Запрос коммерческого предложения
        тел.:  +7 (812) 612-12-61
        e-mail: offer@groupstr.ru
ОАО «Ростелеком»

Строительно-монтажная компания ЗАО «СТР-Монтаж» выиграла тендер на «Расширение сети передачи данных IPMPLS»

читать полностью > ОАО "МТС"

Поставка кроссового оборудования для строительства объектов радиоподсистемы.

читать полностью > ОАО "МГТС"

Поставка телекоммуникационного оборудования.

читать полностью >


Кроссовое оборудование: модули блокирования импульсов — устройства защиты от перегрузок. Токовая защита. Кроссовая защита

20.01.2010 17:30

Как известно, по принципу работы  кроссовая защита подразделяется на два основных типа - кроссовая защита от перенапряжений и кроссовая защита от перегрузок по току.

При этом кроссовая защита от перенапряжений отводит энергию коротких импульсных воздействий (разрядов молнии, мощных электромагнитных импульсов промышленного происхождения), а кроссовая защита от опасных токов ограничивает или прерывает ток в линии и рассчитана на защиту оборудования при длительных скачках напряжения в 100 и более миллисекунд.

Кроме того, импеданс элементов токовой защиты используется для координации работы первичной и вторичной защиты от перенапряжений.

Зачастую, кроссовое оборудование устанавливают в антивандальный шкаф. Основные требования к устройствам кроссовой защиты изложены в стандартах международных, региональных и национальных организаций (МСЭ, Telcordia, UL, Минкомсвязи РФ), которые определяют нормативы и виды испытаний для различных категорий оборудования телекоммуникационных сетей. 

Например, рекомендация МСЭ-T K.44 устанавливает испытательный импульс с амплитудой 1,5 кВ и длительностью 10/700 мкс; стандарт GR1089-CORE - 1,0 кВ и 10/1000 мкс, имитирующие разряд молнии.

При установке внешних устройств защиты оборудование испытывается уже импульсами 4 кВ и длительностью 10/700 мкс. Проверяемое оборудование должно выдерживать испытания, при этом устройства токовой защиты не должны препятствовать отводу энергии импульса на «землю».

Второе не менее важное предназначение кроссовой защиты - защитить телефонный кросс в случае прямого контакта телефонных линий и силовых линий питания. Рекомендация МСЭ-Т К.44 предусматривает проверку оборудования путем подачи напряжения сети 230 В на протяжении 15 с при минимальном сопротивлении линии 10 Ом. В этом случае токовая защита должна либо ограничивать, либо прерывать ток цепи, предотвращая возможность возгорания телекоммуникационного оборудования.

При построении многоступенчатых схем токовая защита должна выполнять также функцию согласования между этими ступенями.

Суть такого согласования сводится к следующему: при поступлении на вход защитного устройства импульсного воздействия быстродействующая и с меньшим напряжением ограничения вторая ступень сработает первой и зашунтирует линию на землю. По мере нарастания фронта импульса увеличивается и протекающий в цепи защиты ток, а также растет падение напряжения на элементе согласования. При достижении напряжения уровня срабатывания газонаполненный разрядник переходит в низкоомное  состояние и отводит основную энергию импульса на землю, защищая второй каскад от выхода из строя.

На практике процесс согласования - довольно сложный и требует поиска разумного компромисса. С одной стороны, выбор элемента согласования с большим сопротивлением гарантирует ограничение тока, протекающего через второй каскад, и обеспечивает требуемое падение напряжения для срабатывания первого каскада. С другой - большое сопротивление вносит значительное  затухание полезного сигнала, что недопустимо.

Сейчас в качестве токовой защиты широко применяются терморезисторы с положи-тельным температурным коэффициентом сопротивления (керамические (РТС), а также полимерные (РРТС) и плавкие предохранители). Реже используются термокатушки и предохранительные восстанавливаемые резисторы (РПВ).

Благодаря самовосстановлению после срабатывания РТС и PPTC терморезисторы яв-ляются наиболее распространенными средствами защиты от перегрузок по току.
Плавкие предохранители обладают малым сопротивлением и идеально подходят для защиты приложений xDSL. Однако они требуют замены после срабатывания, что является существенным недостатком. Кроме того, для координации первичной и вторичной защиты может потребоваться дополнительное сопротивление.

На основе вышесказанного сформулируем основные требования, которым должно соответствовать идеальное устройство кроссовой защиты:
- содержать последовательно соединенный с линией передачи компонент, который будет реагировать на ток, протекающий через устройство защиты;
Этот последовательный компонент должен иметь определенный, стабильный и низкий ток переключения,  что обеспечивает эффективную защиту  чувствительного приемного оборудования.
- быть достаточно быстродействующим устройством (меньше 10 нс), чтобы обеспечить защиту оборудования от импульсов, скорость нарастания которых составляет до 5 кВ за 1 мкс;
- обладать очень низким импедансом, чтобы обеспечить эффективную работу защи-щаемого оборудования;
- иметь в блокирующем состоянии очень высокий импеданс, чтобы снизить мощность рассеиваемой на нем энергии в течение времени следования импульса;
- обеспечивать блокирование напряжения  величиной 1-2 кВ;
- автоматически возвращаться в исходное состояние после снятия импульсного воз-действия;
- быть малогабаритным и не дорогим.


Руководствуясь вышеперечисленными требованиями, компания Fultec, недавно приобретенная компанией Bourns, разработала и запустила в серийное производство семейство модулей блокирования импульсов (TBU). Функциональная схема такого модуля TBU представлена на рис. 1.


Рисунок 1. Функциональная блок-схема включения  TBU

Из него видно, что УЗИП TBU состоит из блока ограничения тока и размыкателя напряжения. Ограничитель тока выполняет функции собственно ограничения и контроля проте-кающего тока. При превышении некоторого установленного значения ограничитель тока формирует сигнал размыкателю напряжения для разрыва цепи. Такое конструктивное исполнение позволяет также успешно решать и проблему согласования каскадов защиты. Временная диаграмма, поясняющая работу TBU при протекании в цепи опасного тока, представлена на рис. 2.
Во время короткого замыкания в цепи нагрузки (точка 1 рис. 2) выброс тока достигает уровня его ограничения Iвых (точка 2). Срабатывает размыкатель напряжения и в момент времени 3 нагрузка отсоединяется. TBU остается в состоянии защиты до окончания воздействия опасного тока (точка 4).


 
Рис. 2. Временная диаграмма работы TBU при протекании опасного тока

При воздействии импульса молнии или мощной коммутационной помехи в момент времени 1 (рис. 3) напряжение возрастает до тех пор, пока ток через TBU не достигнет уровня частичного ограничения тока Iвых (момент времени 2). В этой точке срабатывает размыкатель напряжения и в момент времени 3 цепь разрывается. TBU остается в состоянии защиты цепи до окончания импульса (точка 4 графика).

 

 


Рис. 3. Временная диаграмма работы TBU при воздействии перенапряжения.



Основываясь на результатах тестирования, покажем реакцию TBU на короткие  им-пульсы молнии. Тест был выполнен при помощи импульсного генератора с формой им-пульса 10/100 мкс и амплитудой напряжения 1200В и проводился без использования на входе TBU шунтирующих устройств защиты.
На рис. 4 представлена форма входного импульса (нижняя кривая VА) и  выходное напряжение TBU (верхняя кривая VВ).  Как видно из графиков, TBU ограничивает ток на уровне примерно 280 мА (28 В через сопротивление 100 Ом) и после этого отключает на-грузку до окончания воздействия импульса. 

 

Рис. 4. Иллюстрация реакции TBU на воздействие импульсов молнии

Следующий тест отражает функционирование TBU при воздействии перенапряжения по переменному току.

 


 
Рис. 5. Иллюстрация блокирования коммутационных помех переменного тока амплитудой 600 В



При воздействии импульса коммутационной помехи амплитудой 600 В (рис. 5) TBU реагирует на увеличивающийся протекающий ток и разрывает цепь. Он остается в ра-зомкнутом состоянии на протяжение всего полупериода высокого напряжения.
Каждый раз, когда синусоида напряжения пересекает ноль, TBU на время примерно в микросекунду возвращается в исходное состояние (короткие выбросы напряжения на прямой VВ), после чего срабатывает снова. После устранения воздействия помехи  устройство переходит в исходное состояние.
Таким образом, преимущества TBU заключаются в совмещении в одном корпусе защиты по току и по напряжению, в быстроте реакции на импульсные воздействия, в высокой степени блокирования перенапряжений и опасных токов, в очень большой полосе пропускания (несколько ГГц) и малых габаритах. 
Эти преимущества позволяют выпускать защитные устройства с параметрами, кото-рые значительно превосходят требования Telcordia GR-1089 и ITU K.20/K.21.

 

Генеральный директор ООО "СТР-Телеком"

Гавриш Сергей Васильевич

кандидат военных наук

sg@str-telecom.ru

 

Увидели ошибку на сайте?

Выделите ее и нажмите

CTRL + Enter