Trankingowy system łączności bezprzewodowej spółek dystrybucyjnych jest jednym z największych światowych przedsięwzięć radiokomunikacyjnych. System radiowy oparty na kilkuset obiektach nadawczych – stacjach bazowych obsługujących obszary o promieniu nierzadko trzydziestu kilometrów. Od niezawodnej pracy tych obiektów zależy szybkość działania służb utrzymania ruchu w spółkach dystrybucyjnych, a co za tym idzie – niezawodność pracy systemu elektroenergetycznego i w konsekwencji nieprzerwana dostawa energii elektrycznej do odbiorców.
Wysokiej klasy urządzenia elektroniczne wchodzące w skład każdej stacji bazowej zapewniają dużą niezawodność pracy całego systemu, lecz należy się liczyć z pewnym stopniem awaryjności zależnym od nieprzewidywalnych czynników zewnętrznych.
Jednym z głównych zagrożeń, na jakie narażone są urządzenia łączności bezprzewodowej, są wyładowania atmosferyczne. Towarzyszący uderzeniu pioruna przepływ prądu o dużym natężeniu, a także przepięcia o bardzo wysokiej wartości, mogą prowadzić do destrukcji urządzeń połączonych galwanicznie z punktem rozładowania potencjału. Elementami szczególnie narażonymi na wyładowania atmosferyczne są: konstrukcja masztu, na którym zawieszona jest instalacja antenowa, a także same anteny, splitery, filtry i fidery (przewody) nadawcze.
O ile zabezpieczenie odgromowe samej konstrukcji kratownicowej nie nastręcza poważniejszych problemów, o tyle prawidłowe zabezpieczenie anten i instalacji nadawczo-odbiorczej jest zabiegiem niełatwym.
Instalacje antenowe charakteryzują się tym, że ich elementy końcowe (anteny) muszą być zawieszone bardzo wysoko, nierzadko na maszcie poza jego górną krawędzią, oraz połączone są bezpośrednio z nadajnikiem. Wysoki, pionowo zainstalowany pręt, na którym oparta jest konstrukcja anteny, oraz metalowe, pionowe rury kształtujące charakterystykę jej promieniowania, sprzyjają występowaniu wyładowań atmosferycznych. Są oczywiście dostępne specjalne odgromniki, które włączone w tor antenowy pomiędzy nadajnik i antenę, chronią urządzenie nadawcze przed zniszczeniem, ale ochrona ta może być mało skuteczna, jeśli wadliwie wykonana jest sama instalacja odgromowa toru radiowego.
Do najczęściej popełnianych błędów towarzyszących instalowaniu linii uziemiających należą:
- nieprawidłowe oczyszczenie punktu styku łączonych powierzchni metalowych,
- zbyt słabe połączenia mechaniczne,
- nieprawidłowe prowadzenie bednarki poprzez niepotrzebne pozostawianie jej nadmiarów,
- tworzenie zbyt ostrych łuków (zbyt mała średnica gięcia) sprzyjających niekontrolowanemu przepływowi prądu w czasie wyładowania atmosferycznego,
- tworzenie pętli z nadmiaru bednarki,
- tworzenie obejść innych elementów metalowych konstrukcji wsporczej,
- prowadzenie uziemienia poniżej powierzchni chronionych,
- nieprawidłowe wyprowadzenia bednarki z budynków,
- brak połączeń galwanicznych pomiędzy wszystkimi metalowymi elementami,
- mechaniczne uszkodzenia bednarki (zgnioty, załamania, pęknięcia) lub jej sztukowanie,
- przeplatanie i krzyżowanie bednarki z instalacjami chronionymi,
- nieprawidłowe połączenie bednarki z innymi instalacjami odgromowymi oraz z punktem spływu energii.
W przypadku masztów o konstrukcji metalowej problemy na tym się kończą. Niestety coraz częściej spotyka się instalacje montowane na ścianach i dachach obiektów budowlanych. Jeszcze w poprzednim dziesięcioleciu instalacje takie nie były zbytnio zagrożone ze strony wyładowań atmosferycznych. Problem pojawił się po wprowadzeniu na rynek pokryć dachowych oraz izolacji ścian zawierających tworzywa sztuczne.
Jedną z właściwości tworzyw sztucznych jest prowadzenie przy podmuchach silnego wiatru do gromadzenia dużych ładunków elektrycznych na ich powierzchni, a w sytuacji zagrożenia burzowego do ich wyrównania z atmosferą poprzez samoistne tworzenie kanału plazmowego od obiektu w górę. Kanał taki jest zalążkiem wyładowania przebiegającego od obiektu do atmosfery (strimera wstępującego). Rozładowanie strimera następuje w górę, a więc z ominięciem ziemi. W przypadku takich wyładowań odnosi się wrażenie, że piorun uderza w niski budynek otoczony wysokimi konstrukcjami metalowymi. W rzeczywistości to powierzchnia dachu lub ściany budynku zapoczątkowuje proces wyładowczy, który może doprowadzić do bocznego uderzenia w różnego rodzaju znajdujące się na budynku instalacje, a w konsekwencji do ich uszkodzenia. Projektując instalację odgromową, również należy mieć na uwadze powyższy aspekt. Poświęcając dużą uwagę prawidłowemu zaprojektowaniu oraz wykonaniu instalacji odgromowej, z uwzględnieniem możliwości zaistnienia nawet najbardziej nieoczekiwanych zjawisk, nie szczędząc środków finansowych
na solidne jej wykonanie, mamy świadomość, że chronimy przed zniszczeniem majątek zakładu nawet bardzo dużej wartości. Dbałość o zabezpieczenie odgromowe cennego sprzętu jest priorytetem. Od jakości zabezpieczenia urządzeń łączności zależy nie tylko funkcjonowanie systemów łączności, ale prawidłowa praca całego systemu elektroenergetycznego, a co za tym idzie – nieprzerwana dostawa energii elektrycznej do odbiorców.
MACIEJ SKORASZEWSKI
Biuro PTPiREE
