Защита систем автоматизации от перенапряжения и молнии

Инвестиции стоимостью в миллионы лир, многомесячный этап монтажа и, самое главное, системы автоматизации и связи, являющиеся центром управления всего процесса, могут быть выведены из строя импульсом, приходящим в наносекундном диапазоне. В первую очередь из-за ударов молнии, а также импульсов, возникающих со стороны электросети, гармоник, импульсов связи и коммутационных перенапряжений, системы автоматизации выходят из строя, электронные платы сгорают, и, что наиболее важно, нарушается принцип устойчивого производства. Помимо потери времени, экономические убытки, возникающие из-за изменений в системе, ставят предприятия в сложное положение. Между тем, все эти проблемы можно предотвратить с помощью базовых мер. Как Центр защиты от молнии, мы рекомендуем при установке систем защищать линии электропитания, передачи данных и коаксиальные линии с помощью систем УЗИП низкого напряжения по принципу ступенчатой защиты. При этом крайне важно, чтобы выбранные изделия были согласованы между собой, соответствовали структуре системы и были правильно смонтированы. В данной статье мы рассмотрим основные принципы защиты систем автоматизации и порекомендуем подходящие изделия.

В соответствии со стандартами IEC 62305 и IEC 61643 в системах рекомендуется применение внутренней молниезащиты, иными словами, систем УЗИП низкого напряжения для защиты от импульсных перенапряжений и ударов молнии. В зданиях, оснащённых внешней молниезащитой (в нашей стране преимущественно используются активные молниеотводы), обязательно должны применяться устройства внутренней молниезащиты. Внешняя молниезащита обеспечивает физическую защиту, однако все чувствительные системы могут серьёзно пострадать от приходящих импульсов. Удар молнии, произошедший на расстоянии до 2 км от объекта, либо импульсы, поступающие со стороны электросети, способны вывести такие системы из строя.

Защита линий PLC и SCADA

В системе в первую очередь повреждаются наиболее чувствительные элементы, работающие при наименьшем уровне постоянного напряжения. К таким системам в первую очередь относятся системы автоматизации. В рамках стандартов необходимо поэтапно защищать системы с использованием УЗИП классов B, B+C, C и D. Если рассматривать общую стоимость системы, внутренние системы молниезащиты, обеспечивающие высокий уровень защиты при относительно небольших затратах, являются, по нашему мнению, обязательным элементом. УЗИП, классифицированные по четырём категориям, имеют различные характеристики и критерии выбора для линий электропитания и передачи данных. При выборе устройств для защиты питания в первую очередь необходимо учитывать значение UC — допустимое длительное рабочее напряжение. После установки в главном распределительном щите устройства класса B+C, протестированного при постоянном напряжении 230 В, в щите питания PLC можно использовать устройство класса C, также рассчитанное на 230 В. Далее на входах PLC следует реализовать защиту чувствительного питания на 24 В либо, в зависимости от характеристик системы, на 48 В. Для всех линий передачи данных в соответствии с проектными критериями могут применяться клеммные УЗИП класса D. Таким образом обеспечивается комплексная защита как от внешних импульсов, так и от перенапряжений, возникающих на коротких участках. Помимо защиты питания, на всех выходах системы также должны применяться устройства защиты класса D.

Защита систем связи | Пример Profibus

Рассмотрим, к примеру, устройство Profibus. Выходы модуля связи защищаются с помощью защитных устройств RS-232 и RS-485 (9- или 15-контактных), линии CAT6 должны быть защищены CAT-устройствами, соответствующими рабочей частоте системы, а также должна быть реализована защита чувствительного источника питания 24 В постоянного тока. Ключевым моментом является правильный выбор изделия для конкретной точки установки. В серверных помещениях линии, поступающие по POE, должны быть защищены УЗИП POE CAT6 класса D, а для защиты от импульсов со стороны электросети после установки защиты типа 1+2 в распределительном щите серверной необходимо предусмотреть защиту розеточных линий от коммутационных перенапряжений. Защита чувствительных линий питания различается для DC и AC. Такие устройства начинаются с 5 В и могут достигать 220 В, при этом уровни защиты варьируются от импульсов 1 кА до 20 кА. Устройства, содержащие супрессорные диоды и газоразрядные трубки с аргоном, имеют решающее значение для надёжной работы наших систем. Единственным условием является наличие в системе согласованных устройств защиты классов B и C. Выбор изделий и их монтаж в данном случае имеют первостепенное значение.

Рейковые устройства, устанавливаемые в распределительных щитах для защиты линий питания, подключаются параллельно системе, тогда как устройства класса D — такие как RS232, RS485, Cat6, RJ45, POE, клеммные устройства защиты чувствительного питания и устройства защиты телекоммуникационных станций — монтируются последовательно. Для обеспечения эффективной защиты необходимо устанавливать защиту с обеих сторон кабеля, что обеспечивает защиту оборудования после УЗИП. УЗИП низкого напряжения в первую очередь выбираются по значению Imax, то есть по уровню токовой защиты. Щитовые устройства защиты предлагают широкий диапазон по Imax — от 150 кА до 1 кА. Кроме того, данные устройства имеют параметр уровня напряжения, обозначаемый как Up, который может снижаться до 0,9 В. УЗИП являются ключевым элементом устойчивой и бесперебойной работы систем, поскольку они понижают импульсное напряжение до уровня, безопасного для оборудования.

Как Центр защиты от молнии, мы рекомендуем использовать УЗИП низкого напряжения в системах автоматизации. Чаще всего вмешательство осуществляется уже после выхода систем из строя, однако для предотвращения подобных ситуаций применение УЗИП на этапе установки системы имеет критически важное значение. По вопросам выбора продукции, монтажа и поставки вы всегда можете получить поддержку от нашей команды опытных инженеров.