Грозозащита ethernet сети, оборудование молниезащиты от импульсного перенапряжения

Технология Ethernet является основной при построении локальных компьютерных сетей и имеет широкое распространение в настоящее время. Корпоративные локальные сети могут иметь значительную протяженность. Широко используемая при их построении «витая пара» может быть подвержена различным электромагнитным воздействиям. Грозозащита служит для стабилизации напряжения в результате разряда молнии, когда возникают наведенные поля.

Причины импульсного перенапряжения

В перечне причин возникновения импульсных перенапряжений в соединительных линиях локальных сетей, основными являются:

• атмосферные явления, к которым относятся разряды молнии, скопление зарядов статического электричества в грозовых слоях атмосферы, электризация элементов линий связи, возникающая при сильном ветре;
• индустриальные помехи, вызывающие электромагнитные наводки в линиях связи и обусловленные близостью силовых электрических линий.

Вредоносные электромагнитные всплески вызываются коммутацией силового оборудования, работой частотно-регулируемых приводов, электрифицированным транспортом.

Влияние указанных факторов на устойчивость работы сетевого оборудования Ethernet, часто вызывающее выход его из строя, привело к необходимости создания особого класса предохранительных приспособлений.

Так появились устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), за которыми закрепилось название «грозозащита», впрочем, не совсем правильно отражающее функциональное назначение этих устройств. В общепринятом понимании к грозозащите относятся устройства, препятствующие прямому попаданию молнии в защищаемый объект, к чему УЗИП не имеют отношения.

Принцип работы УЗИП заключается в том, что опасные напряжения, возникающие в медных линиях, отводятся на заземляющую шину. Аппараты грозозащиты включаются на концах линий, в непосредственной близости от порта ethernet.

Приборы защиты от импульсных перенапряжений содержат симметрирующие дроссели с выведенной средней точкой, диоды и газонаполненные разрядники.

Защита Nag-APC-POE

Ethernet Nag-APC-POE относится к клонам (аналогам) APC. Устройством осуществляется защита четырех пар кабеля UTP, соответствующих портов и грозозащита poe. Поддерживает poe всех видов. Имеет модульное исполнение для установки в шасси 19«.

Назначение устройства состоит в защите оборудования от наведенного напряжения, электромагнитных помех атмосферного и индустриального характера. К защищаемому оборудованию относятся маршрутизаторы Wi-Fi, видеокамеры, медные коммутаторные порты.

Данная грозозащита предназначается для монтажа на медные порты устройств. Применение аппаратуры целесообразно, когда длина подключенного к порту кабеля превышает длину 10 метров.

• порт видеокамеры, оснащенной питанием и без него;
• порт устройства, обеспечивающего доступ по Wi-Fi, либо осуществляющее маршрутизацию;
• свич (коммутатор), обеспечивающий доступ;
• коммутатор со стороны абонента.

Схема примененной в устройстве грозозащиты Ethernet является проходной, какая-либо направленность отсутствует. Аппаратура рассчитана на эксплуатацию в закрытых помещениях. Поддерживаются все типы poe.

Обзор другого оборудования

Ассортимент грозозащиты для сетей Ethernet довольно широк. Можно подобрать модели устройств, соответствующие параметрам сети и надежно защищающих от скачков напряжения, вызванных природными или техногенными причинами.

Аппараты грозозащиты этой серии предназначены для предохранения оборудования, осуществляющего передачу данных в среде Ethernet 10/100Base-TX по витой паре, то есть, относится к классу устройств молниезащиты ethernet.

Данное устройство совместимо со всем оборудованием компании Ubiquiti. Высокочастотная версия устройства используется для защиты приборов, поддерживающих технологию poe.

ETH-SP

Защищает порты оборудования сетей Ethernet от скачков напряжения, обусловленных как атмосферными явлениями, так и проблемами энергоснабжения.

Изделия фирмы Ubiquiti, как правило, оборудуются встроенными приспособлениями, предотвращающими их выход из строя от импульсных перенапряжений.

Несмотря на это считается целесообразным дополнительное применение грозозащиты ETH-SP, повышающей надежность работы оборудования.

Ethernet Nag-1.2

Осуществляет защиту коммутаторных портов Ethernet, Wi-Fi роутеров, без поддержки технологии poe. Схема грозозащиты в данном приборе модифицирована относительно схемы классической APC.

Среди отличий в схемах – наличие супрессора, работающего при напряжении свыше 7 Вольт, разрядники, которые защищают порт Ethernet от всплесков напряжения до 5000 Вольт.

Ethernet SNR-SP-1.0

Данная модель грозозащиты создана для установки на стороне пользователя сети интернет. Применение современных технологий позволило расположить схему грозозащиты в розетке.

Использование такого прибора обеспечит надежную работу канала передачи данных во время грозы, а также при наличии коммутационных и индустриальных помех.

Устройство грозозащиты для системы видеонаблюдения. Как обезопасить POE и Ethernet.

Системы видеонаблюдения призваны оградить объекты от совершения действий противоправного характера посторонними лицами. В то же время следует признать, что дополнительная защита необходима и самим системам. Наибольшую опасность представляет гроза, буквально в считанные секунды способная испортить электронику при попадании молнии. С целью предотвращения подобных ситуаций рекомендовано применение комплекса «грозозащита», представляющего собой совокупность эффективных технических решений и мероприятий.

1. Задачи, угрозы, последствия
2. Нюансы установки грозозащиты
3. Витая пара: Особенности заземления
4. Полезные рекомендации
5. Грозозащита для видеонаблюдения формата IP
6. Советы, позволяющие обзавестись эффективным грозозащитным комплексом

Задачи, угрозы, последствия

Применение грозозащиты оправдано в случае необходимости защиты как всего комплекса видеонаблюдения, так и отдельных его элементов. Помимо блока питания и видеокамер в этом перечне нашлось место для видеорегистратора, линий питания и сервера. Каждое из перечисленных устройств может быть испорчено из-за перенапряжения, являющегося следствием удара молнии.

В качестве наиболее беззащитных узлов выступают камеры и иные устройства, расположенные на открытых участках. При наличии навеса, снабженного молниеприемником, можно не задумываться о дополнительных мерах безопасности. При этом не следует забывать о вероятности поражения молнией линий питания/транслирования сигнала.

В наши дни применяются методы, успешно противодействующие наводкам как в случае использования коаксиального кабеля, так и витой пары. Присутствие в кабеле высокого тока может ознаменоваться поломкой дорогостоящих камер и других устройств. Поражение кабеля молнией чревато прекращением функционирования видеорегистратора и/или видеокамер. Не исключена вероятность приостановления работы всего комплекса слежения (в т.ч. архива, в котором хранятся записи съемок).

На фото: Грозозащита коаксиальной сигнальной линии.

Грозозащита также призвана уберечь системный кабель от негативных последствий воздействия высокочастотным током, что типично для линий, расположенных рядом с трансформаторными распределительными станциями. Эффективна грозозащита и при перепадах напряжения. Помимо удара молнии такое явление может наблюдаться в момент выхода из строя одного из узлов системы.

Защиту размещенных снаружи устройств можно доверить специальному навесу. О стопроцентной гарантии речь в данном случае не идет (перед прямым попаданием молнии в кабель пасует любая защита). В качестве преследуемой цели выступает возможность снижения влияния электромагнитных наводок, наблюдаемых в период формирования грозовых разрядов.

Нюансы установки грозозащиты

Эффективное обустройство грозозащиты подразумевает соблюдение нескольких важных условий:

• Качественно выполненные работы гарантируют безопасность всех составляющих системы видеонаблюдения. Заземляющую шину целесообразно прокладывать по наиболее короткой траектории, подбирая кабель максимального сечения.

• Важно помнить, что заземление может гарантировать защиту лишь того порта, который находится в непосредственной близости от него. Данная особенность предполагает установку заземления у всех портов (многоканальное устройство).

Второй вариант предусматривает установку заземления непосредственно на видеорегистратор. Такой подход подразумевает прокладывание кабеля за стенами строения. К минусам данного способа может быть отнесена необходимость дополнительного заземления всех портов, к которым будет проложен кабель.

• На этапе прокладывания наружных линий целесообразно задействовать экранированную разновидность провода. С одной стороны провода рекомендуется жесткое заземление, со второй – мягкое.

• Отказ от заземления регистратора, подсоединенного к защищенному порту, может ознаменоваться появлением помех. В некоторых ситуациях фиксируется пропадание/отсутствие связи. В случае использования экранированной разновидности кабеля заземление принято устанавливать со стороны грозозащиты. Аналогичный метод применяется для оставшихся свободных кабелей.

• Запрещено заземление корпуса видеорегистратора по оболочке экранированного провода. Допустимо подсоединение грозозащитного устройства в заранее созданном разрыве линии на минимальном расстоянии от элемента, нуждающегося в защите. Отметку о направлении подключения принято проставлять на верхней части прибора. Соединение клеммы заземления с заземляющим контуром входит в перечень обязательных к выполнению действий.

Восстановление работоспособности после скачка напряжения, влекущего за собой срабатывание защиты, предполагает необходимость замены плавких предохранителей.

На видео: Установка грозозащиты на аналоговую видеокамеру.

Витая пара: Особенности заземления

Поломки оборудования, связанные с мгновенными перепадами напряжения, в преобладающей части случаев объясняются неверным заземлением экранирующей оплетки кабеля. Точка заземления должна быть симметрична витой паре.

Обойтись без дополнительной аппаратуры не удастся. Помимо этого придется приобрести автоматический трансформатор, подключаемый к линии с витой парой. В случае задействования экранированного кабеля допустимо применение разъемов RJ 45 с одновременным припаиванием экрана на выходе трансформатора.

Грозозащита витой пары

Целесообразность установки экранированного провода в иных ситуациях представляется сомнительной ввиду отсутствия симметричных входных схем с отводами у преобладающей части устройств. Симметрирующий трансформатор призван защитить оплетку кабеля в случае отсутствия экранированных разъемов и выводов под заземление.

Полезные рекомендации

Комплексы грозозащиты принято размещать в коммутационных коробах, располагаемых неподалеку от камер видеонаблюдения. На этом этапе желательно убедиться в соответствии оборудования по грозозащите температурному режиму эксплуатации. Часто приборы, призванные защитить от грозы, помещают в термокожухи. Последние призваны оградить находящиеся вне пределов здания устройства от воздействия низких либо высоких температур. Устанавливаемые в помещениях экземпляры рекомендовано располагать рядом с защищенной аппаратурой.

Важно учесть, что некоторые разновидности оборудования рассчитаны на переменный ток, в то время как другие – на постоянный.

Устройства с функциями грозозащиты могут оберегать:

• цепи питания (переменный/постоянный ток);
• управление (в частности, камеры PTZ);
• сигнальные линии (коаксиальный кабель/витая пара).

Попадание электрического разряда в камеру видеонаблюдения либо линию ее подсоединения повышает вероятность выхода из строя диспетчерского центрального пункта. С целью предотвращения подобных происшествий рекомендовано оснастить защитными приборами и камеру, и центральный процессор.

Грозозащита для видеонаблюдения формата IP

Сильная гроза аналоговым устройствам в большинстве случаев не страшна, чего нельзя сказать о системах видеонаблюдения IP. В качестве наиболее уязвимых к перепадам напряжения узлов выступают цепи комплекса. Обезопасить элементы от пагубного воздействия могут внутренние/наружные защитные системы.

Первый вариант базируется на ограничении напряжения импульсного типа. Внутренняя охранная система защищает устройства от наводок, появляющихся в период транслирования сигнала на внушительные расстояния. Актуальна внутренняя защита для следующего оборудования:

• видеокамеры;
• мониторы;
• регистраторы;
• сети Ethernet;
• охранные системы;
• сети подключения;
• антенны.

Наружная защита специализируется на перехвате выпускаемого молнией заряда с целью его дальнейшего перенаправления в поверхность земли.

В случае IP оборудования в качестве узла грозозащиты выступает диодный мост, включающийся в разрыв кабеля (линии). Срабатывание диода наблюдается в случаях превышения установленного предела для показателя разницы между потенциалами, фиксируемыми на входе и выходе. После срабатывания грозозащитного устройства провода замыкаются. При правильном заземлении избыточный разряд уходит в землю.

Простейшая схема грозозащиты ip оборудования без POE питания

Импульсное перенапряжение – типичное явление в период грозы, объясняющее примерно 30% поломок оборудования IP, ориентированного на видеонаблюдение. Вследствие этого важно снабдить защитными устройствами все наружные видеокамеры. Нужна защита также сигнальным линиям и цепям питания. Модули грозозащиты целесообразно размещать в коммутационных коробах, устанавливаемых на минимальном расстоянии от камер видеонаблюдения.

Схема грозозащиты POE оборудования

Советы, позволяющие обзавестись эффективным грозозащитным комплексом

Разработка видеонаблюдения с учетом особенностей объекта – важный этап построения грозозащитного комплекса. Особое внимание необходимо уделить корректному заземлению как в самом здании, так и за его пределами. На этапе выбора модуля грозозащиты желательно учитывать особенности линий передачи сигнала и специфику камер видеонаблюдения.

Об эффективности грозозащитного модуля свидетельствует возможность непрерывной пассивной защиты по линии транслирования сигнала и активной защиты по линии питания. Отключение от линий устройств, находящихся под защитой, осуществляется в моменты возникновения импульсных перенапряжений. Последние могут быть обусловлены воздействием сильного электромагнитного поля либо молниевыми разрядами. Переход в рабочий режим осуществляется автоматически при условии достижения напряжением нормального значения.

Устойчивая работа устройства невозможна без заземления. Температурный режим работы довольно широк (). Для импульсного тока в линии в качестве допустимого определен предел в 100А.

На этапе выбора грозозащитного комплекса целесообразно отдавать предпочтение компактным образцам, подключение которых не сопряжено с возникновением проблем. Способные к самовосстановлению предохранители должны рассматриваться в качестве неоспоримого преимущества выбираемой системы. Не следует сбрасывать со счетов и степень эффективности защиты оборудования, предназначенного для осуществления съемок.

На видео: Грозозащита Ethernet для IP видеонаблюдения.

Грозозащита слаботочных сетей (poe / ethernet)

Развитие современных технологий ведёт к росту количества, длины и пропускной способности слаботочных сетей в наших домах. Являясь составной частью инженерных систем здания, они определяют его структуру безопасности и информационного обеспечения, работу телекоммуникационных комплексов и качество связи. Слаботочной называется сеть, кабелям которой протекают информационные токи напряжением от 12 В до 24 В.

Слаботочные сети используются для создания:

• сетей связи (интернет, телевидение, радио, оповещение);
• систем контроля доступа (видеонаблюдение, охранная сигнализация, система контроля и управления доступом (СКУД));
• систем пожарной безопасности;
• систем диспетчеризации и управления инженерными системами и механизмами;
• автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП);
• систем антитеррористической защищённости и безопасности объекта капитального строительства.

Основными требованиями для слаботочных сетей является высокая надёжность, масштабируемость, бесперебойная работа и экономичность при монтаже и эксплуатации.

Риски повреждения слаботочных сетей и подключенного к ним оборудования

Выделяют следующие причины перенапряжения слаботочных сетей во время грозы:

• непосредственный удар в них молнии;
• попадание разряда рядом с домом или в систему его внешней молниезащиты.

Грозозащита слаботочных сетей от внешних проявлений молнии необходима в случаях, когда они выведены за пределы дома. Примерами могут служить: телевизионная антенна, соединенная с приемно-передающим оборудованием, а так же кабели, проложенные для соединения отдельных строений с домашней компьютерной сетью, управления автоматическим поливом или организации системы видеонаблюдения. Рассчитанная на приём высокочастотного сигнала, антенна выступит приёмником электромагнитных импульсов, вызванных разрядом молнии. При монтаже сети под землей, прямого попадания в неё молнии удастся избежать.

Однако, такой способ молниезащиты слаботочных сетей не спасет от вторичного воздействия в виде электромагнитного поля, возникающего при ударе в непосредственной близости от объекта защиты.

Помимо кондуктивных импульсов во время грозы, перенапряжения слаботочных сетей может возникать по причине индуктивных наводок на длинные линии. При изменении тока в одном из проводников, имеющим электрическую связь с другими проводниками, в них возникает индуктивное напряжение. Индуктивная наводка имеет прямую зависимость от длины линии сети. В целях её уменьшения, применяют скручивание и экранирование пары сигнальных проводов, с заземлением самих экранов. В случаях, когда слаботочная сеть соединяет объекты с разными, независимыми друг от друга, системами заземления, протекание по ней уравнивающего тока от одной системы к другой, в результате короткого замыкания питающей электросети одного из объектов, может привести к повреждению не только оборудования, но и самой линии. При небольшой разности потенциалов между отдельными системами заземления, их длительность может быть весьма значительна.

Требования к грозозащите слаботочных сетей

Грозозащита слаботочных сетей подразумевает организацию внешней системы молниезащиты для оборудования, находящегося за пределами строения и внутреннюю – для защиты от импульсного перенапряжения коаксиальных цепей внутри.

Во избежание повреждения оборудования, вынесённого за пределы строения, устанавливают возвышающийся над ним молниеотвод таким образом, чтобы защищаемый объект находился в зоне его защиты. Основание оборудования заземляют, соединяя его с молниеотводами.

Выполняя внутреннюю молниезащиту слаботочных сетей, необходимо оборудовать все входящие/выходящие из дома кабели специальными приборами защиты, предохраняющими от возникновения импульсных перенапряжений. Применение устройств защиты от импульсного перенапряжения (УЗИП) позволяет эффективно обезопасить слаботочную сеть и подключенное к ней оборудование, предупредить аварийную ситуацию и максимально снизить повреждения, даже при прямом попадании разряда молнии. Для этого устройства защиты должны: обеспечивать требуемое остаточное напряжение, выдерживать импульсный ток заданной формы и безопасно отводить грозовой разряд. Надежную защиту обеспечит только то устройство защиты, которое выбрано и установлено в строгом соответствии с нормативными требованиями.

Российских стандартов по применению УЗИП для грозозащиты слаботочных сетей на сегодняшний день пока не разработано, поэтому можно воспользоваться международными (см. Приложение № 1). Если защитные устройства силовых линий устанавливают параллельно цепи, то для коаксиальных монтируют на вводе в здание или в разрыв кабеля, либо непосредственно возле оборудования. Обязательным условием является организация в доме системы заземления. Для примера, разберём грозозащиту системы видеонаблюдения. Видеокамеры зачастую находятся на значительном расстоянии от концентратора, а кабели проходят по воздуху, за счёт чего наведённые импульсные токи на них имеют значительную величину: проход импульса по одной из линий приведёт к выходу из строя всей системы. Поэтому слаботочные УЗИП устанавливают около видеооборудования, монтируя их с обоих концов кабеля.

Способы защиты слаботочных сетей

Для внутренней грозозащиты слаботочных сетей применяют приборы, действие которых основано на двух технических решениях: газовый разряд и четвертьволновая технология.

Газовые разрядники устроены следующим образом: керамическая втулка, наполненная газом под низким давлением, закрывается с обеих сторон электродами, один из которых подключается к центральной кабельной жиле, другой — соединяется с заземленным корпусом устройства.

Схема размещения газового разрядника

Проходя через сеть, высокочастотный импульс приводит к пробитию разрядника, в результате чего происходит краткосрочное перекрытие центральной жилы на землю. Когда напряжение уменьшается до уровня гашения дуги, разрядник становится не проводящим.

Схема грозозащиты слаботочных сетей, выполненная параллельным подключением газового разрядника к линии, изображена на рисунке ниже.

Схема грозозащиты слаботочных сетей с параллельным подключением газового разрядника к линии

Она отличается простотой исполнения и экономичностью, имея при этом достаточно высокую выходную мощность импульса и небольшую ёмкость. Применялась ещё в середине XX века для грозозащиты аналогового оборудования. Сегодня активно используется для электроприборов, функционирующих в широком диапазоне частот.

Принцип действия грозоразрядника на основе четвертьволновой технологии состоит в следующем: длина отрезка проводника, проложенного от жилы кабеля на землю, равна одной четвертой длины волны сигнала. Таким образом, отрезок шунтирует сигнал данной частоты на землю, представляя для него бесконечное сопротивление.

Принцип действия грозоразрядника на основе четвертьволновой технологии

Для данного способа грозозащиты характерно малое время срабатывания и небольшая ёмкость, что в совокупности с высокой импульсной мощностью при низком остаточном напряжении, позволяет защитить электрооборудование не только от слабых наведённых импульсов, но и в случае прямого попадания разряда молнии. Слаботочное оборудование крайне чувствительно к перенапряжениям. Повысить эффективность его защиты можно, применив устройства, сочетающие газовый разрядник, принимающий на себя основную энергию импульса, с другими пассивными элементами: варисторами, резисторами, и др. Комбинированные УЗИП изготавливают для одновременного подключения нескольких каналов, но, как правило, в количестве не более 4-х.

Такая схема позволяет защитить слаботочную сеть даже при попадании в неё сетевого питания: похождение тока КЗ приводит к нагреву и пробитию разрядника, в результате чего происходит закорачивание двух проводов между собой и на землю. Данный способ надёжно защищает слаботочное оборудование и одновременно отключает автоматическую защиту питающей сети, сигнализируя о неисправности. Если в здании организована СКС, то размещают приборы защиты в слаботочных щитах, на дин рейки. При отсутствии таковых, используют устройства свободной установки, представляющие собой закреплённые на стене коробки.

Защита слаботочных сетей на примере оборудования Leutron

Защита от перенапряжений в сетях передачи данных выполняется с помощью УЗИП. В среде компьютерных сетей от последствий удара молнии необходимо защищать серверы, персональные компьютеры и сетевое оборудование, такое как маршрутизаторы, коммутаторы, патч-панели, конвертеры. Для защиты этих устройств используются специальные УЗИП для слаботочных сетей Leutron DataPro x8RJ45-19″, монтируемые в телекоммуникационную стойку стандарта 19”.

Устройство Leutron DataPro x8RJ45-19″

В зависимости от модификации, устройство имеет от 8 до 48 защищенных портов RJ45, к которым подключаются кабели категории 5e, используемые в сетях стандарта Ethernet. Таким способом от перенапряжений удается обезопасить оборудование ЦОД, вычислительных центров и серверных комнат.

Когда нужно защитить единичный компьютер, сервер, коммутатор или другое подключаемое к сети устройство, используется УЗИП Leutron DataPro RJ45 (f/f), включение которого производится в разрыв сетевого кабеля.

Устройство Leutron DataPro RJ45 (f/f)

Данное устройство подходит для применения как в домашних условиях, так и на предприятиях. УЗИП Leutron DataPro RJ45 PoE Alu обладает теми же характеристиками, но предназначен для сетей с технологией PoE, позволяющей передавать электроэнергию для питания и данные по общему кабелю к устройствам IP-телефонии, точкам доступа, IP-камерам и др.

Устройство Leutron DataPro RJ45 PoE Alu

Все устройства защиты от импульсных перенапряжений, оборудованные портами RJ45, совместимы со стандартами Ethernet 10Base-T, 100BASE-T, вплоть до 1000BASE-T. УЗИП другого типа — Leutron DataPro 10LSA (PTC), монтируется в кабельных кроссах и используется для защиты телефонных сетей и сетей передачи данных.

Устройство Leutron DataPro 10LSA (PTC)

Такие УЗИП устанавливаются в используемые для соединения и кроссировки кабелей плинты LSA с нормально-замкнутыми и неразмыкаемыми контактами. Устройство предназначено для защиты 10 пар линий, а его рабочая схема обеспечивает грубую и тонкую защиту от продольных и поперечных перенапряжений (между парой и соседними гнездами). Имеются модификации, рассчитанные на напряжение 12 и 24 В, а также содержащие дополнительные PTC термисторы. Для защиты от перенапряжений одной пары линий напряжением от 5 до 150 В (в том числе 12 и 24 В) применяется УЗИП для слаботочных сетей Leutron DataPro 1LSA.

Устройство Leutron DataPro 1LSA

Приложение № 1

Международные стандарты по применению УЗИП для грозозащиты слаботочных сетей:

1. ГОСТ Р МЭК/IEC 62305: Менеджмент риска. Защита от молнии.
2. ГОСТ IEC 61643-21-2014: Устройства защиты от перенапряжений, подсоединенные к телекоммуникационным и сигнализационным сетям. Требования к эксплуатационным характеристикам и методы испытаний.
3. IEC 61643-22: Выбор и установка устройств для защиты от перенапряжений, используемых в коммуникационных сетях. Определяет порядок проведения оценки рисков.

Вам требуется помощь в выборе устройств защиты от импульсного перенапряжения? Обратитесь к нашим техническим специалистам и они с радостью вам помогут!

Принцип действия грозозащиты для витой пары

Гальваническая развязка для витой пары

Область применения, где необходима грозозащита (при передаче информационных сигналов по витой паре):

• Принцип действия ↓
• Установка ↓
• Заземление и зануление ↓
• Сравнение самодельных и фирменных грозозащит ↓

• PPoE сети.
• Локальные сети.
• Ethernet сети.
• Wi-fi сети.

Виды воздействия на сетевую аппаратуру:

• электростатическое воздействие (связано с электростатическими полями до грозы, и грозовыми разрядами);
• электромагнитное воздействие (индуктивное влияния молнии на кабель);
• гальваническое воздействие (попадание токов молнии в заземление);
• ток молнии (прямой удар молнии);

Гальваническая развязка необходима для разделения слаботочных (информационные каналы витой пары) и силовых цепей (сеть питания). Для питания коммуникационной аппаратуры используется сеть переменного напряжения 220В, в которых очень часто происходят скачки электричества, доходящие до несколько тысяч вольт. Это приводит к выводу из работы соответствующей подключенной аппаратуры.

Принцип действия

Принцип работы любого грозозащитного оборудования заключается в отведении поражающего заряда на землю. Типичная схема (рис. №1) построена на основе диодного моста со специальным замыкающим диодом.

Рис. №1. Типовая схема защиты

При возникновении между линиями передачи разницы потенциалов 6-7 В, диод D11 замыкается и статическое напряжения спускается на землю. Также вместо диодов можно использовать газовые разрядники, варисторов или стабилитронов. Данную схему можно применить для защиты сетевых карт, switch-а и хабов в кабеле:

• UTP
• FTP
• SFTP
• SSTP

В процессе нормальной работы разность потенциалов между линиями относительно небольшая (близкая к нулю). Между корпусом и линиями также не должно быть напряжения. Диод D11 является сопрессором: он запирается при перенапряжении между линиями, и отпирается для следующего срабатывания. Таким образом, при достижении пороговой разности, ток протекает не между линиями, а через диод и заряд переходит на землю. Далее, работа сети продолжается в нормальном режиме до следующего разряда.

Замечания по подключению:

1. Все схемы защиты, подключенные к портам (ПК, свитч) обязательно соединить между собой.
2. У компьютеров на корпусе есть болт заземляющий. Но если сам корпус не заземлен, то при вставке вилки в розетку мы не соблюдаем полярность и делаем это не умышленно. Это ведет к наводке напряжения равное половине напряжения розетки (110 В). В этом случае заземлять грозозащиту на болт не рекомендуется. Это не спалит оборудование, а вот глюки в работе обеспечит.
3. Найти «землю» и заземлить туда грозозащиту.
4. Работают при длине кабеля более 100 м.
5. Заменить диод сопрессор на варистор нельзя, так как возрастает ток утечки. Вызывает неработоспособность схемы.

Как и к любому оборудованию защиты, применяются требования к работе (данная спецификация приведена на примере грозозащиты кабеля Ethernet RJ45):

Время реакции:

Установка

При проектировании коммуникационных цепей встает вопрос о монтаже гроззащитного оборудования, так как кабели могут идти не только внутри помещения/цеха/ другого объекта, но и снаружи. Установка грозозащиты осуществляется на:

1. Корпус установки.
2. ДИН рейка.
3. На кабеле по ходу прохождения сигнала.

Необходимо отметить, что защиту нужно устанавливать двухстороннюю. Это объясняется тем, что сопротивление кабеля в любом случае не равно нулю. Так как ток протекает по пути наименьшего сопротивления, то в данной ситуации он может поразить работающее оборудование с другой стороны кабеля.

Также необходимо отметить, что грозозащита вызывает затухание идущего по кабелю сигнала. Поэтому необходимо обращать внимание на технические характеристики устройства. При достаточной длине кабеля сигнал имеет свойство искажаться.

Если после выше написанного сеть не заработала, сделайте следующее:

1. Тщательней ищите источник помех (возможно, рядом проложен кабель 220 В).
2. Имеет место проверить «землю». Для большей уверенности протяните кабель «земли» от электрощитка.
3. Поставьте защиту с одной стороны (ВНИМАНИЕ: данный шаг ОЧЕНЬ аккуратно, МОЖЕТ ВЫГОРЕТЬ ВСЕ ОБОРУДОВАНИЕ).
4. Измените тип грозозащиты.

Следует отметить, что грозозащита повышает надежность в разы, но не все 100%. Грозозащита может и сгореть. К этому обычно приводит маленькое время реакции на открытие диода, что исключает возможность мгновенно перенаправить заряд на «землю».

Заземление и зануление

Заземлить необходимо на заранее проверенную «землю». Это необходимо для того, чтобы заряд не скопился на корпусе детали. Нельзя заземлять на водопроводные трубы или трубы отопления, так как они обладают очень высоким сопротивлением (ток протекает по пути наименьшего сопротивления). Исходя их схемы защиты на примере фирменного нетпротекта (рис. №2) земля нужна для стекания заряда. В другом случае заряду некуда «деваться», и он может скопиться на корпусе оборудования, что приведет к поражению электрическим током любого человека.

Рис. №2. Нетпротект. Типовая схема

Зануление производить не желательно. Разница между «нулем» и «землей» в том, что ноль – это шина, которая служит для замыкания цепи и протекания тока (ее потенциал равен нулю). В то время как земля – это необходима для выведения накопившихся зарядов и защиты от статики. Зануление не оказывает положительного влияния на грозозащиту, а наоборот, повышает частоты ее срабатывания. Это ложные срабатывания. Соответственно, будут частые перерывы в работе сети (совет: зануление допускается в том случае, если нет возможности заземлить на настоящую «землю»).

Сравнение самодельных и фирменных грозозащит

Для сравнения возьмем фирменную внешнюю грозозащиту (рис. №3) с HPoE ( high power over Ethernet). Степень защиты IP54.

Рис. №3. Внешняя грозозащита.

Обладает следующими преимуществами:

1. Низкие потери сигнала.
2. Работоспособность не теряется при попадании напряжения 220 В.
3. Подавления помех.
4. Высокая стойкость при отведении на землю большого тока (больше 5 КА).
5. Поддерживают обе схемы организации дистанционного питания.

Спецификация устройства:

1. Подключения идет через LSA-коннектор.
2. Защищаются с 1 – 8 проводники.
3. Потери в частотах с 5 – 95 МГЦ меньше 0,4 дБ.
4. Затухание переходное равно при 90 МГц больше 30 дБ:
   • Ограничение дифференцированного напряжения меньше ±7,5 В.
   • Время срабатывания меньше 10 нс.
   • Максимальное напряжение переменного тока 250, постоянного 350.
   • Отводимый ток меньше 5000 А.

Данное устройство самодельное, и по внешнему виду доверия не вызывает (рис. 4).

Рис. 4. Самодельное устройство

Данное устройство является гальванической развязкой между сетевой картой ПК и свитчем. С основными задачами справляется: отводит накопившееся заряды, но с прямым попаданием молнии не справится, так же как и не справится с пробоем напряжения в 220 В. Можно использовать как временную защиту, которую в скором времени заменят. Единственный плюс – цена (совет: хорошая вещь и стоит хорошо).

В конце хотелось бы отметить, что говоря о защите любого устройства, то ни одно специальное оборудование не защитит вашу сеть, а лишь минимизирует потери.

Грозозащита Ubiquiti. Рекомендации по подключению устройств без заземляющего винта на корпусе

Оборудование Ubiquiti , пожалуй, наиболее распространенное и доступное решение радиодоступа в России. О проектировании каналов на этом оборудовании написано уже многое, есть даже альтернативные линейки программного обеспечения — однако не так широко, как хотелось бы, освещена тема заземления. А ведь при некорректном заземлении даже самая правильно спроектированная сеть принесет лишь разочарования и убытки.
Сегодня наш материал как раз о приземленном, а именно о заземлении. Благо, к нам прибыла новая продукция Ubiquiti — всепогодная грозозащита.

Итак, мы рады представить всепогодную гигабитную грозозащиту ETH-SP.

Устройство компактно и может крепиться к мачте той же стяжкой, что и активное оборудование:

Контакт заземления производитель рекомендует прикручивать прямо в мачту (он не запрещает прикрутить кабель с обычной клеммой, однако винт с гайкой для такого крепления даже не положили в коробку):

Внутреннее устройство системы довольно простое: экраны кабеля подключены к контакту заземления, защита от перенапряжения реализуется разрядниками — причем они установлены для каждой линии, что позволяет использовать как любую из допустимых по 802.3af/at схем питания, так и пассивное PoE, применяемое на «млaдших» устройствах Ubiquiti.

Установленные в устройстве разрядники позволяют осуществить отсечку импульсов напряжения выше номинала срабатывания, например, при близком разряде молнии.

Ранее, при отсутствии всепогодных грозозащит, рекомендовалась следующая схема подключения:

Данная схема обеспечивает единую точку заземления и защиту кабеля от наведенных импульсов. Однако сейчас мы можем предложить более надежную схему, с использованием двух грозозащит:

При такой схеме в десятки раз снижается длина кабельного спуска до ближайшей точки заземления и, соответственно, улучшаются условия отвода перенапряжения. По сути, установка двух грозозащит в такой конфигурации эмулирует устройство с металлическим корпусом.
Так как заземление оборудования теперь происходит в двух точках (мачта и шина заземления внизу), при инсталляции по возможности проверяется разница потенциалов между точками 1 и 2. Для проверки используется кабель не менее 18 AWG (0,82 кв. мм). Мультиметр (лучше использовать true RMS) должен показывать разницу потенциалов менее 10 mV DC и менее 300mV АС напряжения, сопротивление менее 5 Ом. При бóльших значениях возможны повреждения вследствие ESD (ElectroStatic Discharge — необязательно при грозе), что является негарантийным случаем. В случае превышения данных значений рекомендуется проверить шины заземления зданий/сооружений. Для соединения устройств используйте качественную медную витую пару и коннекторы. Для соединения экранированных кабелей рекомендуются к использованию коннекторы «с ушком».
Обратите внимание, что производитель требует использования только экранированных кабелей и подключения экрана на протяжении всей трассы от устройства.

Таким образом, применение грозозащит, осуществляющих разрыв экрана, является недопустимым с точки зрения производителя и невозможности осуществления гарантийного ремонта:

The above warranty does not apply if the Product:
(I)
has been modified and/or altered, or an addition made thereto, except by Ubiquiti Networks, or Ubiquiti Networks’ authorized representatives, or as approved by Ubiquiti Networks in writing;
(II)
has been painted, rebranded or physically modified in any way;
(III)
has been damaged due to errors or defects in cabling;
(IV)
has been subjected to misuse, abuse, negligence, abnormal physical, electromagnetic or electrical stress, including lightning strikes, or accident;

(цитата из Quick Start Guide для оборудования Ubiquiti NanoStation M, раздел Warranty Conditions — доступен по адресу http://dl.ubnt.com/guides/NanoStation_M/NanoStation_M_Loco_M_QSG.pdf на сайте производителя).

Типичная схема грозозащиты с разрывом экрана — прямое нарушение рекомендаций производителя:

Выводы:

• Компактная и недорогая всепогодная грозозащита Ubiquiti может эффективно применятся для оборудования как с Gigabit Ethernet, так и с Fast Ethernet портом;
• При установке двух грозозащит возникает схема с двумя защитными заземлениями, требующая эквивалентности их потенциалов;
• Применение экранированного кабеля и металлизированных разъемов обязательно при любой схеме заземления.

И в завершение: стоимость новой грозозащиты Ubiquiti в CompTek — 12 долларов США.