Грозозащита локальных сетей

Одна из проблем, с которой приходится сталкиваться разработчикам локальных компьютерных сетей, – обеспечение стойкости сетевого оборудования к различным внешним воздействиям.

В период грозовой активности на электрические локальные сети (ЭЛС) оказывают свое влияние электрические поля, поля незавершенных облачных разрядов, электромагнитные наводки, связанные с током канала молнии и ее ответвлений, токи, растекающиеся в земле через систему заземлений и попадающие в цепи локальных сетей.

Грозовой разряд действует как мощный радиопередатчик, порождающий сильное электромагнитное излучение. Спектральный состав этого излучения лежит в диапазоне от нескольких герц до десятков килогерц, наибольшая плотность которого находится в районе 5 ÷ 8 кГц. По этой причине трансформаторная развязка устройств от информационных линий, выполненных витой парой, нередко оказывается бессильной. Помеха огромной мощности проходит через развязывающий трансформатор, не разрушая его, но повреждая электронику.

Длительность таких импульсов может составлять 1 ÷ 500 мкс и более, а напряжение – от сотен до десятков киловольт. В результате длительных исследований различными лабораториями мира были получены усредненные параметры импульсов грозовых разрядов. На линиях электропередачи и телефонии длиной измеряемой километрами возможны импульсы напряжения до 20 ÷ 25 кВ и тока до 10 кА. В более коротких линиях, длиной в сотни метров, наводятся импульсы напряжения до 6 кВ и тока до 5 кА, а в линиях, проходящих внутри зданий, – до 6 кВ и до 500 А.

Основными видами воздействий грозовых импульсов на сетевое оборудование локальных сетей являются:

• электростатическое – связано с влиянием электростатических полей предгрозового периода и незавершенного облачного грозового разряда;

• электромагнитное – связано с индукционным влиянием канала молнии на сетевые кабели при расстояниях, соизмеримых с длиной канала;

• гальваническое – связано с растеканием в земле токов молнии и частичным их ответвлением в цепи локальных сетей через систему заземления;

• ток молнии – связано с прямым попаданием молнии в кабель.

По статистике, процент «выживания» оборудования, которое подключено к воздушным линиям, выполненным неэкранированной витой парой, составляет всего 59 %.

Выход из строя аппаратуры, подключенной к линиям из коаксиального кабеля, не редкость даже внутри кирпичных зданий. На подобных воздушных линиях оборудование без специальных мер защиты практически «не живет».

Стопроцентной защиты от подобного рода воздействий не существует, но минимизировать потери, исходя из разумного компромисса между стоимостью, сложностью и эффективностью устройств защиты, несомненно, можно. Конечно, неплохо использовать «классические» методы: переход на оптоволоконные кабели, отказ от открытых линий, экранирование кабельной системы, но порой все это сказывается недоступно для мелких и средних сетей вследствие высокой стоимости и сложности монтажа.

Помехоустойчивость существующих электрических сетей недостаточная, а переход к оптическим сетям сдерживается экономическими причинами. Поэтому требуются дополнительные устройства защиты электрических сетей.