Λύσεις για συσκευές προστασίας από σιδηροδρομικές μεταφορές και υπερτάσεις μεταφοράς και συσκευές περιορισμού τάσης

Γιατί να προστατέψω;

Προστασία σιδηροδρομικών συστημάτων: Τρένα, μετρό, τραμ

Οι σιδηροδρομικές μεταφορές γενικά, είτε υπόγειες, υπόγειες είτε με τραμ, δίνουν μεγάλη έμφαση στην ασφάλεια και την αξιοπιστία της κυκλοφορίας, ειδικά στην άνευ όρων προστασία των ατόμων. Για το λόγο αυτό όλες οι ευαίσθητες, εξελιγμένες ηλεκτρονικές συσκευές (π.χ. συστήματα ελέγχου, σηματοδότησης ή πληροφοριών) απαιτούν υψηλό επίπεδο αξιοπιστίας για την κάλυψη των αναγκών για ασφαλή λειτουργία και προστασία ατόμων. Για οικονομικούς λόγους, αυτά τα συστήματα δεν έχουν επαρκή διηλεκτρική αντοχή για όλες τις πιθανές περιπτώσεις επιπτώσεων από υπέρταση και συνεπώς η βέλτιστη προστασία από υπερτάσεις πρέπει να προσαρμοστεί στις ειδικές απαιτήσεις της σιδηροδρομικής μεταφοράς. Το κόστος της σύνθετης προστασίας από υπερτάσεις των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών συστημάτων στους σιδηροδρόμους είναι μόνο ένα κλάσμα του συνολικού κόστους της προστατευόμενης τεχνολογίας και μια μικρή επένδυση σε σχέση με πιθανές επακόλουθες ζημιές που προκαλούνται από βλάβη ή καταστροφή εξοπλισμού. Οι ζημιές μπορεί να προκληθούν από τις επιπτώσεις της τάσης κύματος τόσο σε άμεσες όσο και σε έμμεσες αστραπές, λειτουργίες μεταγωγής, αστοχίες ή λόγω υψηλής τάσης που προκαλείται στα μεταλλικά μέρη του σιδηροδρομικού εξοπλισμού.

Η βασική αρχή του βέλτιστου σχεδιασμού προστασίας από υπερτάσεις είναι η πολυπλοκότητα και ο συντονισμός των SPD και η ισοδυναμική σύνδεση με άμεση ή έμμεση σύνδεση. Η πολυπλοκότητα διασφαλίζεται με την εγκατάσταση διατάξεων προστασίας από υπερτάσεις σε όλες τις εισόδους και εξόδους της συσκευής και του συστήματος, ώστε να προστατεύονται όλες οι γραμμές τροφοδοσίας, οι διασυνδέσεις σήματος και επικοινωνίας. Ο συντονισμός των προστατευτικών διασφαλίζεται με την εγκατάσταση SPD με διαφορετικά εφέ προστασίας διαδοχικά με τη σωστή σειρά, έτσι ώστε να περιορίζεται σταδιακά οι παλμοί τάσης κύματος στο ασφαλές επίπεδο για την προστατευμένη συσκευή. Οι συσκευές περιορισμού τάσης είναι επίσης ουσιαστικό μέρος της ολοκληρωμένης προστασίας των ηλεκτροκίνητων σιδηροδρομικών γραμμών. Χρησιμεύουν στην αποτροπή ανεπιθύμητης υψηλής τάσης αφής στα μεταλλικά μέρη του σιδηροδρομικού εξοπλισμού, δημιουργώντας προσωρινή ή μόνιμη σύνδεση των αγώγιμων μερών με το κύκλωμα επιστροφής του συστήματος έλξης. Με αυτή τη λειτουργία προστατεύουν κυρίως άτομα που μπορούν να έρθουν σε επαφή με αυτά τα εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη.

Τι και πώς να προστατεύσετε;

Surge Protective Devices (SPD) για σιδηροδρομικούς σταθμούς και σιδηροδρόμους

Γραμμές τροφοδοσίας AC 230/400 V

Οι σιδηροδρομικοί σταθμοί χρησιμεύουν κυρίως για να σταματήσουν το τρένο για την άφιξη και την αναχώρηση των επιβατών. Στις εγκαταστάσεις υπάρχουν σημαντικές πληροφορίες, σύστημα διαχείρισης, ελέγχου και ασφάλειας για σιδηροδρομικές μεταφορές, αλλά και διάφορες εγκαταστάσεις, όπως αίθουσες αναμονής, εστιατόρια, καταστήματα κ.λπ., οι οποίες συνδέονται με το κοινό δίκτυο τροφοδοσίας και, λόγω της ηλεκτρικής εγγύτητας τοποθεσία, ενδέχεται να διατρέχουν κίνδυνο από βλάβη στο κύκλωμα τροφοδοσίας έλξης. Για να διατηρηθεί η απρόσκοπτη λειτουργία αυτών των συσκευών, πρέπει να εγκατασταθεί προστασία επιτάχυνσης τριών επιπέδων στις γραμμές τροφοδοσίας AC. Η συνιστώμενη διαμόρφωση των συσκευών προστασίας από υπερτάσεις LSP έχει ως εξής:

• Κύριος πίνακας διανομής (υποσταθμός, είσοδος γραμμής ισχύος) - SPD Type 1, π.χ. FLP50ή συνδυασμένος απαγωγέας ρεύματος αστραπής και απαγωγέας υπερτάσεων τύπου 1 + 2, π.χ. FLP12,5.
• Πίνακες υποδιανομής - προστασία δεύτερου επιπέδου, SPD Type 2, π.χ. SLP40-275.
• Τεχνολογία / εξοπλισμός - προστασία τρίτου επιπέδου, SPD Type 3,

- Εάν οι προστατευμένες συσκευές βρίσκονται απευθείας ή κοντά στην πλακέτα διανομής, συνιστάται η χρήση SPD Type 3 για την τοποθέτηση στη ράγα DIN 35 mm, όπως SLP20-275.

- Σε περιπτώσεις προστασίας κυκλωμάτων άμεσης υποδοχής στην οποία μπορούν να συνδεθούν συσκευές πληροφορικής, όπως φωτοαντιγραφικά, υπολογιστές κ.λπ., τότε είναι κατάλληλο SPD για επιπλέον τοποθέτηση σε κουτιά υποδοχής, π.χ. FLD.

- Το μεγαλύτερο μέρος της τρέχουσας τεχνολογίας μέτρησης και ελέγχου ελέγχεται από μικροεπεξεργαστές και υπολογιστές. Επομένως, εκτός από την προστασία από υπέρταση, είναι επίσης απαραίτητο να εξαλειφθεί η επίδραση των παρεμβολών ραδιοσυχνοτήτων που θα μπορούσαν να διαταράξουν τη σωστή λειτουργία, π.χ. «παγώνοντας» τον επεξεργαστή, αντικαθιστώντας δεδομένα ή μνήμη. Για αυτές τις εφαρμογές το LSP συνιστά FLD. Υπάρχουν και άλλες παραλλαγές ανάλογα με το απαιτούμενο ρεύμα φόρτωσης.

Εκτός από τα δικά του σιδηροδρομικά κτίρια, ένα άλλο σημαντικό μέρος ολόκληρης της υποδομής είναι η σιδηροδρομική γραμμή με ένα ευρύ φάσμα συστημάτων ελέγχου, παρακολούθησης και σηματοδότησης (π.χ. φώτα σήματος, ηλεκτρονική αλληλοσύνδεση, εμπόδια διέλευσης, μετρητές τροχών βαγονιών κ.λπ.). Η προστασία τους από τις επιπτώσεις των τάσεων κύματος είναι πολύ σημαντική όσον αφορά τη διασφάλιση της λειτουργίας χωρίς προβλήματα.

• Για την προστασία αυτών των συσκευών, είναι κατάλληλο να εγκαταστήσετε το SPD Type 1 σε κολόνα τροφοδοσίας ή ακόμη καλύτερο προϊόν από τη σειρά FLP12,5, SPD Type 1 + 2 το οποίο, χάρη σε χαμηλότερο επίπεδο προστασίας, προστατεύει καλύτερα τον εξοπλισμό.

Για σιδηροδρομικό εξοπλισμό που συνδέεται άμεσα ή κοντά σε σιδηροτροχιές (για παράδειγμα, μια συσκευή μέτρησης βαγονιών), είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε το FLD, τη συσκευή περιορισμού τάσης, για να αντισταθμίσετε τις πιθανές διαφορές μεταξύ των σιδηροτροχιών και της προστατευτικής γείωσης του εξοπλισμού. Έχει σχεδιαστεί για εύκολη τοποθέτηση ράγας DIN 35 mm.

Τεχνολογία επικοινωνιών

Ένα σημαντικό μέρος των σιδηροδρομικών συστημάτων μεταφοράς είναι επίσης όλες οι τεχνολογίες επικοινωνίας και η σωστή προστασία τους. Μπορεί να υπάρχουν διάφορες ψηφιακές και αναλογικές γραμμές επικοινωνίας που λειτουργούν σε κλασικά μεταλλικά καλώδια ή ασύρματα. Για την προστασία του εξοπλισμού που είναι συνδεδεμένος σε αυτά τα κυκλώματα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παράδειγμα αυτοί οι συγκρατητές υπερτάσεων LSP:

• Τηλεφωνική γραμμή με ADSL ή VDSL2 - π.χ. RJ11S-TELE στην είσοδο του κτηρίου και κοντά στον προστατευόμενο εξοπλισμό.
• Δίκτυα Ethernet - καθολική προστασία για δίκτυα δεδομένων και γραμμές σε συνδυασμό με PoE, για παράδειγμα DT-CAT-6AEA.
• Ομοαξονική γραμμή κεραίας για ασύρματη επικοινωνία - π.χ. DS-N-FM

Γραμμές ελέγχου και σήματος δεδομένων

Οι γραμμές του εξοπλισμού μέτρησης και ελέγχου στη σιδηροδρομική υποδομή πρέπει, φυσικά, να προστατεύονται επίσης από τις επιπτώσεις των υπερτάσεων και της υπέρτασης προκειμένου να διατηρείται η μέγιστη δυνατή αξιοπιστία και λειτουργικότητα. Ένα παράδειγμα εφαρμογής της προστασίας LSP για δίκτυα δεδομένων και σημάτων μπορεί να είναι:

• Προστασία του σήματος και των γραμμών μέτρησης στον σιδηροδρομικό εξοπλισμό - απαγωγέας υπερτάσεων ST 1 + 2 + 3, π.χ. FLD.

Τι και πώς να προστατεύσετε;

Συσκευές περιορισμού τάσης (VLD) για σιδηροδρομικούς σταθμούς και σιδηροδρόμους

Κατά τη διάρκεια της κανονικής λειτουργίας στους σιδηροδρόμους, λόγω πτώσης τάσης στο κύκλωμα επιστροφής ή σε σχέση με την κατάσταση βλάβης, ενδέχεται να εμφανιστεί ανεπιθύμητη υψηλή τάση αφής στα προσβάσιμα μέρη μεταξύ του κυκλώματος επιστροφής και του δυναμικού γείωσης ή σε γειωμένα εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη (πόλοι , κιγκλιδώματα και άλλος εξοπλισμός). Σε μέρη προσβάσιμα σε άτομα όπως σιδηροδρομικούς σταθμούς ή σιδηροδρομικές γραμμές, είναι απαραίτητο να περιορίσετε αυτήν την τάση σε ασφαλή τιμή με την εγκατάσταση των συσκευών περιορισμού τάσης (VLD). Η λειτουργία τους είναι να δημιουργήσουν παροδική ή μόνιμη σύνδεση εκτεθειμένων αγώγιμων μερών με το κύκλωμα επιστροφής σε περίπτωση υπέρβασης της επιτρεπόμενης τιμής της τάσης αφής. Όταν επιλέγετε VLD, είναι απαραίτητο να εξετάσετε εάν απαιτείται λειτουργία VLD-F, VLD-O ή και τα δύο, όπως ορίζεται στο EN 50122-1. Τα εκτεθειμένα αγώγιμα μέρη των εναέριων γραμμών ή των γραμμών έλξης συνήθως συνδέονται στο κύκλωμα επιστροφής απευθείας ή μέσω συσκευής τύπου VLD-F. Έτσι, συσκευές περιορισμού τάσης τύπου VLD-F προορίζονται για προστασία σε περίπτωση βλαβών, για παράδειγμα βραχυκύκλωμα του ηλεκτρικού συστήματος έλξης με εκτεθειμένο αγώγιμο μέρος. Οι συσκευές τύπου VLD-O χρησιμοποιούνται σε κανονική λειτουργία, δηλαδή περιορίζουν την αυξημένη τάση αφής που προκαλείται από το δυναμικό σιδηροτροχιάς κατά τη λειτουργία της αμαξοστοιχίας. Η λειτουργία των συσκευών περιορισμού της τάσης δεν είναι η προστασία από αστραπές και μεταβολές. Αυτή η προστασία παρέχεται από την Surge Protective Devices (SPD). Οι απαιτήσεις για τις VLD έχουν υποστεί σημαντικές αλλαγές με τη νέα έκδοση του προτύπου EN 50526-2 και υπάρχουν πολύ υψηλότερες τεχνικές απαιτήσεις τώρα. Σύμφωνα με αυτό το πρότυπο, οι περιοριστές τάσης VLD-F ταξινομούνται ως τύποι κατηγορίας 1 και VLD-O ως κλάσεις 2.1 και κλάση 2.2.

Το LSP προστατεύει τη σιδηροδρομική υποδομή

Αποφύγετε τη διακοπή λειτουργίας του συστήματος και τις διακοπές στη σιδηροδρομική υποδομή

Η ομαλή λειτουργία της τεχνολογίας των σιδηροδρόμων εξαρτάται από την ορθή λειτουργία μιας ποικιλίας πολύ ευαίσθητων, ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών συστημάτων. Ωστόσο, η μόνιμη διαθεσιμότητα αυτών των συστημάτων απειλείται από κεραυνούς και ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Κατά κανόνα, οι κατεστραμμένοι και κατεστραμμένοι αγωγοί, τα αλληλοσυνδεόμενα εξαρτήματα, οι μονάδες ή τα συστήματα υπολογιστών είναι η βασική αιτία των διαταραχών και της χρονοβόρας αντιμετώπισης προβλημάτων. Αυτό, με τη σειρά του, σημαίνει καθυστερημένα τρένα και υψηλό κόστος.

Μειώστε τις δαπανηρές διακοπές και ελαχιστοποιήστε τη διακοπή λειτουργίας του συστήματος… με μια ολοκληρωμένη ιδέα αστραπής και προστασίας από κύματα προσαρμοσμένη στις ειδικές απαιτήσεις σας.

Λόγοι για διαταραχές και ζημιές

Αυτοί είναι οι πιο συνηθισμένοι λόγοι για διακοπές, διακοπή λειτουργίας και ζημιά στα ηλεκτρικά σιδηροδρομικά συστήματα:

• Άμεσες αστραπές

Οι κεραυνές σε εναέριες γραμμές επαφής, κομμάτια ή ιστούς συνήθως οδηγούν σε διακοπές ή αστοχία του συστήματος.

• Έμμεσες αστραπές

Κεραυνός χτυπά σε ένα κοντινό κτίριο ή στο έδαφος. Στη συνέχεια, η υπέρταση κατανέμεται μέσω καλωδίων ή προκαλείται επαγωγικά, καταστρέφει ή καταστρέφει μη προστατευμένα ηλεκτρονικά εξαρτήματα.

• Πεδία ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών

Η υπέρταση μπορεί να συμβεί όταν αλληλεπιδρούν διαφορετικά συστήματα λόγω της εγγύτητάς τους το ένα με το άλλο, π.χ., συστήματα φωτιζόμενων σημάτων πάνω από αυτοκινητόδρομους, γραμμές μεταφοράς υψηλής τάσης και εναέριες γραμμές επαφής για σιδηροδρόμους.

• Συμβάντα εντός του ίδιου του σιδηροδρομικού συστήματος

Η εναλλαγή λειτουργιών και η ενεργοποίηση ασφαλειών αποτελούν έναν επιπλέον παράγοντα κινδύνου επειδή μπορούν επίσης να προκαλέσουν υπερτάσεις και να προκαλέσουν ζημιά.

Στις σιδηροδρομικές μεταφορές πρέπει γενικά να δοθεί προσοχή στην ασφάλεια και τη λειτουργική μη παρέμβαση και την άνευ όρων προστασία των προσώπων, ειδικότερα. Λόγω των παραπάνω λόγων, οι συσκευές που χρησιμοποιούνται στις σιδηροδρομικές μεταφορές πρέπει να διαθέτουν υψηλό επίπεδο αξιοπιστίας που αντιστοιχεί στις ανάγκες ασφαλούς λειτουργίας. Η πιθανότητα εμφάνισης αστοχίας λόγω απροσδόκητα υψηλών τάσεων ελαχιστοποιείται με τη χρήση απαγωγών ρεύματος κεραυνού και συσκευών προστασίας από υπερτάσεις που κατασκευάζονται από την LSP.

Προστασία του δικτύου τροφοδοσίας 230/400 V AC
Προκειμένου να εξασφαλιστεί η λειτουργία ελαττωματικών συστημάτων σιδηροδρομικών μεταφορών, συνιστάται η εγκατάσταση και των τριών σταδίων SPD στη γραμμή τροφοδοσίας. Το πρώτο στάδιο προστασίας αποτελείται από τη συσκευή προστασίας από υπερτάσεις σειράς FLP, το δεύτερο στάδιο διαμορφώνεται από το SLP SPD και το τρίτο στάδιο που εγκαθίσταται όσο το δυνατόν πιο κοντά στον προστατευμένο εξοπλισμό αντιπροσωπεύεται από τη σειρά TLP με φίλτρο καταστολής παρεμβολών HF.

Εξοπλισμός επικοινωνίας και κυκλώματα ελέγχου
Τα κανάλια επικοινωνίας προστατεύονται με SPD σειράς τύπου FLD, ανάλογα με την τεχνολογία επικοινωνίας που χρησιμοποιείται. Η προστασία των κυκλωμάτων ελέγχου και των δικτύων δεδομένων μπορεί να βασίζεται στους απαγωγείς ρεύματος κεραυνού FRD.

Προστασία από κεραυνούς: Οδήγηση αυτού του τρένου

Όταν σκεφτόμαστε την αστραπή, καθώς αφορά τη βιομηχανία και τις καταστροφές, σκεφτόμαστε το προφανές. Πετρέλαιο και φυσικό αέριο, επικοινωνίες, παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, βοηθητικά προγράμματα κ.λπ. Αλλά λίγοι από εμάς σκεφτόμαστε τρένα, σιδηροδρόμους ή μεταφορές γενικά. Γιατί όχι? Τα τρένα και τα λειτουργικά συστήματα που τα τρέχουν είναι εξίσου ευαίσθητα σε αστραπές όπως και οτιδήποτε άλλο και το αποτέλεσμα μιας αστραπής επί της σιδηροδρομικής υποδομής μπορεί να είναι εμπόδιο και μερικές φορές καταστροφικό. Η ηλεκτρική ενέργεια είναι ένα σημαντικό μέρος των λειτουργιών του σιδηροδρομικού συστήματος και το πλήθος των εξαρτημάτων και εξαρτημάτων που χρειάζεται για την κατασκευή των σιδηροδρόμων σε όλο τον κόσμο είναι πολυάριθμα.

Τα τρένα και τα σιδηροδρομικά συστήματα που πλήττονται και επηρεάζονται συμβαίνουν συχνότερα από ό, τι νομίζουμε. Το 2011, ένα τρένο στην Ανατολική Κίνα (στην πόλη Wenzhou, επαρχία Zhejiang) χτυπήθηκε από κεραυνό που σταμάτησε κυριολεκτικά στα ίχνη του από τη δύναμη που χτυπήθηκε. Ένα τρένο υψηλής ταχύτητας χτύπησε το αδύναμο τρένο. 43 άτομα χάθηκαν και άλλα 210 τραυματίστηκαν. Το συνολικό γνωστό κόστος της καταστροφής ήταν 15.73 εκατομμύρια δολάρια.

Σε ένα άρθρο που δημοσιεύθηκε στο Network Rails του Ηνωμένου Βασιλείου, αναφέρεται ότι στο Ηνωμένο Βασίλειο «Οι κεραυνοί έπληξαν σιδηροδρομικές υποδομές κατά μέσο όρο 192 φορές κάθε χρόνο μεταξύ 2010 και 2013, με κάθε απεργία να οδηγεί σε καθυστερήσεις 361 λεπτών. Επιπλέον, 58 τρένα το χρόνο ακυρώθηκαν λόγω βλάβης από κεραυνούς. " Αυτά τα περιστατικά έχουν τεράστιο αντίκτυπο στην οικονομία και το εμπόριο.

Το 2013, ένας κάτοικος έπιασε αστραπές κάμερας χτυπώντας ένα τρένο στην Ιαπωνία. Ήταν τυχερό που η απεργία δεν προκάλεσε τραυματισμούς, αλλά θα μπορούσε να ήταν καταστροφική αν είχε χτυπήσει στο σωστό μέρος. Χάρη σε επέλεξαν αστραπή προστασία για σιδηροδρομικά συστήματα. Στην Ιαπωνία έχουν επιλέξει να ακολουθήσουν μια προληπτική προσέγγιση για την προστασία των σιδηροδρομικών συστημάτων χρησιμοποιώντας αποδεδειγμένες λύσεις προστασίας από κεραυνούς και η Hitachi πρωτοστατεί στην εφαρμογή.

Ο κεραυνός υπήρξε ανέκαθεν η νούμερο 1 απειλή για τη λειτουργία των σιδηροδρόμων, ειδικά στα πρόσφατα λειτουργικά συστήματα με ευαίσθητα δίκτυα σήματος έναντι κύματος ή ηλεκτρομαγνητικό παλμό (EMP) που προέκυψε από έναν κεραυνό ως δευτερεύον αποτέλεσμα.

Ακολουθεί μια από τις περιπτωσιολογικές μελέτες προστασίας φωτισμού των ιδιωτικών σιδηροδρόμων στην Ιαπωνία.

Η Tsukuba Express Line είναι γνωστή για την αξιόπιστη λειτουργία της με ελάχιστο χρόνο εκτός λειτουργίας. Τα μηχανογραφημένα συστήματα λειτουργίας και ελέγχου τους έχουν εξοπλιστεί με συμβατικό σύστημα αστραπής. Ωστόσο, το 2006 μια δυνατή καταιγίδα κατέστρεψε τα συστήματα και διέκοψε τη λειτουργία της. Ζητήθηκε από τον Hitachi να συμβουλευτεί τη ζημιά και να προτείνει λύση.

Η πρόταση περιελάμβανε την εισαγωγή των συστημάτων Dissipation Array Systems (DAS) με τις ακόλουθες προδιαγραφές:

Από την εγκατάσταση του DAS, δεν υπήρξε αστραπή σε αυτές τις συγκεκριμένες εγκαταστάσεις για περισσότερα από 7 χρόνια. Αυτή η επιτυχής αναφορά οδήγησε στη συνεχή εγκατάσταση DAS σε κάθε σταθμό αυτής της γραμμής κάθε χρόνο από το 2007 έως σήμερα. Με αυτήν την επιτυχία, η Hitachi έχει εφαρμόσει παρόμοιες λύσεις προστασίας φωτισμού για άλλες ιδιωτικές σιδηροδρομικές εγκαταστάσεις (7 ιδιωτικές σιδηροδρομικές εταιρείες από τώρα).

Εν κατακλείδι, το Lightning αποτελεί πάντα απειλή για εγκαταστάσεις με κρίσιμες λειτουργίες και επιχειρήσεις, και όχι μόνο για το σιδηροδρομικό σύστημα όπως περιγράφεται παραπάνω. Οποιαδήποτε συστήματα κυκλοφορίας που εξαρτώνται από την ομαλή λειτουργία και τον ελάχιστο χρόνο διακοπής λειτουργίας πρέπει να προστατεύσουν τις εγκαταστάσεις τους από τις απρόβλεπτες καιρικές συνθήκες. Με τις λύσεις Lightning Protection (συμπεριλαμβανομένης της τεχνολογίας DAS), η Hitachi είναι πολύ πρόθυμη να συμβάλει και να διασφαλίσει τη συνέχεια των επιχειρήσεων για τους πελάτες της.

Αστραπή προστασία των σιδηροδρόμων και των συναφών βιομηχανιών

Το σιδηροδρομικό περιβάλλον είναι δύσκολο και ανελέητο. Η εναέρια δομή έλξης σχηματίζει κυριολεκτικά μια τεράστια κεραία κεραυνών. Αυτό απαιτεί μια προσέγγιση σκέψης συστημάτων για την προστασία στοιχείων που είναι συνδεδεμένα με σιδηροτροχιά, είναι τοποθετημένα σε ράγα ή σε κοντινή απόσταση από την τροχιά, από κεραυνούς. Αυτό που κάνει τα πράγματα ακόμη πιο δύσκολα είναι η ταχεία ανάπτυξη στη χρήση ηλεκτρονικών συσκευών χαμηλής ισχύος στο σιδηροδρομικό περιβάλλον. Για παράδειγμα, οι εγκαταστάσεις σηματοδότησης έχουν εξελιχθεί από μηχανικές αλληλοσυνδέσεις σε βασισμένες σε εξελιγμένα ηλεκτρονικά υπο στοιχεία. Επιπλέον, η παρακολούθηση των συνθηκών της σιδηροδρομικής υποδομής έχει φέρει πολλά ηλεκτρονικά συστήματα. Εξ ου και η κρίσιμη ανάγκη για αστραπή σε όλες τις πτυχές του σιδηροδρομικού δικτύου. Η πραγματική εμπειρία του συγγραφέα στην προστασία φωτισμού των σιδηροδρομικών συστημάτων θα μοιραστεί μαζί σας.

Εισαγωγή

Αν και αυτό το έγγραφο επικεντρώνεται στην εμπειρία στο σιδηροδρομικό περιβάλλον, οι αρχές προστασίας θα ισχύουν εξίσου για συναφείς βιομηχανίες όπου η εγκατεστημένη βάση εξοπλισμού στεγάζεται έξω σε ντουλάπια και συνδέεται με το κύριο σύστημα ελέγχου / μέτρησης μέσω καλωδίων. Είναι η κατανεμημένη φύση διαφόρων στοιχείων του συστήματος που απαιτούν μια κάπως πιο ολιστική προσέγγιση στην προστασία από κεραυνούς.

Το σιδηροδρομικό περιβάλλον

Το σιδηροδρομικό περιβάλλον κυριαρχείται από την εναέρια δομή, η οποία σχηματίζει μια τεράστια κεραία κεραυνού. Στις αγροτικές περιοχές, η εναέρια κατασκευή είναι πρωταρχικός στόχος για εκκενώσεις κεραυνού. Ένα καλώδιο γείωσης πάνω από τους ιστούς, βεβαιωθείτε ότι ολόκληρη η δομή έχει το ίδιο δυναμικό. Κάθε τρίτος έως πέμπτος ιστός συνδέεται με τη ράγα επιστροφής έλξης (η άλλη ράγα χρησιμοποιείται για σκοπούς σηματοδότησης). Σε περιοχές έλξης DC, οι ιστοί απομονώνονται από τη γη για να αποτρέψουν ηλεκτρολύσεις, ενώ σε περιοχές έλξης AC οι ιστοί έρχονται σε επαφή με τη γη. Τα εξελιγμένα συστήματα σηματοδότησης και μέτρησης είναι τοποθετημένα σε ράγα ή σε κοντινή απόσταση από τη ράγα. Ένας τέτοιος εξοπλισμός εκτίθεται σε αστραπές στη σιδηροτροχιά, που συλλέγεται μέσω της εναέριας δομής. Οι αισθητήρες στη ράγα συνδέονται με καλώδια με συστήματα μέτρησης στο παρασκήνιο, τα οποία αναφέρονται στη γείωση. Αυτό εξηγεί γιατί ο εξοπλισμός που τοποθετείται σε ράγα δεν υπόκειται μόνο σε επαγόμενες υπερτάσεις, αλλά εκτίθεται επίσης σε εκτεταμένες (ημι-άμεσες) υπερτάσεις. Η διανομή ισχύος στις διάφορες εγκαταστάσεις σηματοδότησης γίνεται επίσης μέσω εναέριων γραμμών ισχύος, η οποία είναι εξίσου ευαίσθητη σε άμεσες αστραπές. Ένα εκτεταμένο υπόγειο καλωδιακό δίκτυο συνδέει όλα τα διάφορα στοιχεία και υποσυστήματα που στεγάζονται σε χαλύβδινες συσκευές κατά μήκος του παρατρόχιου, ειδικά κατασκευασμένα δοχεία ή περίβλημα σκυροδέματος Rocla. Αυτό είναι το απαιτητικό περιβάλλον όπου τα κατάλληλα σχεδιασμένα συστήματα αστραπής είναι απαραίτητα για την επιβίωση του εξοπλισμού. Ο κατεστραμμένος εξοπλισμός έχει ως αποτέλεσμα τη μη διαθεσιμότητα συστημάτων σηματοδότησης, προκαλώντας λειτουργικές απώλειες.

Διάφορα συστήματα μέτρησης και στοιχεία σηματοδότησης

Χρησιμοποιείται μια ποικιλία συστημάτων μέτρησης για την παρακολούθηση της υγείας του στόλου των βαγονιών καθώς και των ανεπιθύμητων επιπέδων πίεσης στη δομή της σιδηροτροχιάς. Μερικά από αυτά τα συστήματα είναι: Ανιχνευτές θερμού ρουλεμάν, Ανιχνευτές θερμού φρένου, Σύστημα μέτρησης προφίλ τροχού, Μέτρηση ζύγισης σε κίνηση / τροχός τροχού, Ανιχνευτής Skew bogie, Μέτρηση μακράς πίεσης στο πλάι, Σύστημα αναγνώρισης οχήματος, Βάρη. Τα ακόλουθα στοιχεία σηματοδότησης είναι ζωτικής σημασίας και πρέπει να είναι διαθέσιμα για ένα αποτελεσματικό σύστημα σηματοδότησης: Κυκλώματα παρακολούθησης, μετρητές άξονα, ανίχνευση σημείων και εξοπλισμός ισχύος.

Τρόποι προστασίας

Η εγκάρσια προστασία δείχνει προστασία μεταξύ αγωγών. Διαμήκη προστασία σημαίνει προστασία μεταξύ αγωγού και γείωσης. Η προστασία τριπλής διαδρομής θα περιλαμβάνει τόσο διαμήκη όσο και εγκάρσια προστασία σε κύκλωμα δύο αγωγών. Η προστασία δύο διαδρομών θα έχει εγκάρσια προστασία και διαμήκη προστασία μόνο στον ουδέτερο (κοινό) αγωγό ενός κυκλώματος δύο καλωδίων.

Προστασία από κεραυνό στη γραμμή τροφοδοσίας

Οι μετασχηματιστές κατεβαίνουν τοποθετούνται σε δομές H-ιστού και προστατεύονται από στοίβες συγκράτησης υψηλής τάσης σε μια ειδική ακίδα γης HT. Ένα κενό σπινθήρα τύπου καμπάνας χαμηλής τάσης είναι εγκατεστημένο μεταξύ του καλωδίου γείωσης HT και της δομής H-mast. Ο ιστός H συνδέεται με τη ράγα επιστροφής έλξης. Στον πίνακα διανομής εισαγωγής ισχύος στο δωμάτιο εξοπλισμού, η προστασία τριπλής διαδρομής εγκαθίσταται χρησιμοποιώντας μονάδες προστασίας κατηγορίας 1. Η προστασία δεύτερου σταδίου αποτελείται από πηνία σειράς με μονάδες προστασίας κατηγορίας 2 στο κεντρικό σύστημα γείωσης. Η προστασία τρίτου σταδίου αποτελείται συνήθως από προσαρμοσμένα εγκατεστημένα MOV ή Transient Suppressors μέσα στον πίνακα εξοπλισμού ισχύος.

Παρέχεται τροφοδοσία τεσσάρων ωρών σε κατάσταση αναμονής μέσω μπαταριών και μετατροπέων. Δεδομένου ότι η έξοδος του μετατροπέα τροφοδοτείται μέσω καλωδίου στον παρατρόχιο εξοπλισμό, εκτίθεται επίσης σε αστραπές οπίσθιες άκρες που προκαλούνται στο υπόγειο καλώδιο. Η προστασία κατηγορίας Triple Path 2 είναι εγκατεστημένη για τη φροντίδα αυτών των υπερτάσεων.

Αρχές σχεδιασμού προστασίας

Οι ακόλουθες αρχές τηρούνται στο σχεδιασμό προστασίας για διάφορα συστήματα μέτρησης:

Προσδιορίστε όλα τα καλώδια που εισέρχονται και εξέρχονται.
Χρησιμοποιήστε τη διαμόρφωση τριπλής διαδρομής.
Δημιουργήστε μια παράκαμψη διαδρομής για ενέργεια κύματος όπου είναι δυνατόν.
Διατηρείτε τις οθόνες συστήματος 0V και καλωδίων ξεχωριστές από τη γείωση.
Χρησιμοποιήστε εξισορροπητική γείωση. Αποφύγετε τις συνδέσεις γείωσης με μαργαρίτες.
Μην φροντίζετε για άμεσες προειδοποιήσεις.

Προστασία μετρητή άξονα

Για να αποφευχθεί η έλξη αστραπής σε μια τοπική ακίδα γείωσης, ο εξοπλισμός παρατρόχιο παραμένει αιωρούμενος. Στη συνέχεια, η ενέργεια υπερχείλισης που προκαλείται στα ουρά καλώδια και οι κεφαλές μέτρησης που είναι τοποθετημένες σε ράγα πρέπει να συλλαμβάνονται και να κατευθύνονται γύρω από το ηλεκτρονικό κύκλωμα (ένθετο) στο καλώδιο επικοινωνίας που συνδέει την παρατρόχια μονάδα με την απομακρυσμένη μονάδα μέτρησης (αξιολογητής) στο δωμάτιο εξοπλισμού. Όλα τα κυκλώματα μετάδοσης, λήψης και επικοινωνίας "προστατεύονται" με αυτόν τον τρόπο σε ένα ισοδύναμο πλωτό επίπεδο. Εν συνεχεία η ενέργεια κύματος θα περάσει από τα ουρά καλώδια στο κύριο καλώδιο μέσω του ισοδύναμου επιπέδου και των στοιχείων προστασίας. Αυτό εμποδίζει την υπέρταση της ενέργειας να περάσει από τα ηλεκτρονικά κυκλώματα και να την καταστρέψει. Αυτή η μέθοδος αναφέρεται ως προστασία παράκαμψης, έχει αποδειχθεί πολύ επιτυχημένη και χρησιμοποιείται συχνά όπου είναι απαραίτητο. Στην αίθουσα εξοπλισμού το καλώδιο επικοινωνίας διαθέτει προστασία τριπλής διαδρομής για να κατευθύνει όλη την ενέργεια κύματος στη γείωση του συστήματος.

Προστασία συστημάτων μέτρησης με ράγα

Τα ζυγιστικά και διάφορες άλλες εφαρμογές χρησιμοποιούν μετρητές πίεσης που είναι κολλημένοι στις ράγες. Το δυναμικό υπερχείλισης αυτών των μετρητών τάσης είναι πολύ χαμηλό, γεγονός που τους αφήνει ευάλωτοι στη δραστηριότητα αστραπής στις ράγες, ειδικά λόγω της γείωσης του συστήματος μέτρησης ως έχει μέσα στην κοντινή καλύβα. Οι μονάδες προστασίας κατηγορίας 2 (275V) χρησιμοποιούνται για την εκφόρτιση των σιδηροτροχιών στο σύστημα γείωσης μέσω ξεχωριστών καλωδίων. Για να αποφευχθεί περαιτέρω η ανατροπή από τις ράγες, οι οθόνες των καλωδιωμένων συστραμμένων ζευγών περικόπτονται στο άκρο της ράγας. Οι οθόνες όλων των καλωδίων δεν είναι συνδεδεμένες με τη γείωση, αλλά εκφορτώνονται μέσω απαγωγών αερίου. Αυτό θα αποτρέψει τη σύνδεση (άμεσου) θορύβου γείωσης στα κυκλώματα καλωδίων. Για να λειτουργεί ως οθόνη ανά ορισμό, η οθόνη πρέπει να είναι συνδεδεμένη στο σύστημα 0V. Για να ολοκληρωθεί η εικόνα προστασίας, το σύστημα 0V πρέπει να παραμείνει αιωρούμενο (όχι γειωμένο), ενώ η εισερχόμενη ισχύς πρέπει να προστατεύεται σωστά σε λειτουργία τριπλής διαδρομής.

Γείωση μέσω υπολογιστών

Υπάρχει ένα καθολικό πρόβλημα σε όλα τα συστήματα μέτρησης όπου οι υπολογιστές χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση αναλύσεων δεδομένων και άλλων λειτουργιών. Συμβατικά, το πλαίσιο των υπολογιστών είναι γειωμένο μέσω του καλωδίου τροφοδοσίας και το 0V (γραμμή αναφοράς) των υπολογιστών είναι επίσης γειωμένο. Αυτή η κατάσταση κατά κανόνα παραβιάζει την αρχή της διατήρησης του συστήματος μέτρησης ως προστασίας ως προς τις εξωτερικές αστραπές. Ο μόνος τρόπος για να ξεπεραστεί αυτό το δίλημμα είναι η τροφοδοσία του υπολογιστή μέσω ενός μετασχηματιστή απομόνωσης και η απομόνωση του πλαισίου του υπολογιστή από το θάλαμο συστήματος στο οποίο είναι τοποθετημένος. Οι σύνδεσμοι RS232 με άλλο εξοπλισμό θα δημιουργήσουν και πάλι ένα πρόβλημα γείωσης, για το οποίο προτείνεται ένας σύνδεσμος οπτικών ινών ως λύση. Η λέξη κλειδί είναι να παρατηρήσουμε το συνολικό σύστημα και να βρούμε μια ολιστική λύση.

Κυμαινόμενο σύστημα χαμηλής τάσης

Είναι ασφαλής πρακτική να προστατεύονται τα εξωτερικά κυκλώματα στη γη και τα κυκλώματα τροφοδοσίας να αναφέρονται και να προστατεύονται στη γείωση. Ωστόσο, ο εξοπλισμός χαμηλής τάσης και χαμηλής ισχύος υπόκειται σε θόρυβο στις θύρες σήματος και σε φυσικές ζημιές που οφείλονται σε υπέρταση ενέργειας κατά μήκος των καλωδίων μέτρησης. Η πιο αποτελεσματική λύση για αυτά τα προβλήματα είναι να επιπλέουν ο εξοπλισμός χαμηλής ισχύος. Αυτή η μέθοδος ακολουθήθηκε και εφαρμόστηκε σε συστήματα σηματοδότησης στερεάς κατάστασης. Ένα συγκεκριμένο σύστημα ευρωπαϊκής προέλευσης έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε όταν συνδέονται οι μονάδες, γειώνονται αυτόματα στο ντουλάπι. Αυτή η γη εκτείνεται σε επίπεδο γείωσης στις πλακέτες του υπολογιστή ως έχει. Οι πυκνωτές χαμηλής τάσης χρησιμοποιούνται για την εξομάλυνση του θορύβου μεταξύ της γείωσης και του συστήματος 0V. Τα κύματα που προέρχονται από την τροχιά εισέρχονται μέσω θυρών σήματος και διαπερνούν αυτούς τους πυκνωτές, καταστρέφοντας τον εξοπλισμό και συχνά αφήνουν μια διαδρομή για την εσωτερική τροφοδοσία 24V για την πλήρη καταστροφή των πλακέτων του υπολογιστή. Αυτό ήταν παρά την προστασία τριπλής διαδρομής (130V) σε όλα τα εισερχόμενα και εξερχόμενα κυκλώματα. Στη συνέχεια έγινε ένας σαφής διαχωρισμός μεταξύ του αμαξώματος και της ράβδου γείωσης του συστήματος. Όλες οι αστραπές αναφέρθηκαν στη γραμμή γείωσης. Το σύστημα γείωσης συστήματος καθώς και η θωράκιση όλων των εξωτερικών καλωδίων τερματίστηκαν στη γραμμή γείωσης. Το ντουλάπι αιωρήθηκε από τη γη. Αν και αυτή η εργασία πραγματοποιήθηκε προς το τέλος της πιο πρόσφατης εποχής αστραπής, δεν αναφέρθηκε ζημιά από κεραυνούς από οποιονδήποτε από τους πέντε σταθμούς (περίπου 80 εγκαταστάσεις) που έγιναν, ενώ αρκετές καταιγίδες από κεραυνούς πέρασαν. Η επόμενη περίοδος αστραπής θα αποδείξει εάν αυτή η συνολική προσέγγιση συστήματος είναι επιτυχής.

επιτεύγματα

Μέσω αφοσιωμένων προσπαθειών και επέκτασης της εγκατάστασης βελτιωμένων μεθόδων προστασίας από κεραυνούς, τα αστραπιαία σφάλματα έχουν φτάσει σε ένα σημείο καμπής.

Όπως πάντα εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις ή χρειάζεστε πρόσθετες πληροφορίες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας στο sales@lsp-international.com

Να είστε προσεκτικοί εκεί έξω! Επισκεφθείτε τη διεύθυνση www.lsp-international.com για όλες τις ανάγκες σας για αστραπές. Ακολουθήστε μας στο Twitter, Facebook και  LinkedIn Για περισσότερες πληροφορίες.

Η Wenzhou Arrester Electric Co., Ltd. (LSP) είναι ένας πλήρως κινεζικός κατασκευαστής SPD AC&DC σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών σε όλο τον κόσμο.

Η LSP προσφέρει τα ακόλουθα προϊόντα και λύσεις:

1. Συσκευή προστασίας από υπέρταση AC (SPD) για συστήματα ισχύος χαμηλής τάσης από 75Vac έως 1000Vac σύμφωνα με το IEC 61643-11: 2011 και EN 61643-11: 2012 (ταξινόμηση δοκιμής τύπου: T1, T1 + T2, T2, T3).
2. Συσκευή προστασίας από υπερτάσεις DC (SPD) για φωτοβολταϊκά από 500Vdc έως 1500Vdc σύμφωνα με τα πρότυπα IEC 61643-31: 2018 και EN 50539-11: 2013 [EN 61643-31: 2019] (ταξινόμηση δοκιμής τύπου: T1 + T2, T2)
3. Προστατευτικό κύματος γραμμής σήματος δεδομένων όπως προστασία από υπέρταση PoE (Power over Ethernet) σύμφωνα με το IEC 61643-21: 2011 και EN 61643-21: 2012 (ταξινόμηση δοκιμής τύπου: T2).
4. Προστατευτικό κύματος LED φώτων δρόμου

Ευχαριστούμε για την επίσκεψη!