технических средств на объекте представляет собой комплекс мероприятий. Главной целью проведения этихмероприятий является снижение уровня электромагнитных помех. Это следующие мероприятия.
1 Грамотно выполненная молниезащита объекта.
Молниезащита – это система конструктивных решений, позволяющаязащитить здание, людей, промышленные объекты, оборудование от ударов молнии.Молниеотвод состоит из молниеприемника, непосредственновоспринимающего на себя удар молнии, токоотвода и заземлителя.
2 Заземление в соответствии с требованиями нормативной документации – преднамеренное электрическое соединение элементовсхем, корпусов аппаратуры, экранов кабелей и других проводящих элементовс точкой, потенциал которой принимается в качестве опорного (нулевого).
3 Экранирование. Под электромагнитным экранированием понимаетсякомплекс мер, ограничивающих область распространения электромагнитныхволн (сигналов).
4 Использование помехоподавляющих фильтров и устройств защитыот перенапряжений. Помехоподавляющие фильтры предназначены дляослабления кондуктивных помех.
Под перенапряжениями обычно понимают превышения напряжения сверх номинального. Основными причинами возникновения перенапряжений являются коммутационные процессы в силовых цепях и воздействие ударов молний.
Прямые удары молнии и импульсные перенапряжения представляютсерьезную угрозу для людей, зданий, сооружений и оборудования.
Как показывает опыт, коммутационные перенапряжения по свое величине не столь значительны: по отношению к амплитуде напряжения они составляют от 100 до 160 %, а их спектр лежит в диапазоне от 100 Гц до 1 МГц. Сила тока молний в 80% случаевсоставляет от 30 000 до 40 000А, а по имеющейся статистике 31% – всехнарушений в работе электроники – это результат прямых и непрямых ударовмолнии. Перенапряжения, возникающие в результате ударов молний, иначе называют грозовыми импульсами. По величине они могут в разы превышать амплитуду напряжения, а по длительности составляют не более 100 мкс.Таким образом, наибольшую опасность для микропроцессорной электроники управления электрооборудованием представляют все-таки грозовые импульсы.
Основные повреждения вызываются переходными перенапряжениями (грозовыми импульсами),возникающими по следующим причинам.
1 Прямой удар молнии в здание (объект электроснабжения) в
66
молниеприемник. При прямом ударе молнии во внешнюю систему молниезащиты(молниприемник) или заземленные сооружения на крыше, способные выдержатьнагрузку по току молнии (например, наружная антенна, установленная накрыше), энергия молнии может быть надежно отведена к потенциалу земли.
Однако, одним молниезащитным устройством дело не ограничивается: врезультате влияния полного электрического сопротивления заземляющей установкиэлектрический потенциал отдельных точек всей заземляющей системы здания может повышаться до больших значений. Этоповышение потенциала способствует распределению токов молнии посистеме заземления здания, а также по системам электропроводки и линиямпередачи данных к соседним системам заземления. Кроме того, система молниезащиты предохраняет зданияи людей от прямых импульсов молний и риска возникновения пожара.
2 Удар молнии вблизи здания и ввода в радиусе до 2 км.
Врезультате близкого удара молнии дополнительно создаются высокиемагнитные поля, которые, в свою очередь, индуктируют высокие пикинапряжений в проводящих системах. В радиусе до 2 км от точки ударамолнии индуктивные и гальванические связи приводят к повреждениям оборудования. Врезультате воздействия перенапряжений возникают неисправности в электрических иэлектронных системах, и происходит их разрушение.
Таким образом, в результате близкого удара молнии дополнительно создаются высокие магнитные поля, которые, в свою очередь, индуктируют высокие пики напряжений в проводящих системах.
3 Прямой удар молнии в питающую воздушную линию.
Вэтом случае волны перенапряжений распространяются вдоль воздушной линии и затем проникают по силовом цепям во вторичные.
Прямой удар молнии в воздушную линию или линиюпередачи данных может привести к вводу высоких токов молнии в соседнеездание. Особую опасность перенапряжения представляют для электрическогооборудования зданий на конце низковольтных воздушных линий.
4 Прямой удар молнии рядом с питающей линией. За счет близости удара молнии в линиях индуктируются импульсные перенапряжения.
Для защиты оборудования объекта от возникающих перенапряжений в свое время была разработана и внедрена на международном уровне концепция зоновой молниезащиты устройств. В соответствии с ней объект делится на зоны молниезащиты– сокращенноLPZ (от англ. «LightningProtectionZone»). В каждой из зон уровни электромагнитных помех (электромагнитных полей, напряжений, токов) имеют определенные значения. Вводятся следующие
67
зоны:
LPZ 0А – зона вокруг объекта (здания) ничем не защищена, возможно прямое попадание молнии;
LPZ 0 B– зона вокруг объекта (здания) защищена системой молниеотводов – т. н. внешняя молниезащита, однако защиты от воздействия электромагнитных полей нет;
LPZ 1– зона внутри объекта (здания), прямые удары молний невозможны, но возможны незначительные импульсные токи молнии, проникающие через кондуктивный механизм связи (по проводящим элементам);
LPZ 2 – зона внутри объекта (здания), возможны незначительные импульсные токи и перенапряжения;
LPZ 3 – зона внутри объекта (здания), электромагнитные помехи и перенапряжения отсутствуют.
Таким образом, чем выше номер зоны защиты, тем меньше уровни возможных электромагнитных помех и перенапряжений. При переходе от одной зоны к другой поэтапно с целью снижения уровней перенапряжений в силовых цепях устанавливаются защитные устройства – устройства защиты от импульсных помех (УЗИП).
Производители современных УЗИП предлагают множество вариантов таких устройств. УЗИП разных классов, которые соответствуют зонам молниезащиты, отличаются чувствительностью и максимальной мощностью ослабляемого перенапряжения. Причем популярностью пользуются устройства, объединяющие в одном изделии УЗИП сразу двух классов.
Таким образом, современное комплексное решение по защите объектов от ударов молний и возникающих перенапряжений в соответствии с зоновой концепцией молниезащитывключает в себя следующие элементы.
1 Молниеприемные и токоотводящие системы (внешняя молниезащита). Молниеприемные и токоотводные системы надежно перехватывают прямые удары молнии с силой тока в разряде молнии до 200 кA и безопасно отводят его к системе заземления.
2 Системы заземления. Системы заземления отдают около 50 % отводимого тока молнии в землю, а остальная половина распределяется посредством системы уравнивания потенциалов.
3 Системы уравнивания потенциалов.
Системы уравнивания потенциалов образуют связующее звено между внешней и внутренней молниезащитой. Они следят за тем, чтобы в здании не возникало опасной разницы потенциалов.
4 Системы защиты от импульсных перенапряжений, которые включают в себя совокупность УЗИП, устанавливаемых в силовых шкафах и щитах. О
68
них речь шла выше.
Таким образом, для эффективной защиты современного оборудования промышленных предприятий и любых других объектов электроснабжения от возможных ударов молний и возникающих от них перенапряжений необходимо реализовывать целый комплекс мер в соответствии с концепцией зоновой молниезащиты устройств от возникающих перенапряжений.
Литература 1. Прикладные задачи электромеханики, энергетики,
электроники: труды Всерос. студ. научно-технической конф. – Воронеж:
ВГТУ, 2019. – С. 133-135.
Воронежский государственный технический университет
69
УДК 621.315.5
К.Е. Гущин, Д.А. Тонн
АНАЛИЗ ПРОТОКОЛА УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМАМИ ОСВЕЩЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ DALI
Рассматриваются и анализируются отличительные особенности современного цифрового протокола управления системами освещения DALI.
Ключевые слова: светильники, освещение, автоматизация, протоколы управления.
Всвязи с актуальностью стоящих перед нашей страной [1] и всем миром проблем энергоэффективности, ухудшения экологии и нехватки ископаемых ресурсов широкое применение и развитие получили системы управления электроосвещением. Кроме того, такие системы позволяют экономить финансовые ресурсы организаций, затрачиваемые на электроснабжение зданий. Например, в офисных помещениях доля освещения в общем электропотреблении может достигать 60 %.
Интерфейсы управления освещением позволяют при помощи датчиков, сценариев работы, диммеров добиться не только существенной экономии, но и заметно расширить возможности дизайнеров.
Для построения подобных систем могут быть использованы различные протоколы автоматизации: Modbus, KNX, BACnet, DALI. Последний и будет рассмотрен и проанализирован в данной работе.
Digital Addressable Lighting Interface (DALI) — протокол автоматизации для управления системами освещения, разработанные Европейским стандартом IEC 62386. Данный интерфейс узкоспециализирован и используется только в рамках построения систем управления освещением, но при этом обладает широкими возможностями в этой сфере. Структурная схема протокола представлена на рисунке.
Всеть DALI входят контроллер, и подключенные к нему осветительные приборы. Питание всей шины, имеющей возможность подключения 64 устройств, обеспечивает контроллер. Сеть позволяет создавать до 16 групп и получать до 16 сцен освещения.
70