ŘEŠENÍ. Zabezpečovací systémy (EZS, EPS, CCTV) a linky měření a regulace (MaR) Ochrana před bleskem a přepětím

Transkript

1 ŘEŠEÍ Zabezpečovací systémy (EZS, EPS, CCTV) a linky měření a regulace (MaR) Ochrana před bleskem a přepětím

2 FP-B+C MAXI V SPD T T2 červená red U c: 20 V~ I imp: 2 ka I n: 0 ka I max: 0 ka U p: <, kv 20 A 2 FP-B+C MAXI V SPD T T2 červená red U c: 20 V~ I imp: 2 ka I n: 0 ka I max: 0 ka U p: <, kv 20 A ( ) 2 ( ) FP-B+C MAXI V SPD T T2 červená red U c: 20 V~ I imp: 2 ka I n: 0 ka I max: 0 ka U p: <, kv 20 A red 2 red 2 red red Ochrana před bleskem a přepětím pro zabezpečovací systémy V dnešní době, kdy jsou na bezpečnost kladeny ty nejpřísnější požadavky, je kvalitní a funkční zabezpečení kancelářských budov, průmyslových objektů, ale i našich domácností, velice důležité. Použitý bezpečnostní systém pak musí být bez výjimek spolehlivý a bezporuchový. Při přímém a nepřímém úderu blesku vznikají v elektrické síti přepěťové pulsy (EMP) dosahující úrovně až několika tisíc voltů, které mohou být indukcí i přímým galvanickým spojením zavlečeny do elektroinstalace jakékoliv budovy v blízkém okolí. Podobné přepěťové jevy s nižší energií vznikají také přímo v instalacích při spínacích dějích (SEMP) velkých indukčních zátěží, jako jsou například elektromotory, ale i běžných domácích spotřebičů (lednice, zářivky, vysavače nebo mikrovlnná trouba). Působením těchto přepěťových pulsů jsou namáhány a ovlivňovány integrované obvody ostatních zařízení připojených do stejné sítě, čímž se rapidně snižuje jejich životnost a spolehlivost. Proto je proti škodlivému působení těchto vlivů doporučeno používat přepěťové ochrany, které vliv přepětí omezují na minimum. přepěťových ochran, aby nedošlo k poškození zařízení nebo šíření přepěťového pulsu po některém ze zdánlivě neškodných nebo jen částečně chráněných vedení (napájení, datové sítě, anténní rozvody, telefonní linka a další elektrické okruhy). Zabezpečovací systémy Jednou z volitelných součástí budov jsou zabezpečovací systémy, ať jsou použity v rodinném domě, administrativní budově, nákupním centru či průmyslové továrně. A samozřejmě zde platí, že čím rozsáhlejší objekt, tím větší riziko zavlečení nebo vzniku přepětí. PZ 0 obr. 2 PZ Ochrana řídících systému ze strany napájení nn PZ PZ. stupeň (SPD typu ) 2 2. stupeň (SPD typu 2) Hlavní rozvaděč Podružný rozvaděč SP-2 V červená SPD T2 SP-2 V červená SPD T2 SP-2 V červená SPD T2 SP-2 V červená SPD T2 DA-2-DF UC: 2 V AC, I: A Sytém napájení T-C-S DA-2-DFxx obr. Zóny ochrany před bleskem ČS E 20- PZ O A PZ O B. stupeň (SPD typu ) s vf filtrem Rozvaděč řídícího systému Zabezpečovací systém (EZS = Elektronický Zabezpečovací Systém, EPS = Elektronická Požární Signalizace nebo CCTV = kamerový systém) si můžeme představit jakou rozlehlou síť čidel, kamer, senzorů a dalších drobných zařízení, kde délky propojovacích vodičů mohou dosahovat až stovek metrů. Indukované přepětí v těchto dlouhých vedeních může, kromě falešných poplachů, způsobit také zničení jednotlivých čidel či rovnou celé řídicí ústředny. K ochraně před přepětím můžeme obecně přistupovat podle dvou základních koncepcí. Ochranou klíčových zařízení, kdy komplexně chráníme pouze důležité prvky, nebo podle častěji používané zonální koncepce, která je definována v ČS E 20- a rozděluje budovy do několika zón ochrany před účinky přímého i nepřímého účinku úderu blesku (obr. ), či jejich vhodným zkombinováním. Ve druhém případě se přepěťové ochrany umisťují na přechody jednotlivých zón a utváří tak zavedenou třístupňovou ochranu proti přepětí (obr. 2). Důležité je zde zaručit zejména komplexnost návrhu U zabezpečovacích a ochranných zařízení je nejdůležitější jejich bezchybné fungování a spolehlivost. Použití doplňkových SPD pro zabezpečovací systém je doporučené preventivní a opatření, které ale násobně zvyšuje jeho provozní spolehlivost a přidává mu na důvěryhodnosti. V případě opakované poruchy či falešného hlášení je pak narušena jeho vlastní podstata a funkce. Jako příklad si můžeme uvést přepětím vzniklé plané chybové hlášení požárního čidla, následný poplach ústředny a zbytečný výjezd zásahové služby v normální bezpečné situaci. Tato chyba může přerušit funkci výrobní linky, zastavit provoz továrny nebo dokon- obr. Příklad zapojení ochrany řady DF v síti T-S (TT) s průběhem napájecí sítě před a za ochranou. Průběh zarušené napájecí sítě Průběh vyfiltrované napájecí sítě 2

3 ST Made in Czech Republic Řešení zabezpečovací systémy a linky měření a regulace ce přinutit pracovníky k evakuaci budovy. A taková může již mít i značný finanční dopad na provozovatele. Proto je ochrana proti přepětí v systémech EZS a EPS silně doporučována. Počáteční investice se mnohonásobně vrátí v podobě snížení provozních, servisních i případných nepřímých nákladů na způsobenou škodu. apájení a silnoproudé rozvody Chceme-li ochránit zabezpečovací systém komplexně, musíme postupovat systematicky tak, abychom ochránili všechny jeho vstupy i výstupy. Prvním článkem této skládačky jsou napájecí okruhy. První stupeň ochrany, svodiče bleskových proudů (SPD typ nebo kombinovaný typ a 2, řada přístrojů FP), se standardně používá již na přívodu nn do budovy přímo v hlavním rozváděči. Druhý stupeň (řada SP) nalezneme v rozlehlých instalacích a jejich podružných rozváděčích pro omezení zbytkového přepětí za svodičem typu a spínacího přepětí vzniklého v samotné instalaci, či k potlačení indukovaného přepětí. Pokud na přívodu do budovy není instalováno SPD typu nebo typu 2, mělo by být dodatečně použito přímo před vstupem napájení do rozváděče EZS/EPS. a samotný vstup ústředny je pak důležité použít třetí stupeň ochrany, SPD typu, nejlépe v kombinaci s vf filtrem, který redukuje i vysokofrekvenční rušení v síti (obr. ). Toto rušení může být pro některá zařízení velmi škodlivé a může způsobovat nepředvídatelné stavy, zejména pro citlivé slaboproudé spotřebiče s řídicím procesorem a vlastní pamětí. Proto je důležité toto rušení odstranit všude tam, kde hrozí riziko ztráty dat nebo mohou vzniknout nejen přímé škody, ale i nepřímé a nevratné újmy na majetku, či dokonce zdraví servery, důležité počítače, centrály a systémy MaR, EZS, EPS, telefonní ústředny nebo zdravotnické přístroje. Běžným prvkem zabezpečovacích zařízení jsou také vzdálená ovládací tabla, klávesnice nebo ovládací pulty, které jsou napájeny z ústředny malým napětím, nejčastěji až 0 V AC/DC. Pro tyto účely můžeme použít přepěťové ochrany SATEK řady DP nebo DMP, které dokonce kombinují v rámci jednoho přístroje ochranu pro datovou linku i napájení. Slaboproudé okruhy Základními funkčními prvky zabezpečovacích systémů jsou ale hlavně jednotlivá čidla, senzory, sirény, kamery a další, které vysílají signály v případě, že dojde k jejich aktivaci nebo narušení. Jednotlivá čidla bývají propojena na kruhových smyčkách, jejichž délka běžně dosahuje i stovek metrů. Jak už bylo naznačeno, pro zachování spolehlivosti celého systému, je třeba ochránit důkladně všechny okruhy, které vedou do nebo z řídicí centrály, ať se jedná o napájecí, datové, signálové, měřicí, či komunikační linky. Proč je důležité chránit právě tyto obvody a co může způsobit například vyvolaný planý poplach požárního systému jsme si již popsali. obr. DA-2-DF I Ochrana řídících systému (napájení, kruhová linka, RS8) Důležité je uvědomit si také, co vlastně chceme chránit. Obvykle je tím nejdůležitějším prvkem ústředna. Ovšem ani vzdálené ovládací panely, tabla nebo dražší senzory, jako např. venkovní kamery, nechceme zřejmě vystavit riziku poničení od přepětí. Instalace přepěťové ochrany se pak realizuje vždy co nejblíže chráněnému zařízení. V případě vzdálených zařízení by měla být ochrana instalována na obou stranách vedení s důrazem na správnost směru jejího působení (obr. ). Vedení a linky, které jdou z/do budovy, prochází PZ 0- nebo naopak, je třeba chránit silnější verzí přepěťové ochrany, svodičem s označením ST nebo ST+2+ (řady BD, BDM, BDG). Ostatní obvody, které se nachází výhradně uvnitř objektů, chráníme přístroji řad s označením ST2, ST nebo ST2+ (řada ochran DM). Pro videorozvody, kamery, či televizní systémy s koaxiálním vedením použijeme přepěťové ochrany řad V, FX, dle jejich umístění. Komunikační rozhraní Součástí zabezpečovacích a monitorovacích systémů jsou také komunikační rozhraní. Řídicí centrály mohou být vybaveny přímou telefonní linkou pro automatické ohlašování poplachu, GSM modulem nebo telefonem, či rozhraním Ethernet pro připojení k místní síti nebo internetu. To umožňuje například vzdálené ovládání, monitoring nebo i sledování obrazu z CCTV kdekoliv na světě. Velké riziko zavlečení bleskového proudu hrozí hlavně po telefonní lince z nepřímého úderu blesku (nebo úderu do vedení), proto by ochrana před přepětím na telefonní lince měla být dimenzována i pro bleskové proudy. Ethernetové připojení i pouze v rámci připojení do místní sítě může být ale také častým zdrojem problémů a zavlečení přepětí. Problémem zde mohou být dlouhé rozvody nebo souběhy s vedením nn, tedy indukované přepětí. Zvláštní pozornost bychom síti Ethernet měli ale věnovat, pokud její vedení prochází z budovy do budovy nebo k zařízením mimo objekt. obr. OUT ÚSTŘEDA DM-02-V/2-R DMP-02-V/-R Komunikace ETHERET a2 b2 c2 d2 a2 b OUT OUT I I a b G c d a b G + vzdálenost Proto by i všechny tyto komunikační linky měly být chráněny přepěťovými ochranami dle doporučených návrhových pravidel. Uplatnění zde naleznou přepěťově ochrany SATEK řady D, které jsou dostupné ve variantách pro analogové, ISD i vysokofrekvenční xds telefonní linky, Ethernetové sítě (obr. ) typu Cat. e, i A včetně verzí kombinovaných s napájením PoE, (které mohou být použity i například pro ochranu otočných digitálních kamer s Ethernetovým přenosem signálu) a provedení pro 9" RACK stojany. Více o použití konkrétních přepěťových ochrana naleznete v příkladech na dalších stranách. V této brožuře jsou uvedeny pouze možné příklady ochrany před přepětím na modelových objektech. l > m a b G + I OUT a2 b DMP-02-V/-FR TABO I ÚSTŘEDA

4 Chráněné okruhy v zabezpečovacích systémech Vstup vedení nn do budovy FP-B+C MAXI V/, výkonný svodič bleskových proudů a přepětí, SPD typu a 2, základní ochrana napájení, instaluje se do hlavního rozváděče na rozhraní zón PZ 0 a. 2 apájení ústředny DA-2-DF, přepěťová ochrana, SPD typu s integrovaným odrušovacím vysokofrekvenčním filtrem k ochraně napájení 20 V AC pro ústředny EZS, EPS, apod., instaluje se do rozváděče zabezpečovacího systému těsně k chráněnému zařízení. Kruhové smyčky DM-02-V/2-R, dvoustupňová přepěťová ochrana pro vnitřní senzorové kruhové smyčky (pohybová IR čidla, dveřní a okenní magnetická čidla, detektor tříštění skla, záplavový detektor, tlačítkové hlásiče a nouzová tlačítka, kouřová a tepelná čidla, senzor úniku plynu nebo oxidu uhelnatého, apod.), instaluje se co nejblíže chráněnému zařízení - ústředny. BDM-02-V/-R a BDG-02-V/-FR, svodiče bleskových proudů pro kruhové smyčky přecházející z PZ 0 do PZ a opačně, instalují se na vstupu do objektu, co nejblíže chráněnému zařízení, pokud jsou čidla i ústředna do vzdálenosti m. Jsou-li vzdálenosti od přechodu PZ nebo mezi čidly větší, je třeba ochrany řad BD, DM vhodně zkombinovat a umístit dle návrhových pravidel. Klávesnice, tablo, panel obsluhy DMP-02-V/-(F)R, kombinovaná přepěťová ochrana pro komunikační linku RS8 a napájení mezi ústřednou a jejím ovládacím prvkem, instaluje se těsně k chráněnému zařízení ústředně nebo i vzdálenému tablu obsluhy

5 Řešení zabezpečovací systémy a linky měření a regulace Příklad instalace SPD v zabezpečovacím systému Ethernet D-Cat., přepěťová ochrana pro komunikační linku Ethernet mezi ústřednou a místní sítí/pc/routerem, instaluje se co nejblíže chráněnému zařízení. Telefonní linka BDG-20-V/-R, svodič bleskových proudů a přepěťová ochrana pro ochranu telefonní linky na vstupu do budovy. D-TF-HF, dvoustupňová přepěťová ochrana pro telefonní linku připojovanou přímo do ústředny EZS/EPS pro automatické ohlašování poplachu, možno použít i pro vysokofrekvenční linky xds, instaluje se co nejblíže chráněnému zařízení. Kamerové systémy D-G-RJ-PoE-AB, dvoustupňová přepěťová ochrana pro venkovní i vnitřní IP kamery s linkou Ethernet Cat. a možností napájením PoE v režimu A nebo B, instaluje se na vstupu do objektu. FX-090 B T F/F, svodič bleskových proudů pro venkovní kamery s koaxiálním vedením, instaluje se na vstupu vedení do objektu. SX-090 B F/F, přepěťová ochrana použitelná jako druhý stupeň ochrany za FX, pro vnitřní kamery s koaxiálním vedení nebo jejich záznamová zařízení, instaluje se těsně před chráněné zařízení. DMP-02-V/-(F)R, přepěťová ochrana pro kamery s napájením a ovládáním po komunikační lince RS8, instaluje se těsně k chráněnému zařízení. 8 Sirény BDM-02-V/-FR, svodič bleskových proudů s přepěťovou ochranou pro venkovní sirénu, instaluje se na vstupu do budovy. Pro vnitřní sirény a ochranu ústředny je možné použít přístroje řady DM. FP-B+C MAXI V/ 2 DA-2-DF DM-02-V/2-R BDG-02-V/-FR DMP-02-V/-FR D-Cat. D-TF-HF D-G-RJ-PoE-AB 8 BDM-02-V/-FR

6 Ochrana měřicích a ovládacích linek před bleskem a přepětím Velké technologické celky, kde různé části technologie jsou od sebe hodně vzdáleny, případně se nachází mimo hlavní objekt (přechod PZ 0-), jsou náročným úkolem pro návrh ochrany před bleskem a přepětím. Typickým příkladem mohou být bioplynové stanice, klimatizační zařízení nebo čistírny odpadních vod (ČOV), na kterých si přiblížíme možné řešení. ejdůležitějším prvkem všech čistíren odpadních vod je centrální technologie, která je umístěna v hlavní budově ČOV. Podle zonální třístupňové koncepce návrhu ochrany před přepětím, máme-li již správně ochráněno napájecí vedení, bychom co nejblíže tomuto chráněnému zařízení měli umístit SPD typu. ejlépe v provedení s integrovaným vf filtrem z důvodu zamezení zamrzání ŘS. Zde můžeme použít řadu přístrojů SATEK DA- -DF, případně -DFi s funkcí přerušením napájení v případě skončení životnosti přepěťové ochrany. Ta je vhodná pro velice citlivé a drahé technologie, u kterých je důležité mít napájení vedeno vždy přes průchozí přepěťovou ochranu a nevadí, že systém bude v případě odpojení SPD nějakou dobu bez energie ze sítě a/nebo může být napájen z nouzového zdroje. Spotřeba vody je díky značnému nárůstu populace a požadavků na čistotu v posledních letech stále větší a větší. Tedy i potřeba technologie pro její čistění a následný bezporuchový provoz je mnohem důležitější než v minulosti. a funkci ČOV často závisí velké množství lidí a její poruchou nebo výpadkem chodu by mohlo dojít k ohrožení životního prostředí nebo dokonce i zdraví osob. Součástí ČOV není ale jen tento hlavní řídicí automat, nalezneme zde i mnoho dalších velmi drahých přístrojů, automatů PC, počítačů, monitorovacích zařízení, frekvenčních měničů, čerpadel, elektromotorů, atd., které jsou také velmi citlivé na rušení a přepěťové pulzy. Jejich napájení, je-li vzdáleno více než m od hlavního napájení systému, by mělo být opět ošetřeno pomocí přepěťové ochrany s vf filtrem, řada přístrojů DA- -DF. Již při návrhu čističky odpadních vod by v projektu měla být důkladně zvážena a navržena ochrana proti přepětí. Stanice ČOV pro velké oblasti bývají mnohdy velké rozlohou, odlehlé polohou, s otevřenými vodními plochami a s velmi dlouhými délkami vedení k senzorům a řídicím jednotkám v jednotlivých částech kaskády. Tím vším jsou více vystaveny vlivům účinků přímého i nepřímého úderu blesku. Stejně jako v případě ochrany před přepětím ostatních budov je zde důležitá komplexnost celého návrhu chráníme všechna silnoproudá i slaboproudá vedení. apájecí obvody Předpokládáme-li, že v celém objektu je správně navržena a instalována neméně důležitá vnější ochrana před bleskem (hromosvody) a provedení pospojování, můžeme se zaměřit na první část vnitřní ochrany před bleskem. Tou by měl být svodič přepětí instalovaný na přívodu napájení nn. Při dimenzování vhodného svodiče bleskových proudů na vstupu instalace vycházíme z výpočtu rizika dle ČS E Pro většinu aplikací bude pak vhodné použít svodič bleskových proudů typu FP-B+C MAXI V/ (pro třífázový přívod sítě typu T-C). Další možný problém trvale zvýšeného přepětí (nadpětí) v síti, na který přepěťové ochrany nejsou určeny a mohlo by pro ně být dokonce škodlivé, snadno vyřešíme použitím hlídače napětí řady H, který vstupní napájení bezpečně odpojí do doby, než se opět ustálí. inky MaR a ostatní vedení Žádná z řídicích a monitorovacích jednotek by se ale neobešla bez různých doplňkových senzorů a čidel (sondy, průtokoměry, ph metry, teploměry, tlakoměry, hladinová čidla, apod.), které jsou připojeny buď přímo do vyhodnocovací jednotky nebo na kruhových linkách. Jsou-li slaboproudé linky těchto obvodů pouze uvnitř jedné budovy, můžeme pro jejich ochranu použít přepěťové ochrany řady DM, např. DM-02-V/2-R. Vychází-li vedení linky z objektu, tedy do zóny PZ 0, musíme již co nejblíže přechodu těchto zón použít ochranu proti bleskovému proudu, například BDM-02-V/-(F)R. Pro připojení senzorů k přepěťové ochraně a do řídicích automatů je vhodné použít stíněné kabely, jinak se snižuje účinnost přepěťové ochrany a systém pak není chráněn před rušivými vysokofrekvenčními pulzy. Centrální technologie ČOV může být vybavena také analogovou komunikační telefonní linkou. Pro její ochranu můžeme použít ochranu BDG-20-V/-R. Používá-li některé ze zařízení přímé připojení do místní počítačové sítě Ethernet, můžeme využít ochrany D Cat. pro ochranu v rámci budovy, případně D G RJ PoE AB pro ochranu linky přecházející mezi objekty nebo linku s napájením PoE do některého ze složitějších senzorů. Pro ochranu koaxiálního vedení můžeme použít například řadu produktů HX s výměnnou bleskojistkou, které jsou vhodné i pro kombinované rozvody signálu a napájecího napětí.

7 Řešení zabezpečovací systémy a linky měření a regulace Příklady instalace přepěťových ochran na ČOV FP-B+C MAXI V/ 2 FP-2, V/ DA-2-DF BDM-02-V/-(F)R DM-02-V/2-R D-G-RJ-PoE-AB HX F/F 8 H-00-9 BDG-20-V/-R

8 SATEK s.r.o. Drážďanská Ústí nad abem Tel.: +20 Fax.: info@saltek.cz Technická podpora Tel.: podpora@saltek.cz SATEK Slovakia s.r.o. Kutlíkova 8 02 Bratislava Tel.: info@saltek.sk 0 / 20