Ochrona odgromowa stacji bazowych telefonii komórkowej

51
ochrona odgromowa stacji bazowych telefonii komÛrkowej
Ochrona odgromowa
stacji bazowych
telefonii komórkowej
Andrzej Sowa
Urzπdzenia elektryczne i elektroniczne pracujπce w wolno stojπcych stacjach bazowych telefonii komÛrkowej sπ szczegÛlnie czÍsto naraøone na bezpoúrednie oddzia≥ywanie czÍúci prπdu piorunowego oraz na dzia≥anie indukowanych przepiÍÊ atmosferycznych. Artyku≥ prezentuje zasady i sposoby eliminowania tych zagroøeÒ, a takøe uk≥ad ogranicznikÛw DEHNvap
Modular firmy Dehn przeznaczone m.in. do tego typu aplikacji.
úrÛd podstawowych przyczyn
zwiÍkszonego zagroøenia piorunowego obiektÛw stacji bazowych telefonii mobilnej oraz przepiÍciowego pracujπcych tam urzπdzeÒ naleøy
wymieniÊ:
ï lokalizacjÍ stacji, bardzo czÍsto na otwartej przestrzeni, czÍsto w najwyøszym
punkcie w danej okolicy,
ï obecnoúÊ wysokich wieø antenowych
(najczÍúciej kilkudziesiÍciometrowych),
ï umieszczanie kontenerÛw lub szaf
z urzπdzeniami elektronicznymi bezpoúrednio pod wieøami,
ï zasilanie ñ czÍsto z napowietrznych linii
úredniego napiÍcia z krÛtkimi podejúciami kablowymi lub nawet z napowietrznych linii niskiego napiÍcia.
W
a)
b)
Rodzaje zagroøeÒ
i zalecenia norm
Dobierajπc úrodki ochrony odgromowej
i uk≥ady ograniczajπce przepiÍcia, naleøy
uwzglÍdniÊ zagroøenie stwarzane przez:
ï bezpoúrednie oddzia≥ywanie prπdu piorunowego na anteny lub inne urzπdzenia
umieszczone na wieøach,
ï przepiÍcia i bezpoúrednie oddzia≥ywanie
czÍúci prπdu piorunowego na instalacje
elektryczne,
ï napiÍcia dotykowe i krokowe, na dzia≥anie ktÛrych naraøeni sπ ludzie przebywajπcy podczas bezpoúredniego wy≥adowania piorunowego na terenie stacji lub
52
w jej bezpoúrednim sπsiedztwie.
c)
Rys. 1.
Ogranicznik
DEHNvap Modular:
a ñ wyglπd aparatu,
b ñ przekrÛj,
c ñ ogÛlny schemat
zasady dzia≥ania
51
52
ochrona odgromowa stacji bazowych telefonii komÛrkowej
Rys. 2. Klasyczny uk≥ad po≥πczeÒ ogranicznika DEHNvap.
51
Projektujπc systemy ochrony, naleøy
uwzglÍdniÊ wymagania norm ochrony odgromowej obiektÛw budowlanych [1, 2, 3, 4],
ochrony przepiÍciowej w instalacji elektrycznej [9, 10] oraz zalecenia zawarte
w normach kompatybilnoúci elektromagnetycznej urzπdzeÒ instalowanych w stacjach bazowych [11, 12, 13].
Ograniczanie przepiÍÊ
w instalacji elektrycznej
Dobierajπc urzπdzenia do ograniczania
przepiÍÊ SPD (Surge Protective Device)
w instalacji elektrycznej w stacji bazowej,
naleøy uwzglÍdniÊ:
ï zagroøenie piorunowe wynikajπce
z przyjÍtego poziomu ochrony,
ï wymagania wynikajπce z niewielkie rozmiarÛw szafy lub kontenera z urzπdzeniami elektronicznymi,
ï trudnoúci z dok≥adnym okreúleniem odpornoúci udarowej kaødego z urzπdzeÒ,
ï celowoúÊ zachowania marginesu koordynacyjnego pomiÍdzy poziomem wytrzy-
ma≥oúci udarowej urzπdzeÒ a napiÍciowym poziomem ochrony ogranicznikÛw,
ï zalecenia zawarte w normach ochrony
odgromowej i przepiÍciowej.
Z analizy powyøszych wymagaÒ wynika,
øe uk≥ady ogranicznikÛw przepiÍÊ powinny:
ï ograniczaÊ przepiÍcia do poziomu poniøej 1500 V pomiÍdzy przewodami fazowymi a przewodem ochronnym oraz pomiÍdzy przewodem neutralnym a przewodem ochronnym,
ï zapewniaÊ ochronÍ przed dzia≥aniem
prπdu piorunowego o wartoúci szczytowej dochodzπcej do 100 kA,
ï charakteryzowaÊ siÍ napiÍciem trwa≥ej
pracy na poziomie oko≥o 1,1 napiÍcia fazowego,
ï byÊ proste w montaøu i zajmowaÊ stosunkowo niewiele miejsca w rozdzielnicy,
ï gasiÊ prπdy nastÍpcze lub nie dopuszczaÊ
do ich powstawania w instalacji elektrycznej,
ï podczas dzia≥ania nie wp≥ywaÊ na pracÍ
innych aparatÛw elektrycznych, np. nie
powodowaÊ zadzia≥ania bezpiecznikÛw,
Rys. 3. Przyk≥ad szeregowego po≥πczenia modu≥u ochronnego DEHNvap
52
nawet o stosunkowo niewielkich wartoúciach,
ï posiadaÊ wskaünik sygnalizujπcy uszkodzenie ogranicznikÛw.
Uk≥ad SPD powinien byÊ dobrany do
stosowanego systemu sieci i umieszczony
w takim miejscu, w ktÛrym istnieje moøliwoúÊ jego kontroli. Ograniczanie przepiÍÊ
do moøliwie najniøszych poziomÛw wymaga rÛwnieø stosowania moøliwie najkrÛtszych przewodÛw do po≥πczeÒ SPD.
Wyeliminowanie wad rÛønego typu ogranicznikÛw, przy zachowaniu wymaganych
w≥aúciwoúci ochronnych, osiπgniÍto wprowadzajπc nowe typy SPD typu 1 o niskich
napiÍciowych poziomach ochrony. Jednym
z takich rozwiπzaÒ sπ produkowane przez
firmÍ Dehn SPD typu 1 DEHNvap Modular (rys. 1.) o napiÍciowym poziomie ochrony poniøej 1500 V.
DEHNvap Modular
Urzπdzenia ograniczajπce przepiÍcia
DEHNvap posiadajπ po dwa zaciski do po≥πczenia z kaødym z przewodÛw fazowych
oraz z przewodem ochronnym PE i lokalnπ szynπ wyrÛwnawczπ. Wprowadzenie
takiego rozwiπzania umoøliwia prosty
montaø ogranicznikÛw w uk≥adzie rÛwnoleg≥ym i szeregowym ñ tzw. uk≥adzie V.
Po≥πczenie ÑrÛwnoleg≥eî jest zalecane,
jeúli istnieje moøliwoúÊ zastosowania do
po≥πczenia ogranicznika krÛtkich przewodÛw oraz wystÍpujπ duøe wartoúci znamionowych zabezpieczeÒ nadprπdowych zamontowanych przed ogranicznikiem.
W uk≥adzie rÛwnoleg≥ym ograniczniki
DEHNvap nie wymagajπ dobezpieczeÒ,
jeúli wartoúci bezpiecznikÛw nie przekraczajπ 315A gL/gG.
Montaø w uk≥adzie szeregowym umoøliwia wyeliminowanie spadku napiÍÊ na
przewodach, ale zakres jego zastosowaÒ
ogranicza siÍ do instalacji, w ktÛrych znamionowe wartoúci prπdÛw bezpiecznikÛw
nie przekraczajπ wartoúci 125 A.
Zastosowanie sterowanych obudowanych iskiernikÛw umoøliwi≥o stworzenie
SPD, ktÛre posiadajπ, w porÛwnaniu z klasycznymi rozwiπzaniami ochrony przepiÍciowej, nastÍpujπce zalety:
ï zapewniajπ ochronÍ instalacji i urzπdzeÒ
przed bezpoúrednim dzia≥aniem prπdÛw
piorunowych i wszelkiego rodzaju przepiÍciami;
ï pomimo zastosowania warystorÛw nie
wprowadzajπ prπdÛw up≥ywu w instalacji elektrycznej;
sierpieÒ 2010
53
ochrona odgromowa stacji bazowych telefonii komÛrkowej
a)
wymagane jest umieszczenie rozdzielnicy
przy wejúciu do kontenera (rys. 4b).
W przypadku stacji bazowej zapewnienie
pe≥nej ochrony urzπdzeÒ wymaga rÛwnieø
w≥aúciwego rozwiπzania systemu wyrÛwnywania potencja≥Ûw w kontenerze.
dr hab. inø. Andrzej
Sowa
Autor jest wyk≥adowcπ
Politechniki Bia≥ostockiej
LITERATURA:
[1] PN-86/E-05003/01 Ochrona odgromowa obiektÛw
budowlanych. Wymagania ogÛlne.
[2] PN-IEC 61024-1: 2001 Ochrona odgromowa
obiektÛw budowlanych. Zasady ogÛlne.
[3] PN-IEC 61024-1-2 Ochrona odgromowa obiektÛw
budowlanych. Zasady ogÛlne. Przewodnik B
ñ Projektowanie, montaø, konserwacja i sprawdzanie urzπdzeÒ piorunochronnych.
b)
[4] PN-IEC 61312-1: 2001 Ochrona przed piorunowym impulsem elektromagnetycznym. Zasady
ogÛlne.
[5] PN-IEC 61024-1-1: 2001 Ochrona odgromowa
obiektÛw budowlanych. Zasady ogÛlne. WybÛr
poziomu ochrony dla urzπdzenia piorunochronnego.
[6] PN-IEC 61643-1 Urzπdzenia ograniczajπce przepiÍcia do≥πczone do sieci rozdzielczych niskiego
napiÍcia. Wymagania techniczne i metody badaÒ.
[7] PN-EN 61000-4-5: 1998 KompatybilnoúÊ elektromagnetyczna (EMC). Metody badaÒ i pomiarÛw.
Badania odpornoúci na udary.
Rys. 4. Ograniczanie przepiÍÊ w instalacji elektrycznej dochodzπcej do kontenera
ï istnieje moøliwoúÊ montaøu ograniczajπcego lub eliminujπcego spadki napiÍÊ na
przewodach ≥πczπcych ogranicznik
z przewodami fazowymi i szynπ wyrÛwnywania potencja≥Ûw;
ï bardzo niskie, dochodzπce do 1500 V,
poziomy ograniczania wartoúci szczytowej napiÍÊ i prπdÛw udarowych (ograniczanie przepiÍÊ do I kategorii wytrzyma≥oúci udarowej), co powoduje zwiÍkszonπ strefÍ ochrony, jakπ stwarzajπ uk≥ady
SPD;
ï napiÍcia ograniczane sπ do poziomu poniøej 1500 V z obu stron uk≥adu SPD;
ï nie sπ wymagane odstÍpy ochronne pomiÍdzy SPD a sπsiednimi urzπdzeniami
technicznymi (obudowane iskierniki, nie
wystÍpuje wydmuch na zewnπtrz);
ï zastosowana metoda gaszenia ≥uku zapewnia poprawne wspÛ≥dzia≥anie ogranicznikÛw i bezpiecznikÛw (zadzia≥anie
ogranicznika nie powoduje przepalenia
wk≥adek bezpiecznikowych o wartoúciach od 35 A) i zapewniona jest ciπg≥oúÊ zasilania urzπdzeÒ;
ï ograniczniki mogπ byÊ stosowane do
wszystkich rodzajÛw stacji bazowych;
ï niewymagane sπ odstÍpy pomiÍdzy SPD
DEHNvap a SPD typu 3.
WyrÛwnanie potencja≥Ûw
Tworzπc w stacjach bazowych systemy
ograniczania przepiÍÊ, naleøy zwrÛciÊ
szczegÛlnπ uwagÍ na wyrÛwnanie potencja≥Ûw instalacji wprowadzanych do kontenerÛw lub szaf. Optymalnym rozwiπzaniem jest zastosowanie jednej szyny wyrÛwnawczej. Z tπ szynπ naleøy po≥πczyÊ
przewÛd PE lub PEN instalacji elektrycznej oraz przewody od opasek wyrÛwnawczych fiderÛw (rys. 4a.).
Moøna rÛwnieø zastosowaÊ dwustopniowy system po≥πczeÒ SPD typu 1 i 2, jeúli
[8] PN-IEC 60364-4-443: 1999 Instalacje elektryczne
w obiektach budowlanych. Ochrona dla zapewnienia bezpieczeÒstwa. Ochrona przez przepiÍciami.
Ochrona przed przepiÍciami atmosferycznymi i ≥πczeniowymi.
[9] PN-T-83101: 1996 Urzπdzenia zasilajπce w telekomunikacji. Okreúlenia, wymagania i badania.
[10] PN-ETS 300 342-2: 1999 Urzπdzenia i systemy
radiowe (RES). KompatybilnoúÊ elektromagnetyczna (EMC) europejskiego cyfrowego komÛrkowego systemu telekomunikacyjnego (GSM
900 MHz i DCS 1 800 MHz). Radiowe stacje bazowe i wyposaøenie dodatkowe.
[11] PN-EN 62040-2: 2002 Bezprzerwowe systemy
zasilania. CzÍúÊ 2. Wymagania dotyczπce kompatybilnoúci elektromagntycznej (EMC).
[12] PN-IEC 61024-1-1: 2001/Ap1 grudzieÒ 2002,
Ochrona odgromowa obiektÛw budowanych. Zasady ogÛlne. WybÛr poziomÛw ochrony dla urzπdzeÒ piorunochronnych.
[13] www.ochrona.net.pl
DEHN Polska Sp. z o.o.
ul. Poleczki 23
02-822 Warszawa
tel. (22) 335 24 66 do 69
fax (22) 335 24 66 do 69
www.dehn.pl
53