Kábelerek
2002/12. lapszám | Németh Gábor | 4778 |
Figylem! Ez a cikk 22 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Talán olvasóink emlékeznek a biológiakönyvből vagy valamely természettudományos témájú kiállításról olyan rajzra, esetleg preparátumra, mely egy emlősnek vagy az embernek testét behálózó ideg- és érpályákat szemléltette. Ha egy mai építésű, illetve közelmúltban felújított épület „felesleges” részeit lefejtenénk, hasonló bonyolultságú hálózattal találnánk magunkat szembe. De ha városi környezetben lehántanánk egy területen az aszfalt- és talajrétegeket, alighanem ugyanazt tapasztalnánk. És az élő szervezethez hasonlóan, ha valahol sérülés következik be, akkor a helyétől, jellegétől és méretétől függően kisebb-nagyobb működési zavar keletkezik.
A kor szolgáltatási követelményeinek megfelelően tehát jelentős mennyiségű kábelt, vezetéket, illetve csövet építenek be a falakba és a talajba. Ezek között a víz-gázvezetékektől és az egyszerű villamos vezetékpártól a MHz – GHz sávszélességű speciális kivitelig, valamint az optikai kábelig sokféle megtalálható. A beépítés, az összekötések létesítése, valamint a hosszabb idejű használat során – a technológiai és anyagproblémák, illetve az öregedés és a csatlakozók, kapcsolóeszközök kopása következtében – óhatatlanul keletkeznek hibák.
Vegyük elsőként az épületekbe épített 230/400 V-os hálózat (fázis- és a nullavezetők, valamint a hozzá szervesen tartozó földelőhálózat és a beépített kötések, kontaktusok, biztosító- és kapcsolóeszközök) hibáit. Ez a csoport – tekintettel arra, hogy itt bármilyen probléma közvetlen életveszélyt, valamint komoly anyagi kárt okozhat – különös fontossággal bír.
Ezen a területen a hibák felderítése az ún. ÉVÉ (érintésvédelmi) ellenőrző műszerekkel vagy ÉVÉ multiméterekkel történhet. Ezekkel minden mérési ponton számszerű, a jegyzőkönyvben szerepeltethető mérési eredményt kapunk.
A fő (és szabvány által meghatározott) mérések:
- szigetelési ellenállás (max. 1 kV feszültségig)
- hurokellenállás, hurokimpedancia (érintési feszültség, várható rövidzárási áram)
- földelés (ellenállás, feszültségesés egy kontaktuson)
- elektromos kontaktus (átmeneti ellenállás)
- áramvédő kapcsoló (ÁVK, „Fi-relé”, RCD)
Ma már a fenti mérések többségének másodpercek alatt történő elvégzésére is kapható műszer. Ha tehát a cél az, hogy a létesítést végző szakember vagy brigád „nyugodt lelkiismerettel” hagyhassa el a helyszínt, azaz bizonyos lehessen abban, hogy pl. minden egyes konnektor megfelelően van bekötve, akkor érdemes lehet beruházni egy ilyen villámgyors műszerre, melynek használatával – azaz az összes mérési pont gyors végigellenőrzésével – megelőzhetők az utólagos reklamációk, a költséges – hibajavító célzatú – újabb „felvonulás”.
A fentiekhez adódó kiegészítő mérés lehet a nagy áramú (10–25 A) földelési ellenállásmérés, a fajlagos talajellenállás-mérés, valamint a varisztoros túlfeszültségvédelmi eszközök ellenőrzése (szintén max. 1 kV-ig). Egyes műszerek a kábel nyomvonalának, adott esetben a szakadás helyének a megkeresésében is segítenek beépített jelforrás és egy kézi vevőkészülék használatával. A legfejlettebb típusok pedig a működő 230 V-os hálózatban az áram- és feszültségjel harmonikus analízisét (azaz a jelalakoknak az ideális szinuszjeltől való eltérésének mérését) is el tudják végezni, megadva a teljes harmonikus torzítás (THD=Total Harmonic Distortion [%]) arra jellemző értékét is. Ezen funkciók működési mérések, és manapság rendkívüli fontosságúak, mert a nagyszámú és nagy teljesítményű nemlineáris terhelések (kapcsolóüzemű tápegységek; frekvenciaváltós motorhajtások stb.) erősen torzítják a villamos hálózati jeleket. A torz jelalak pedig hibás működést, túlmelegedést, szélsőséges esetben berendezések tönkremenetelét, sőt kigyulladását is okozhatja, hiszen a kialakuló fázisaszimmetria miatt a nullavezető keresztmetszetén a hagyományos módszerek szerint kalkulált áram sokszorosa folyhat.
Tekintettel a probléma fontosságára, közkinccsé teszek itt egy jó tanácsot, mely a Pécsi Egyetem egyik professzorától származik: ha a feszültségjel harmonikus torzítási értéke (THD) a 8%-ot meghaladja, azonnal hívjunk szakembert, aki teljes analízist végez, és a zavart okozó berendezés azonosításával hozzájárul a nagyobb bajok elkerüléséhez! A megfelelő műszer birtokában tehát az érintésvédelmi mérést végző szakember egy rutinellenőrzéssel további rendkívül fontos, az üzembiztonsággal – s így az ott dolgozó vagy élő emberek biztonságával is – szorosan összefüggő információkhoz juthat.
De térjünk át a másik csoportra, a kommunikációs, érzékelési, vezérlési hibákra. A kábelek, vezetékek beépítése után, illetve – a későbbiekben – valamilyen működési zavar esetén elsődleges a fizikai hordozó, azaz a fémvezeték, vizsgálata.
Úgynevezett TDR (Time Domain Reflectometer=időtartománybeli reflexiómérő) segítségével egy adott érpárról megállapítható, hogy milyen állapotban van, tehát található-e szakadás, átvezetés vagy rövidzár, és a mérési ponttól milyen távolságra helyezkedik el.
A TDR működési elve ugyanis az, hogy igen rövid idejű (ns, µs, ms) feszültségimpulzust ad a kábel bemenetére, majd érzékelő állásba kapcsolva a kábelnek az átlagtól eltérő pontjairól, illetve szakaszairól (ún. inhomogenitásairól) visszaverődő jelet rajzolja fel (1. ábra). Ha az adott kábelre vonatkozó, a fizikai megvalósítástól (méretek, szerkezet, felhasznált anyagok) függő ún. „kábelállandót” meg tudjuk határozni, akkor abból kiszámítható a jel terjedési sebessége, és így időmérés, valamint a fizikából tanult, jól ismert s=v×t képlet alapján a visszaverő helyek távolsága elég pontosan meghatározható.
Természetesen a számításokat a TDR-ekbe épített mikroszámítógép végzi el számunkra. Az egyszerűbb műszerekkel néhány száz méterig lehet hosszúságot (hibahely- ill. végponttávolságot) mérni és jelentősebb problémákat felismerni, valamint lokalizálni. Érzékenyebb típusokkal a hiba jellegét , nagyságrendjét és távolságát is jobban meg lehet ítélni, ráadásul jóval nagyobb, akár több kilométeres nagyságrendig. Sőt, a leágazások helyét és minőségét is ellenőrizhetjük.
Ha a vezetékek állapotát jónak találjuk, akkor a következő vizsgálati szint az egyéb fizikai paraméterek (impedancia, frekvenciaátvitel stb.) vizsgálata. Itt már természetesen figyelembe kell venni az adott vezetékezés, ill. kábel konkrét felhasználását (LAN, telefon, kábel TV, áramhurok, RS 485 és egyéb BUS-rendszer stb.), tehát a mérőeszköz is az adott feladatra és rendszerre tervezett. Például számítógépes helyi hálózat vizsgálatára az ún. „LAN-teszterek” szolgálnak. Ezek mérnek az érpárok helyes bekötése és hosszának ellenőrzése (azaz a beépített TDR-funkció) mellett frekvencia-átvitelt, impedanciát, áthallást stb. Ezeket a rendszerspecifikus méréseket azonban itt nem tárgyaljuk.
Ha már a hibás vezetékszál megvan, gondot jelenthet – a TDR által szolgáltatott távolsági adat ismeretében is – magának a vezetőnek a megtalálása az adott helyszínen. Ilyenkor az épület vonatkozó vezetékezési tervei mellett segítenek a vonalszerű fémtárgy keresésére szolgáló eszközök, melyek bármilyen vezeték, kábel, (vagy akár fémcső, például vízvezeték) vonalvezetésének felderítésére alkalmasak, épületen belül és kívül (talajban) egyaránt. Ezek a keresők típustól függően 2-2,5 m távolságról is detektálják a fém pozícióját, amennyiben a jeladót fémesen tudjuk csatlakoztatni, és nincsenek zavaró tényezők (épületben ez általában teljesül).
A nagy érzékenységet és a megfelelő zavarérzéketlenséget az biztosítja, hogy az adó egy bizonyos frekvenciájú és időben szaggatott jelet ad ki, melyet a vonalszerű fémtárgy antennaként sugározni kezd magából. A tenyérben elférő, széles tartományban szabályozható érzékenységű kézi vevőkészülék pedig ugyanerre a frekvenciára van hangolva. Így az eltérő frekvenciájú zavarjelet nem észleli, illetve ha valamilyen külső jel mégis bejut, az nem lesz megszaggatva, tehát a fénydiódák és hangkeltő jelzése alapján jól tudom követni a „saját” jelet. Irányérzékeny is a vevő, így megfelelő mozgatásával másodpercek alatt centiméter pontossággal meghatározható a keresett vezető, ill. vezeték helye. (Sőt, kis ügyeskedéssel általában arra is tudunk jó becslést adni, hogy milyen mélyen húzódik pl. a falban vagy a talajban.) Abban az esetben, ha a jel beadása a helyszíni körülmények miatt fémes kontaktussal nem lehetséges, akkor a jelet induktív hurokkal is be lehet csatolni, esetleg a hatékonyság (az érzékelési távolság) némi csökkenése árán.
A kábelerek és vezetékek hálózatában az iránytűt tehát a korszerű célkészülékek és többfunkciós műszerek jelentik, melyek használatának kombinálásával a problémák gyorsan kezelhetők, a veszélyhelyzetek kialakulása elkerülhető, így a különféle szolgáltató és felügyelő rendszerek biztonságos és hatékony üzemeltetése biztosítható.
