Mogą być montowane np. w gniazdkach telefonicznych, czy zintegrowane z gniazdem elektrycznym. Koszt odgromnika abonenckiego wynosi kilka złotych.

Transkrypt

1 Wykład 3. (nazwa pliku wd_3b.pdf) Z A R Z Ą D Z A N I E S I E C I A M I T E L E K O M U N I K A C Y J N Y M I Elementy niezawodnoś ci w aspekcie telekomunikacji. 1. Przepięcia - wyładowania atmosferyczne Przepięcia i przetężenia bardzo groźne zjawiska, często niedoceniane, głownie ze względu na to, że skutki nie objawiają się natychmiast po zdarzeniu. Zwykle dopiero kilka wyładowań elektrostatycznych powoduje uszkodzenie układu. Należy pamiętać o stosowaniu opasek uziemiają cych. Urzą dzenia telekomunikacyjne posiadają specjalne gniazdka uziemiają ce, do podłą czania tychże opasek. Charakter wyładowania atmosferycznego: /*Krótki opis sąsiedniego wykresu: - zwykle impuls o natężeniu 100 ka; - o czasie narastania do 0,9 wartoś ci maksymalnej; - o czasie trwania do 1000 µs (definiowane, zgodnie z powyższym rysunkiem, jako czas zmniejszenia się natężenia impulsu do połowy wartoś ci maksymalnej, do około 50 ka). - większość wyładowań przejmowanych jest przez linie energetyczne, ale ma to odbicie również w infrastrukturze telekomunikacyjnej*/ Rodzaje wyładowań atmosferycznych: Bezpośrednie /*przejmowane zwykle przez linie energetyczne; nie mające wię kszego wpływu na infrastrukturę telekomunikacyjną; mające wpływ na napowietrzne linie telekomunikacyjne, które jednak wystę pują bardzo rzadko i na dodatek sąto linie kablowe, czyli posiadające izolację*/ Pośrednie - Sprzężenia - Rezystancyjne - Indukcyjne /*Dwa powyższe rodzaje sprzężeń sąnajbardziej istotne. Sprzężenia pojemnoś ciowe nie odgrywająwiększej roli.*/ Sprzężenia rezystancyjne. /*Sąsiedni rysunek wykres przedstawia sposób rozchodzenia się prądu w ziemi. Jak widać maleje on ekwipotencjalnie w miarę oddalania się od miejsca zdarzenia. Przykład. Jeś li wyładowanie nastę puje do drzewa, czy linii energetyczne, spływa w końcu do ziemi. Ponieważ rezystancja ziemi jest mniejsza od zera, dlatego wytwarza się napięcie. */ /*W przypadku przedstawionym na sąsiednim rysunku różnica potencjałów wystę puje miedzy uziomem urządzenia znajdującego się bliżej wyładowania a uziomem urządzenia znajdującego się dalej. Ta różnica potencjałów powoduje napięcie o wartoś ci do kilkudziesięciu tysięcy woltów w impulsie. Sąto przepięcia niegroźnie dla urządzeń przekaźnikowych, ale bardzo groźne dla urządzeń elektronicznych.*/ Istotą tego zjawiska jest występowanie różnicy potencjałów między dwoma punktami, oddalonymi o różne odległości od punktu zdarzenia Jak jużwspominałem sposób opadania (malenia) ma charakter ekwipotencjalny, a wartość potencjału w danym punkcie jest zależna od odległości od miejsca zdarzenia.

2 Sprzężenia indukcyjne. Przepływ prą du w ziemi powoduje indukowanie się prą du w przewodach. W liniach telekomunikacyjnych kablach symetrycznych wyindukowane napięcie w parze przewodów zniesie się. Dotyczy to jednak tylko kabli, natomiast odbiornik powinien być przed tym zjawiskiem specjalnie zabezpieczony. Mniejsze niebezpieczeń stwo występuje w przypadku stosowania kabli koncentrycznych, które są ekranowane, a ekran jest uziemiony. Ale występują również inne przypadki sprzężeń indukcyjnych w poniższym przypadku jest to sprzężenie od piorunochronu. /*Wokół piorunochronu uziomu, w który w czasie wyładowania przepływa prąd rzę du 100 ka, indukuje się pole magnetyczne powodujące powstawanie napięć niebezpiecznych dla urządzeń wewnątrz budynku.*/ Są siedni rysunek przedstawia charakter impulsu wyładowania pośredniego (rezystancyjnego bą dź indukcyjnego), przed jakim powinny być zabezpieczone urzą dzenia. /*Normy i zalecenia dotyczące wyładowań poś rednich. Zalecenia ITU-T serii K W PN-92/T na aparat telefoniczny (wymaganie np. 2kV 10/700 µs)*/ W Polsce mamy średnio 25 wyładowań rocznie. Sposoby zabezpieczania się przed przepięciami elementy zabezpieczają ce. Odgromniki Odgromniki węglowe stosowane dawniej, w epoce central mechanicznych. /*Sąto dwa klocki wę glowe przełożone płytka mikkową(napię cie przebicia rzę du kilkuset woltów, wystarczające wymaganie dla central elekromechanicznych, niestety nieskuteczne i o zbyt dużych rozmiarach jeś li chodzi o centrale elektroniczne.*/ Odgromnik gazowany stosowany powszechnie w dzisiejszych czasach, w centralach elektronicznych. Jego działanie polega na tym, że następuje w nim wyładowanie, kiedy zostanie przekroczony pewien próg napięcia na jego zaciskach. /*Cylinder ceramiczny z dwoma elektrodami, mię dzy którymi jest przestrzeń rzę du ułamków milimetra wypełniona gazem jonizującym (np. trytem), powodującym obniżenie napię cia zapłonu. Produkowane jako jedno i dwu elektrodowe.*/

3 /*Sąsiedni rysunek przedstawia przykładowe wymiary odgromnika gazowanego. Produkowany zwykle w dwóch rodzajach, z końcówkami do lutowania oraz przeznaczonych do umieszczenia w specjalnym gnieździe. Trwałość odgromnika gazowanego obliczona jest na około 20 lat (500 wyładowań po 25 rocznie).*/ Na są sąsiednim rysunku przedstawiona jest charakterystyka prą dowo - napięciowa i symbol odgromnika. /*Jak widać napię cie zapłonu odgromnika jest rzędu kilkudziesięciu woltów. Odgromnik gazowany stanowi zgrubne zabezpieczenie urządzeń elektronicznych. Jest on montowany na przełącznicy.*/ Warystor. Warystor - pozwalają cy na lepsze zabezpieczenie urzą dzenia. Stosowany jest jako zabezpieczenie drugiego stopnia. /*Warystor jest montowany na stojaku centralowym. */ Na sąsiednim rysunku jest przedstawiona charakterystyka prą dowo napięciowa i symbol warystora. Dioda Zenera. Dioda Zenera - stosowana jest jako zabezpieczenie trzeciego stopnia. Dzięki niej osią gamy żą dane napięcie. /*Na sąsiednim rysunku przedstawiam symbol oraz charakterystykę prądowo napię ciowąprzykładowej diody Zenera.*/ Czyli zabezpieczenie jest trzystopniowe: odgromnik gazowany, warystor i dioda Zenera, jednak elementy te nie są umieszczone bezpośrednio obok siebie, tylko w pewnych odległościach.

4 Przę tę żenia. Powodowane głównie przez zwarcia. Zabezpieczenie stanowią tutaj bezpieczniki. Stosuje się: - bezpieczniki topikowe. /*Należałoby w każdym przewodzie umieś cić bezpiecznik, ale to mogłoby powodować dużo kłopotów (ogromnie duża ilość elementów, trudnoś ci z lokalizacjąuszkodzenia - przepalonego bezpiecznika).*/ - bezpieczniki kasowalne (PTC, pozystory, bezpieczniki polimerowe), zwane też samonaprawialnymi /*Stosowane obecnie w telekomunikacji. Nie przepalająsię i po wystąpieniu zdarzenia wracajądo swojego stanu pierwotnego.*/ /*Sąsiednia charakterystyka przedstawia zasadę działania pozystora. 1. Ciepło nie wypromieniowane do otoczenia powoduje wzrost temperatury 2. Równowaga mię dzy ciepłem dostarczanym i oddawanym 3. Wzrost temperatury powoduje wzrost rezystancji 3-4. Obszar szybkiego wzrostu rezystancji (np. od 10 Ω do 10 M Ω),*/ Urządzenia Ochrony Ludzi i Instalacji Przed Przepięciami i Przetężeniami. /*Na podstawie normy zakładowej Telekomunikacji Polskiej S.A. ( ZN-96 Telekomunikacyjne sieci miejscowe. URZĄDZENIA OCHRONY LUDZI I INSTALACJI PRZED PRZEPIĘCIAMI I PRZETĘŻENIAMI. Wymagania i badania).*/ Ochronnik. Ochronnik powinien zabezpieczać urzą dzenia, okablowanie stacyjne oraz ludzi przed: a) przepięciami i przetężeniami indukowanymi w linii telekomunikacyjnej w czasie wyładowań atmosferycznych, b) przepięciami i przetężeniami indukowanymi w linii telekomunikacyjnej w czasie zwarć w liniach energetycznych wysokich napięć, c) zwarciami galwanicznymi linii telekomunikacyjnej z linią energetyczną niskiego napięcia. Ochronnik przełącznicowy Nie powinien wprowadzać zakłóceń : - w transmisji sygnałów dzwonienia o wartości skutecznej do 90 V o częstotliwości od 16 Hz do 50 Hz nałożonych na składową stałą 60 V, - w pomiarach linii telekomunikacyjnej, - w transmisji sygnałów w paśmie od 300 Hz do 1 MHz. /*W sieciach miejscowych, gdzie nie ma napowietrznych linii drutowych, wystarczy jednostopniowy ochronnik przełącznicowy, zawierający dwa odgromniki dwuelektrodowe lub jeden odgromnik trójelektrodowy o wytrzymałoś ci prądowej 5 ka (8/20 ms) i udarowym napięciu zadziałania poniżej 800 V. */ W przypadku central elektronicznych nie posiadających na wejś ciu kart abonenckich prawidłowych zabezpieczeń przepięciowych należy stosować - w ochronniku przełącznicowym wielostopniowe zabezpieczenie przepię ciowe lub jednostopniowe zabezpieczenie przepię ciowe zawierające odgromniki o wytrzymałoś ci prądowej 5 ka (8/20 ms) i udarowym napięciu zadziałania poniżej 450 V. W sieciach miejscowych, gdzie wystę pująnapowietrzne linie drutowe, w ochronniku przełącznicowym oprócz wymienionych zabezpieczeń przepię ciowych należy stosować ponadto zabezpieczenia termiczne odgromników zwierające galwanicznie żyły zabezpieczanego toru do ziemi przypadku przegrzania odgromnika gazowanego oraz zabezpieczenia prądowe (bezpieczniki lub elementy PTC).*/ Ochronnik liniowy. Ochronnik powinien zabezpieczać kabel oraz ludzi przed przepięciami i przetężeniami indukowanymi w napowietrznej linii drutowej lub kablowej w czasie wyładowań atmosferycznych i zwarć w liniach energetycznych wysokich napięć oraz przed zwarciami galwanicznymi z linią energetyczną niskiego napięcia 220 V, 50 Hz.

5 /*Ochronnik liniowy powinien zawierać jednostopniowy ochronnik przepię ciowy wytrzymujący udary prądowe o amplitudzie co najmniej 10 ka i o czasie trwania udaru 8/20 µs oraz ochronnik przetężeniowy. Odgromniki gazowane w ochronniku liniowym powinny być wyposażone w układy zabezpieczenia termicznego.*/ Budowa ochronnika liniowego: Zbudowany z odgromników gazowanych, pozystorów i diod Zenera. Jak widać zabezpieczenie jest trzystopniowe. Ochronnik abonencki. Ochronnik powinien zabezpieczać ludzi i urzą dzenia abonenckie przed niebezpiecznymi napięciami i prą dami indukowanymi w linii abonenckiej w czasie wyładowań atmosferycznych i zwarć w liniach energetycznych wysokich napięć oraz przed zwarciami galwanicznymi z linią energetyczną niskiego napicia 220 V, 50 Hz. /*Ochronnik abonencki powinien być wyposażony co najmniej w odgromniki gazowane o wytrzymałoś ci prądowej 10 ka przy impulsie 8/20 ms oraz o dynamicznym napięciu zapłonu poniżej 800 V przy wzroś cie napięcia z szybkoś cią1 kv/ms.*/ /*Ochronnik powinien spełniać wymagania normy PN-T-83020:1995*/ Przykłady ochronników abonenckich. Mogą być montowane np. w gniazdkach telefonicznych, czy zintegrowane z gniazdem elektrycznym. Koszt odgromnika abonenckiego wynosi kilka złotych. /*Ciekawe linki. Literatura uzupełniająca. Teoria i Technika Niezawodnoś ci Wojciech Zamojski. */ Autorzy niniejszego opracowania: Radosław Drabek Patryk Chamuczyń ski Tomasz Grelewicz Paweł Jankowski