ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА КАБЕЛЬНОЙ СЕТИ

Согласно требованиям действующих стандартов к безопасности прокладки кабельных сетей любая кабельная структура нуждается в электрической защите. Одной из причин, по которой эта защита необходима, является подверженность ударом молнии и связанные с этим наведенные импульсные точки большой силы. Другой причиной может быть пробой какого-либо источника высокого напряжения. Кроме этого, в подвесной структуре существует опасность контакта с другими сетями, приложенными параллельно, например, с сетью электропередачи, а также с прочими проводящими деталями и частями. Безопасным расстоянием считается минимальное расстояние между проводящими частями в пределах предохраняемого пространства, на котором между ними не может возникнуть искра. Однако, физический контакт не единственная проблема. В проводниках коаксиального кабеля могут возникать наведенные продольные токи вследствие электромагнитной индукции от параллельного силового кабеля электросети.

При наличии нескольких кабельных сетей на одной опорной структуре разность потенциалов между ними может стать опасной для обслуживающего персонала в случае неосторожного контакта с электропроводящими частями структуры. Опасность для абонентов заключается в том, что сеть питания и сеть кабельного телевидения электрически связаны между собой через бытовую телевизионную технику, и при одновременном контакте с металлическим корпусом, на котором присутствует высокое напряжение, и точкой низкого потенциала, например, батареей, может возникнуть опасный для человека ток. Опасность для оборудования состоит в возможном выходе из строя при поступлении на его вход большего тока.

Способом обеспечения безопасности абонентов и персонала сети, а заодно и защиты оборудования, является заземление всех электропроводящих элементов распределительной кабельной структуры. Чем меньшее сопротивление имеет заземление, тем более качественно оно выполнено. Внешний проводник коаксиального кабеля, металлический несущий элемент и все оборудование кабельной сети заземляется в нескольких точках на протяжении всей распределительной сети. Тоски заземления телевизионной кабельной сети электрически соединяются с аналогичными точками электросети и телефонной сети везде, где это возможно. Прямое соединение точек заземления позволяет снять разность потенциалов между частями системы или разными системами, устранить наведенные токи и предотвратить возможную утечку тока, обезопасив тем самым персонал. Тот факт, что передающая среда волоконно-оптического кабеля диэлектриком, не меняет ситуации, если это кабель имеет металлические элементы, и требует таких же мер защиты от возникающей разности потенциалов. Проблема заземления отсутствует только для кабеля, который полностью состоит из диэлектрика. В отсутствии заземления на проводниках и металлических оплетках кабелей, корпусах и металлических частях активного и пассивного оборудования возникают опасные напряжения. Как для оборудования, так и для человека опасно не само по себе напряжение, а электрический ток, протекающий от одного потенциала к другому.

Защита оборудования абонентских станций также необходима. Все сервисные ответвления, обслуживающие абонентские станции, заземляются и связываются с другими точками заземления в доме абонента. На тех абонентских терминалах, где установлено только пассивное оборудование считается достаточным заземлением, выполненное с помощью заземляющего блока через внешний проводник коаксиального кабеля. На тех абонентских терминалах, где установлены конверторы и другие активные приборы потребляющие энергию от электросети, выполняется заземление самих приборов в обязательном соответствии с указаниями стандартов по технике безопасности. Кабель и оборудование домовой распределительной сети привязываются к имеющейся в здании системе заземления. Использование общего заземления в здании является наиболее правильным, поскольку ни одно заземление не может быть выполнено идеально, и при использовании двух независимых систем заземления между ними неизбежно присутствует разность потенциалов, хотя бы не значительная. Следовательно, в случае, например, попадание молнии в здании в кабеле будет наведен сильный ток, который потечет через электрические цепи телевизора и в лучшем случае может привести их к повреждению, а худшем – вызвать пожар. Ответственность за материальный ущерб при неправильно выполненном соединении и заземлении будет нести кабельный оператор.

Меры электрической защиты были недостаточно освещены в старом отечественном ГОСТ. Первая часть нового европейского стандарта EN -50083 целиком посвящена технике безопасности. В ней подробно описаны способы защиты от молнии, способы заземления и защиты от контакта всех частей кабельной структуры, приведены требования к выполнению заземления и даны определения всех деталей системы заземления.

Согласно определению эквипотенциальное соединение – это такое электрическое соединение, которое приводит электрические потенциалы различных приводящих деталей, частей приборов и кабелей к одному значению. Эквипотенциальное заземление выполняется с помощью эквипотенциальной штанги и пластины- металлической конструкции, к которой могут быть присоеденены и приварены проводящие детали, оплетки электрического силового или телекоммуникационного кабеля и другие металлические части. К проводящим частям здания все выступающие металлические предметы, которые могут обеспечивать прохождения тока. Эквипотенциальные заземления состоит из эквипотенциальной пластины, заземляющего терминала, заземляющего электрода, эквипотенциального связующего проводника, заземляющего электрода, защитного провода и земляного окончания. Заземляющий терминал – это точка соединения, с помощью которой осуществляется заземление электропроводящих корпусов оборудования. Заземляющий электрод – электропровод или группа электропроводов, обеспечивающая непосредственное электрическое соединение электропроводящих корпусов оборудования с землей. Эквипотенциальным связующим проводником называется проводник, обеспечивающий выравнивание потенциалов проводящих частей и деталей. Заземляющий проводник – это проводник, соединяющий главный заземляющий терминал с заземляющим электродом. Защитным называется провод, необходимый для защиты от возможности поражения электрическим током при случайном прикосновении к выступающим проводящим частям, посторонним проводящим деталям, главному заземляющему терминалу, заземляющему электроду или заземленной точке источника. Земляное окончание – это часть заземляющей системы, рассеивающая электрический ток в земле. Общие требования к выполнению эквипотенциального заземления включает следующие пункты :

1.Металлические корпуса оборудования должны быть соединены и заземлены, например, как показано на рисунке.

3. Если балансирующие токи в проводниках превышают максимально допустимые значения, указанные производителем используемых в сети кабелей и разъемов, следует применить гальваническую развязку;

4. В тех местах, где установлена гальваническая развязка между секциями сети, для устранения паразитных токов, возникающих вследствие, разности потенциалов, следует соединять наружные проводники каждой изолированной секции с заземляющей системой;

5.Наружнве проводники коаксиальных кабелей, входящих и выходящих из здания, следует присоединять к общей эквипотенциальной штанге, либо к корпусам оборудования;

6. При снятии распределительного оборудования или кабеля необходимо избегать утечки токов на абонентском оборудовании из-за появлении напряжений в разомкнутой цепи кабеля

7.Эквипотенциальный соединительный проводник, соединяемый с основным заземляющим терминалом, должен быть механически прочным и иметь площадь поперечного сечения меди не менее 4мм?;

8.Каждое соединение заземляющего проводника с заземляющим терминалом должно быть выполнено с помощью зажимов и надежных сварных или паяных соединений;

9.Все металлические корпуса, кожухи, стойки и монтажные конструкции должны снабжаться наружными заземляющими зажимами.

Эквипотенциальное заземления необходимо для сетей, прокладываемых внутри зданий, но в тех случаях, когда кабельные распределительные сети прокладываются снаружи, на тех же опорах, что и сеть электропитания, можно применить и обычное заземление. О защите кабельной структуры от контакта с ближайшими системами распределения электроэнергии было сказано в предыдущей главе.

Следует заметить, в части заземления абонентской точки стандарт EN -50083 предусматривает для подключения абонентского оборудования к сети электропитания использование трех контактных вилок и розеток, имеющих свой контакт заземления. Подразумевается, что трехконтактная вилка всегда включается в соответствующую розетку с заземлением, поэтому использование двухполюсных сетевых шнуров для подключения блоков питания с трехконтактным разъемом создает проблемы. К кабельной распределительной сети абонентское оборудование может быть подключено на прямую или с помощью абонентских розеток сети КТВ, которые и должны обеспечивать необходимую защиту. В точках, где абонентские розетки не используются, защита может быть обеспечена на выходе абонентского ответвителя с помощью изолирующих конденсаторов или трансформаторов с изолированными проводниками. Внутренний проводник должен выдерживать испытательное постоянное напряжение 2120 В не менее одной минуты и сохранять при сопротивление изоляции не менее 3МОм.

Абонентская розетка должно быть разработана так, чтобы исключить возникновение неисправностей при подключении оборудования и возможность поражения людей электрическим током. Среднеквадротич6еское значение утечки тока частоты 50 Гц не должно превышать 8 мА при подаче напряжения со среднеквадратическим значением 230 В. Используются четыре типа абонентских розеток, обеспечивающие различные степени защиты от поражения электрическим током. Первый тип – полностью изолированная розетка – имеет изолирующие компоненты, связанные с внутренним и наружными проводниками коаксиальных соединений. В качестве изолирующих компонентов могут выступать высоковольтные конденсаторы или трансформаторы с двумя обмотками. Полуизолированная розетка содержит изолирующие компоненты, связанные только с внутренним проводником коаксиального соединения, а защита обеспечивается эквипотенциальным соединением наружного проводника абонентского фидера. В этом случае сопротивление по постоянному току между наружным проводником соединения и ближайшей точкой эквипотенциального соединения должно быть не более 5 Ом. В качестве изолирующих компонентов могут выступать также высоковольтные конденсаторы или трансформаторы с двумя обмотками. Неизолированная розетка с защитным элементом не содержит никакой изоляции, но имеет защитный элемент. Защита обеспечивается по средством эквипотенциального соединения между внутренним и наружным проводником коаксиального соединения. Защитным элементом может быть радиочастотная катушка, сопротивление которой по постоянному току должно быть не более 1 Ом, а сопротивление по постоянному току между наружным проводником коаксиального соединения и ближайшей точкой эквипотенциальной системы должно быть не менее 5 Ом. Наконец, изолированная розетка без защитного элемента не содержит никаких изолирующих компонентов или защитного элемента, а защита обеспечивается эквипотенциальным соединением. Эти розетки применяются, когда требуется обратное электропитание от абонентского оборудования, причем, от других розеток необходимо изолировать.

Мачты и антенные комплексы головной станции системы КТВ требуют особого внимания к электрической защите и заземлению, поскольку они возвышаются над другими структурами и, следовательно, более подвержены ударам молнии. Меры защиты от разрядов молнии предусмотрены для любых антенных систем, включая спутниковые антенны. Применяются защитные процедуры, разработанные специально для антенных систем. Все компоненты антенной системы должны быть разработаны таким образом, чтобы они могли выдержать разряды молнии без опасности возникновения пожара и повреждении несущей конструкции антенной системы. Запрещается устанавливать антенны на крышах покрытых горючими материалами. Антенные кабели и заземляющие проводники не должны прокладываться в тех местах, где хранятся горючие материалы или где могут накапливаться взрывчатые газы. В зданиях, используемых для размещения оборудования головной станции, оборудуется своя система защиты от молнии. Мачта антенны, являющийся металлическим сооружением, должна быть соединена с системой защиты здания от молнии или непосредственно с землей. Наружные проводники всех коаксиальных кабелей, идущих от антенны, должны быть соединены с мачтой через эквипотенциальный соединяющий медный проводник, имеющий площадь поперечного сечения не менее 4мм?. При этом следует избегать образование петель. Заземляющие проводники должны устанавливаться прямо и вертикально, так, чтобы обеспечить наиболее короткий путь тока к заземляющей системе. Для индивидуальных систем или систем коллективного приема не большого масштаба, например, в пределах одного здания, из-за не высокой вероятности попадании молнии можно обойтись и без систем защиты от молнии, если это позволяют местные правила.

Заземляющая система антенного комплекса должно обеспечиваться посредством любого соединения с системой защиты от молнии на здании, либо соединения с системой заземления на здании, либо независимого заземления на здании, либо независимого заземления. Последний способ требует соединения как минимум с двумя горизонтальными электродами длиной не менее 5 м и одним вертикальным электродом длиной не менее 2,5 м, закопанным на глубину не менее 0,5 м на расстоянии не менее 1 м от стены. Минимальная площадь поперечного сечения каждого электрода должна составлять 50 мм? для медного и 80мм? для железного электрода. В качестве заземляющих электродов могут использоваться также имеющиеся металлические структуры здания, например, бетонно-арматурные структуры или другие компоненты, входящие в землю или в фундамент здания, размеры которых находятся в указанных пределах. Заземляющий проводник должен должен быть выполнен из жесткого проводника с площадью сечения не менее 16 мм? для меди, 25 мм? для алюминия и 50 мм? для железа. Имеющиеся металлические компоненты здания также могут быть использованы, при условии, что это разрешено местными правилами. Подходящими являются металлические водопроводные трубы и трубы системы отопления, металлические рамы и взаимосвязанная арматура, металлические элементы фасада если обеспечена их электрическая непрерывность и они надежно укреплены. Исключается использование защитных заземляющих и нейтральных проводников источника электропитания, а также наружных проводников любых коаксиальных кабелей.