...
...
...

классификация и испытание грозозащит

вступление

...Работаю заместителем главного инженера в одной крупной компании - Ethernet-провайдере. Естественно, когда-то компания была не такой большой и соответственно проблема защиты сети от грозовых разрядов не стояла так остро.
Несколько лет назад после довольно сильной грозы вышла из строя чуть ли не половина оборудования, и стало понятно - надо что-то делать. Первые протектнеты были копией защиты АРС. Поставили штук 20, вроде стало получше, но в любом случае, после грозы все свободные админы ходят по "полю боя", собирая богатый урожай сгоревших свитчей и хабов, в то время как оставшиеся в офисе отвечают на звонки недовольных клиентов.
К следующему сезону схема грозозащит была улучшена, добавили резисторы 1мОм между парами и "землей" для того, чтобы они сбрасывали скапливающуюся статику. И поставили их практически на каждый узел. Но принципиальных изменений не было, соответственно и результаты были, мягко говоря, слабыми. Требовалось более надежное устройство так как количество клиентов и размеры территории сети росли. А чем больше размер сети, тем больше требовалось времени для восстановления ее работоспособности после очередной грозы.
Были изготовлены новые схемы с применением газоразрядников и варисторов, но толком испытать не успели, потому так как летний сезон уже закончился. Моей главной задачей стала "подготовка к весенне-летнему сезону 2004", а именно — обеспечить защиту сети порядка 1500 хостов, растянутой на 20-ти квадратных километрах.
До этого я сталкивался с подобными проблемами, принимая посильное участие в строительстве небольшой домашней сети (порядка 100 компьютеров), собирал пробную партию защит на газоразрядниках, которые, в принципе, защищали удовлетворительно, но из-за неудачного монтажа оказывали сильное влияние на сигнал (в последствии были доработаны до приемлемого уровня, но масштабного применения получить не успели).
Самое грустное, что все материалы и статьи на тему грозозащит в Интернете заканчиваются выводами типа "вроде работает", "неплохо себя показали" - это если описывается какой-то конкретный экземпляр. Или теоретическими изысканиями на тему скорости нарастания грозового разряда и скорости срабатывания различных диодов, разрядников.
На практике же никто не может сказать, с какой вероятностью импульс какой мощности может выдержать свич, оснащенный таким-то конкретным устройством защиты. Не претендую на истину в последней инстанции, но думаю, что приведенные ниже материалы, по крайней мере, помогут сделать определенные выводы.

как это было

Все построено очень просто. Поставили протектнет, шарахнули импульсом высокого напряжения, посмотрели - работает, шарахнули еще раз, да помощнее, не работает, берем следующий :-).
Конечно, далеко не все известные на сегодняшний день виды защит попали в испытания, только те, что были под рукой, плюс купленная пара "Экстримов".
Итак, в качестве симулятора грозы использовалась электрофорная машина, тестировалось 5 видов протектнетов, в испытаниях принимали участие свитчи и хабы производства Surecom, Compex, D-link. Заземление практически идеальное, в землю по углам офиса вбиты штыри приличного размера. Схема подключения следующая:


Рис.1.

Ставим два свитча, соединяем их через грозозащиты, смотрим прохождение пакетов максимального размера. Далее между свитчами, по одной из пар, пропускаем высоковольтный разряд. Учитывая, что пробивное напряжение воздуха при комнатной температуре и влажности 80% равняется 30кВ/см.


Рис.2.

Начинаем с малого, разводим электроды электрофорной машины на расстояние 2 мм, соответственно разряд при пробое будет составлять примерно 5-6 кВ. Потом снова пингуем, если сигнал не пропал, повторяем процедуру еще раз. Далее увеличиваем расстояние между электродами на 1 мм, что соответствует примерно 3кВ, и так далее, пока не сгорят порты у свитчей. Полученные параметры записывались в таблицу.
Замечу сразу, что первым горит принимающий канал у свитча, видимо, более чувствительный. После того как определялся максимальный порог напряжения, при котором выживали оба свитча, они еще раз проверялись, но уже на линке примерно в 110 метров витой пары. Если прохождение пакетов сильно отличалось от того значения, которое было получено до эксперимента, то такие свитчи браковались.
Вот фотографии и описание протектнетов, принявших участие в испытаниях. Для простоты пронумеруем их с 1 до 5-ти:

тип 1, "резисторный"

Клон "АРС", два трехконтактных разрядника на входе, мегаомные резисторы для стока статики.


Рис.3.






Рис.4.

тип 2, "варисторный"

Два трехконтактных разрядника на входе, варисторы вместо диодов и сапрессоров.


Рис.5.


Рис.6.

тип 3, "классический"

Классический "АРС", только на землю стоит 70-ти вольтовый разрядник.


Рис.7.


Рис.8.

тип 4, "диодный"

Диодные мосты на каждую пару, далее земля через 3-х контактный разрядник. Плюс несколько мегаомных резисторов для стока статики.


Рис.9.



Рис.10.

тип 5, "Экстрим"

Схема с искусственным запиранием диодов внешним напряжением.


Рис.11.



Рис.12.

Сразу отметим, что свитч без защит горит от напряжения 5 кВ практически со 100% гарантией.
А вот таблица с результатами испытаний.

тип

5-6кВ8-9кВ10-12кВ13-15кВ
Тип 1,
"Резисторный"
5 разрядов -
работает
После 2х-3х разрядов вылетает принимающий канал у свитчаПосле первого разряда вылетает принимающий канал и с большой вероятностью - передающий 
Тип 2,
"варисторный"
5 разрядов -
работает
После 2х разрядов вылетает принимающий канал и, с большой вероятностью, передающийПосле первого разряда сгорают оба порта 
Тип 3,
"классический"
В принципе держит, но...После первого разряда сгорают оба порта  
Тип 4,
"диодный"
5 разрядов -
работает
Выдерживает 2-3 разряда, но большая вероятность "подгорания" свитчаПосле первого разряда горит принимающий канал 
Тип 5,
"Экстрим"
5 разрядов -
работает
5 разрядов - работает5 разрядов - работаетПосле 1-2х разрядов вылетает принимающий канал у свитча

Честно говоря, от протекнета, построенного на варисторах, ожидал большего, да и защиты, близкие к АРС, тоже показали себя очень слабо. А вот грозозащита "Экстрим" подает большие надежды. Посмотрим, как они себя покажут в реальных условиях.
Кстати, хочу отметить, что при испытаниях сами защиты не пострадали, то есть импульса от электрофорной машины не хватает для того, чтобы спалить защиту (возможно, пострадали разрядники, но их и проверить нет возможности).

Timoxa, впервые опубликовано на NAG.ru.
обсуждение статьи



© Сетевые решения