Nem csak a 0,4-eseké a világ

• 
• 

Részletek

2008. március 07. péntek, 00:00

 

Az erősáramú hálózatokon telepített túlfeszültség-védelmek mellett a gyengeáramú eszközök túlfeszültség-védelme is nélkülözhetetlenül szükséges az MSZ EN 62 305 villámvédelem szabvány szerint az épületek teljes körű és üzembiztos EMC-orientált villámvédelméhez.

Az elmúlt évek lelkiismeretes villámvédelemszabványosítási tevékenységének köszönhetően a kisfeszültségű erősáramú hálózatok túlfeszültség-védelmeinek telepítése magától értetődővé vált. Egyre több és több gyártó cég kínál különféle, a 0,4 kV-os (400/230 V 50 Hz) hálózatokra méretezett belső villámvédelmi eszközöket. Ez üdvözlendő, azonban szem előtt kell tartani, hogy az érzékeny elektronikai készülékek a jelvonali felületükkel is sokféle módon kapcsolódnak a külvilág felé a saját környezetükben. Kellő védelem hiányában számos potenciális lehetőség adódik a túlfeszültségek behatolására. A villámvédelmi zónakoncepció szerint pedig az elektronikai eszközök teljes körű védelméhez nem csak a tápellátás túlfeszültség-védelmének a megléte szükséges. A jelvonalak villámcsapás esetén ugyancsak ki vannak téve a másodlagos túlfeszültségek romboló hatásainak. Ezáltal pedig az érzékeny alkatrészek szintén károsodnának. Az 1. ábra a zónakoncepciót mutatja. A védetlen külső tér felől az épület belseje felé haladva az erősáramú és jelátviteli hálózatok LPZ zónahatár-átlépési pontjain védőkészülékek beépítésével védelmi potenciál- kiegyenlítéseket kell létesíteni, amelyek az EMC-határértékek alá csökkentik minden ponton a túlfeszültségeket.

Villámvédelmi zónakoncepció

A fent említett gyártók nagy része azonban csak és kizárólag 50 Hz-es hálózatra kínál ilyen túlfeszültség-védelmi eszközöket. Felmerül a kérdés, hogy az ilyen gyártóktól hogyan várjunk el teljes körű védelmet elektronikai eszközeink számára? Hogy ne menjünk túl messzire, akár egy családi ház példáján is szemléltethetjük, hogy otthonunkat is érintheti e kérdés: háztartásainkban egyre több elektronikai készülék üzemel, melyek gyengeáramú csatlakozásokkal is rendelkeznek a külvilág felé. A teljesség igénye nélkül ilyen készülékek az internetkapcsolattal rendelkező PC-k (telefonvonali/ADSLcsatlakozással), TV-készülékek (legyen az hagyományos képcsöves, LCD- vagy plazma-TV, kábel-TV, vagy kültéri antenna csatlakozással). A felsorolt gyengeáramú csatlakozások mind lehetőséget teremtenek egy esetleges villámcsapás során a túlfeszültségek készülékbe való behatolására. Az ipari létesítményekben előforduló elektronikus eszközök (vezérlések, szabályzások, ipari PC-k stb.) akár többféle különböző jelvonali csatlakozással is rendelkezhetnek a külvilág felé. Az iparban alkalmazott berendezések jelvonali csatlakozóinak száma pedig elérheti a több százat vagy ezret is. Ez hatványozottan tovább növeli a károsodás kockázatát. Annak ellenére, hogy az ilyen jelvezetékek keresztmetszete lényegesen kisebb a tápellátó vezetékek keresztmetszeténél, a gyengeáramú csatlakozások lényegesen alacsonyabb jelszintje is nagyobb kockázatot rejt magában a meghibásodás szempontjából.

Rádiófrekvenciás jelvonali védelem alkalmazása

Mindezeket figyelembe véve adódik, hogy a teljes körű védelem biztosításához elengedhetetlen a jelvonali túlfeszültség-védelem telepítése is, azonban nem akárhogy! A telepítést körültekintő tervezésnek kell megelőznie, hogy a megfelelő jelvonalak a megfelelő, arra alkalmas védelmet kapják. 

Miután a részletekbe menő tervezés megtörtént, komoly hangsúlyt kell fektetni a helyes telepítésre is. A tervezés és kivitelezés kényes kérdéseiről pedig ki tudna árnyaltabb képet adni, mint aki naponta hivatásszerűen e területen tevékenykedik. Álljon itt néhány példa, melyeket valós helyzetek szültek, felelevenítve néhány tanulságos esetet az invo-RÁCIÓ Adatbiztonsági Rt. tapasztalatai közül.

Robbanásveszélyes környezetben (Ex) alkalmazható védelmi eszközök

Kondics Imre, az invo-RÁCIÓ Adatbiztonsági Rt. részvénytársaság vezérigazgatója az alábbi tapasztalatairól számolt be a MEE által évente megrendezett Villámvédelmi Konferencián 2005-ben: 

Mérni csak pontosan és szépen… 

Egy, a fél országon áthúzódó, „működő” automata rádiós felügyeleti és kommunikációs rendszer túlfeszültség-védelmére kiírt pályázatot sikerült az eszközszállítóval való szoros együttműködésben elnyernünk. A rendszer mérő- és rádiós átjátszóállomásokból, az adatokat automatikusan fogadó és feldolgozó diszpécserközpontból áll. A rendszer mellékszolgáltatása, hogy beszédforgalmat is lebonyolít. A tervezéshez a megfelelő adatszolgáltatást megkaptuk. Ennek megfelelően elkészültek a tervek, majd sor került a kivitelezésre. Még javában dolgoztunk a rendszer elemeinek telepítésén, és még nem értünk a munka végére, amikor jelezték, hogy az automata rádiós átviteli rendszer teljesen véletlenszerűen szétesik. „Az állomások időszakosan nem látják egymást.” És ami még a legkellemetlenebb volt a dologban, hogy miután az üzemeltető szakemberei eltávolították a védelmi eszközöket, a rendszer ismét „normálisan” működött. 

Kérdés: Mi történhetett? Egyszerű! Jó eszközparkból (hiszen az egyik meghatározó gyártó termékeiről van szó) sikerült rosszul kiválasztani az alkalmazandó eszközöket, és esetleg azt még megtetéztük egy rossz telepítéssel is! 

Mi a teendő? A hibát ki kell javítani. De ne cselekedjünk olyan gyorsan! Lépjünk egy kicsit hátrább. Tekintsünk rá a rendszer egészére. Talán mégsem (csak) mi rontottuk el a dolgot? 

Lesütött szemmel kezdtünk neki a javításnak. Megkértük a rendszer rádióengedélyét, és biztos, ami biztos, elkészíttettük a rádiós hálózat tervét. Felszerelkeztünk rádiótechnikai mérőműszerekkel is, lesz, ami lesz, már csak virtusból is meg kell mutatni, hogy tudunk mi jó rendszert tervezni, majd kivitelezni! A kezdetben magas adrenalinszint valamelyest akkor kezdett csökkenni, amikor kiderült: nincs, vagy nincs meg a rendszer rádiós engedélye, illetve az ennek szerves részét képező terv sem! A helyszínen azután tovább árnyalódott a kép. Megtudtuk, hogy már korábban is jelentkeztek hasonló jellegű átviteltechnikai hibák, ezeket azonban kijavították. Azaz, itt helyesebb – mint azt később látni fogjuk – a megszüntették szót használni a kijavítás helyett!

DEHNpatch – jelvonali (Cat.6 Ethernet) védelem

A helyszíni mérések eredményein már nem nagyon csodálkoztunk. A tervezetten 2 W-os (!) irányban 15 W kisugárzott RF teljesítménynél tartott a rendszer. Kiderült, hogy a „javítás” a gyakorlatban a kimenő teljesítmény folyamatos emelését jelentette. Rá is fért, mert a kivitelező műszakilag elfogadhatatlan munkát végzett. A beltéri kábelek kültéri alkalmazása olyan természetes volt számára, hogy a nyomvonal feszesre alakítása után bekövetkező kábelszakadás (!) csak tovább rontotta a helyzetet. 

Mindezekből milyen tapasztalatok vonhatók le?

• A megrendelő „szakembere” a legnagyobb jóindulattal is végezhet hibás vagy hiányos adatszolgáltatást. A „természetesen működik a rendszer” kijelentést minden esetben fenntartással kell fogadni.
• Annak megítélése, hogy az üzemeltetési feladatok ellátását a megrendelő cégnél kire bízták, nem a tranziensvédelmi tervező feladata. Joga viszont a tervezőnek az esetlegesen aggályoskodásnak tűnő alaposság, amellyel fel kell, hogy térképezze az adott („természetesen”) működő rendszert.
• Soha ne tévesszük szem elől, ha már hozzányúltunk egy rendszerhez, annak minden gondját, baját ettől kezdve a nyakunkba vettük. Ha valamit – ami már korábban is probléma volt – nem vettünk észre, az úgy marad rajtunk, mint Quasimodón a púp.
• Természetesen az ördög nem alszik. Minden esetben törekedni kell arra, hogy csak részletes helyszíni szemle alapján készítsünk tervet, majd ezt követően ajánlatot. Ez nem tartozik az egyszerű feladatok közé, hiszen nagyon sok szakterületen kell jártasnak lenni a felmérést végző kollégáknak. Érteni kell az RS vonali kommunikációhoz éppúgy, mint az RF-technikához. Lehet, hogy ez (is) a magyarázata annak, miért szeret az alkalmazók nagy része kiemelten csak a 0,4 kV-os védelmekkel foglalkozni? Ott nincs szükség csak egyfajta szakismeretre. Olyan szakembereket, ha nem is könnyen, de lehet találni, akik az erősáramú technikában jártasak, és majd megtanulják a túlfeszültség-védelmet is. Olyanokat találni viszont, akik négy-öt szakterületen jártasak és még a villám- és túlfeszültség-védelmet is ismerik, gyakorlatilag csak saját neveléssel képezhettünk.

Mindennapi kockázatkezelés, avagy mindennek van ára, de ennyi? 

Történt, hogy egy saját kezelésben lévő üzemanyagtöltő állomás elektronikus rendszere a közeli acéltornyot ért villámcsapást követően meghibásodott. Mi sem volt természetesebb az üzemeltetőnek, kérte a tranziensvédelem telepítését. A helyszíni szemlét követően egyértelművé vált, van egy kritikus határvonal, amelynek egyik oldalán ott az Rb-s ún. Ex-es eszköz, mint bármely más. Nosza, oldjuk meg a feladatot. Megkerestük a kút magyarországi telepítőjét, aki közölte, ő semmilyen változtatást nem hajthat végre a gyártó engedélye nélkül. Így a tranziensvédelem telepítésében sem dönthet. Ha nem, hát nem! Irány a (ez a későbbiekben még fontos lesz!) németországi gyártó. 

Elküldtük a rendszertervet, pontosan megjelölve az alkalmazni kívánt (német gyártású, tehát gyakorlatilag számára hazai) (Ex) eszközöket. A gyártótól megérkezett az engedély, természetesen nem látja akadályát, hogy a védelem kialakításra kerüljön. Már a telepítés időpontjának egyeztetésénél tartottunk, amikor is a megrendelőnél valaki – lévén elég nagy cég, akadt ilyen munkatársa is – úgy gondolta, gyártói engedély ide, gyártói engedély oda, jogharmonizáció pedig az ablakba, az Rb-s (Ex) eszközt csak a BKI engedélyével lehet telepíteni. Itt aztán kiderült, hogy az adott típusoknak nincs „magyarországi engedélye”. És ugyan Európába tartunk, meg igazából ezek az engedélyek semmi mást nem jelentenek, igazolnak, csak azt, hogy az eredetileg a gyártó által elvégzett vagy elvégeztetett vizsgálatok pozitív eredményei garantálják, hogy hazánkban sem robbannak fel az eszközök. 

Egy szó, mint száz, műszaki-gazdasági megfontolás eredményeként nem kerültek telepítésre az Rb-s (Ex) területre tervezett eszközök. Néhány villámcsapásnyi kárt könnyedén lehet fedezni az engedélyeztetés elmaradt költségéből. A megrendelő véleményét is tükrözi, hogy a nem Rb-s területen történő telepítést viszont megrendelte. A rendszer azóta is hibamentesen üzemel.

DEHNconnect sorkapocsba épített jelvonali védelem

Mi a tanulság? Nos, ha Rb-s környezetben kell tevékenykednünk, alaposan kössük fel a fehérneműt, illetve ismerjük meg a megrendelő álláspontját a menetközi vizsgálati eredmények elfogadását illetően. 

Ami viszont a (Ex) robbanásveszélyes környezettől függetlenül igaz: egy rendszer telepítéséről való döntés előtt minden esetben el kellene végezni az MSZ EN 62 305 villámvédelem szabvány szerinti kockázatelemzést. Megítélésünk és hitvallásunk szerint a tervezőnek ez a tisztesség okán kötelessége. 

Mindezek után néhány gondolat – összefoglalás helyett:

• A megoldásszállító nem gyári képviselet. Ő egy szakember, aki széles körű ismeretekkel kell, hogy rendelkezzen minden érintett, társ szakterület tekintetében. – Ezek a széles körű és alapos ismeretek teszik lehetővé, hogy a megrendelő házon belüli szakemberei közötti koordináció szükségességét elfogadtassa, illetve azt meg is szervezze.
• A tranziens túlfeszültség-védelem nem művelhető önállóan. Nem létezhet a kiszolgált területek működésének alapos ismerete nélkül. Talán az elmondottak is alátámasztották, hogy ezeket az eszközöket nem szabad egyszerűen csak megvásárolni és valahogy üzembe helyezni.
• A tranziens túlfeszültség nem tesz különbséget az asztali PC, az EIB PLCje vagy a távközlés bázisállomása között. Nem válogat, a gyengeáramú csatlakozási felületeket éppen annyira „szereti”, mint az erősáramú vezetékeket.

Bízom abban, hogy – miután a veszélyforrások jelentős részéről, így többek között a villámról is, legalább három dolgot, mégpedig azt hogy MIKOR, hogy HOL és, hogy MEKKORA lesz, nem tudunk – a fentiekben elmondottak nem voltak hiábavalók.

Blitzductor CT típusú, kétrészes felépítésű jelvonali védelem

Eddig Kondics Imre beszámolója a jeloldali túlfeszültség-védelmi tapasztalatokról. 

A jelvonali védelmek sokfélesége mind a védett jelalakban, mind a védelem céljából létrehozott készülék kialakításában sokféle lehet. 

A DEHNpatch – dugaszolással utólagosan is beépíthető védőkészülék. 

A cég kínálatában szerteágazó részletességgel találhatók meg a különböző jelalakok védelmére szolgáló eszközök, legyenek a jelek RS-vonali, mérő-, vezérlővagy szabályzóeszközök (röviden: MSR), esetleg Ethernet kommunikációs készülékek jelei. 

Az ipari területen leginkább elterjedt jelalaknak az MSR-készülékek jeleit tekinthetjük (durva közelítéssel 0–20 V, ill. 0–20 mA közötti jelek formájában). Alapvetően e jelek védelmét három alaki felépítés képviseli a termékkínálatban:

• a.) Sorkapocsba épített védelem (DEHNConnect), mely amellett, hogy egyben a kábelezést könnyíti meg, a jelek számára szükséges védelmet is biztosítja. Előnye még a kis helyigény, hátrányos tulajdonsága, hogy az esetleges meghibásodásnál a meghibásodott eszköz felismerése nehéz, a csere pedig időigényes, illetve a meglévő kábelezés megbontását igényli, amely közben a berendezés védelem nélkül marad.
• b.) Moduláris, alapelemből és védelmi dugaszból álló készülék (Blitzductor CT), mely a sorkapcsokhoz képes jelentős előnyökkel bír: a kétrészes felépítés lehetővé teszi, hogy az alapelem folyamatosan az installáció szerves részét képezze, így a védelmi dugaszok állapotvizsgálata és esetleges cseréje lényegesen leegyszerűsödik. A védelmi dugasz vizsgálata és cseréje idejére azonban a berendezés ebben az esetben is védelem nélkül marad, viszont maga a vizsgálat és csere ideje lényegesen lerövidül.
• c.) Az előző esettel megegyező moduláris felépítés (Blitzductor XT), a cég által kifejlesztett LifeCheck rendszerű rádiós azonosítással (RF ID) kiegészítve. Az ellenőrzés a LifeCheck alkalmazásával lényegesen leegyszerűsödik és felgyorsul, mindössze a DEHNRecord készülék rádiós érzékelőjét kell az ellenőrzésre kijelölt túlfeszültség-védelmi dugaszokhoz közelíteni, és a rádiós adatátvitel segítségével a dugaszok állapota pillanatok alatt ellenőrizhető. Az esetleges csere pedig mindössze a meghibásodott modul kivételének és az új modul behelyezésének idejére korlátozódik.

LifeCheck ellenőrzőrendszerrel ellátott Blitzductor XT jelvonali védelem

Irodalom:

[1] Kondics Imre – invo-RÁCIÓ zRt.: „Nem csak a 0,4-eseké a világ” – MEE Villámvédelmi Konferencia előadás 2005

[2] www.dehn.hu, www.dehn.de, Blitzplaner® – a DE HN+SÖHNE GmbH. villámvédelmi tervezéssegítő kézikönyve

[3] MSZ EN 62305 Villámvédelem Szabvány