короткого замыкания становится сам причиной пожара.
  3. Стандартный уровень питающей составляющей в шлейфах пожарной сигнализации установлен как 24 вольта. Уровень протокола связи у разных производителей колеблется от 1 до 6 вольт. Безопасным напряжением для человека считается напряжение 42 В в нормальных условиях и 12 В в условиях повышенной опасностью ( сырость, высокая температура, металлические полы и др). Большим он быть не может в силу соображений безопасности для людей. Соответственно недопустимо присутствие электромагнитных наводок соизмеримых или больших по уровню, чем уровень протокола связи.
  4. Мощные импульсные преобразователи и другие мощные генерирующие приборы должны быть снабжены средствами автоматического отключения в случае отклонения выдаваемых частот от нормативных и в случае генераций паразитных частот больше допустимых уровней. Поэтому уровень паразитных частот и их диапазон должен быть выражен в абсолютных цифрах и соответствовать среднему процентному соотношению к уровню используемых протоколов связи. То есть для примера ИБП на выходе которого присутствуют помимо 220 вольт помехи, не должен выдавать этих помех больше 1,5 Вольт на «фазном» проводе. И полный ноль на «земляном» и «нулевом». Почему? Потому что 25% от 6 вольт протокола связи системы безопасности это именно 1,5 В, а не проценты от напряжения выдаваемого в питающую сеть ИБП. Опять же почему 25%? Потому что колебания уровня протокола в плюс-минус 25% от его размаха не вызовут сбоя передачи данных. Конечно же есть и более нетерпимые к помехам системы передачи данных чем пожарные. В частности аналоговые системы передачи звука и изображения. Следовательно и уровень помех должен быть соизмерим.
  5. В правилах построения электроустановок следует учесть что проводка силовых питающих цепей от ИБП и прочих генерирующих помехи источников зачастую многие метры, а то и километры находится вблизи сигнальных линий систем безопасности, что вызывает присутствие на сигнальных линиях присутствие помех того же уровня что выдаётся упомянутыми генераторами помех. Следовательно выходные силовые цепи подобных ИБП и генераторов должны быть надёжно экранированы, если их уровень генераций превышает допустимый, полученный с помощью приведённого выше анализа.
Далее приводятся несколько фотопримеров правильного построения цепей заземления и других подключений.

Jpg 600x896, 464590 байт

На данном примере с другого объекта (В Израиле) показано как перед каждым распределительным шкафом установлена шина для выравнивания потенциала проводов контура заземления. Данные провода в Израиле всегда устанавливаются без изоляции, так как на них всегда нулевой потенциал.

Jpg 600x402, 201559 байт

Каждый металлический кабель-канал обязательно жёстко подключается к контуру заземления специальным крепежом. На данном примере - хомутом с гайками и подошвой. Данные кабели также соединены с арматурой здания.

Jpg 332x135, 52809 байт

На данном примере приведено подключение контура заземления к шасси прибора приемно-контрольного пожарного. Заземление подключено к шасси, а потом распределяется от данной точки к остальным цепям, требующим заземления.

Jpg 384x277, 107967 байт

Экран провода связи линии RS485 подключается в точке обозначенной "shd", но не к заземлению. Также виден переключатель SW2, который переводится в положение "END REM" в случае если модуль является последним на радиальном шлейфе связи.

Jpg 600x429, 107236 байт

На данном рисунке желто-зеленым цветом обозначены провода заземления, чёрным - экранировка кабелей связи между модулями системы, красным - провода адресных и безадресных шлейфов к которым подключены пожарные извещатели.

Взято с http://daily.sec.ru

24.03.2010



------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Облако тегов:

В жизни нет гарантий, существуют одни вероятности. /Том Клэнси/