Двухэшелонная защита для UTP кабелей.
Конструируя системы защиты портов сетевого оборудования от статического электричества и грозовых наводок необходимо отдавать себе отчет в том, что “идеальной защиты” при использовании внешних медных кабелей связи создать неудастся в принципе. Задача стоит в попытке сделать простую, недорогую, легко повторяемую и надежную конструкцию, которая должна максимально возможно защищать наше оборудование от статического электричества и мощных грозовых разрядов.
Перепробовав множество всевозможных вариантов в конце концов остановился на защите воплощающей в себе, как мне кажется, достаточно простой и надежный подход. Я назвал эту конструкцию “двухэшелонной защитой”. При создании этого устройства опирался на всем известные истины:
1. Газонаполненные разрядники срабатывая, обладают возможностью пропустить через себя очень мощный импульсный ток. Имея минимальную емкость разрядники могут быть включены непосредственно между линией и землей, однако скорость их срабатывания оставляет желать лучшего.
2. Полупроводниковые варисторы обладают достаточным быстродействием, но чем большую мощность может рассеить варистор, тем больше его паразитная емкость. Это вносит ограничения на схемотехнику подключения варисторов к защищаемым линиям.
3. Полупроводниковые супрессоры обладают очень высоким быстродействием, но так-же имеют высокую паразитную емкость. Кроме того, являясь по сути стабилитронами, открываясь поддерживают на своем P/N переходе некоторое напряжение “стабилизации”. Поэтому при прохождении через супрессор больших токов, на нем выделяется большая мощность в виде тепла.
Задача была объединить высокую скорость срабатывания супрессора для ограничения входного напряжения на паре, возможность варистора быстро уменьшая свое сопротивление, “сливать” критический потенциал с линии на землю и способность разрядника, открывшись пропустить через себя очень большие токи в случае мощной наводки.
Решение было найдено в физическом вынесении блока с разрядниками от блока с супрессорами и варисторами. При этом линия между разрядниками и супессорами с варисторами, должна играть роль своеобразной “линии задержки”. Пока разрядник под действием импульсной наводки начинает открываться, импульс продолжает свой путь до второго эшелона, выполненного на очень быстродействующих, но недостаточно мощных эллементах. Добравшись до них, эти эллементы защиты откроются, защищая порты, а разрядник, уже сработавший к этому времени, пропустит через себя основную порцию мощности наведенного импульса.
Вот как это было реализовано на практике.
Все UTP кабели подходящие к свичу разделываются на телефонные плинты типа KRONE, закрепленные внутри бокса размещенного на улице. Оранжевую и зеленую пары разделываем на один (неразмыкаемый) плинт, а синюю и коричневую на второй (размыкаемый). В первый плинт вставляем стандартный блок защиты с десятью 3-х электродными разрядниками и далее с него, многопарным кабелем, заводим линии в здание на порты в стандартную патчпанель, закрепленную в шкафу у свича. Во второй (средний) плинт (с синими и коричневыми парами) вставляется проводящая пластина замыкающая на себя все провода, соединяя их с общей шиной заземления (см. рис. 1).
Рис 1. Схема разводки кабелей в внешнем боксе и патчпанели.
Получается, что все неиспользуемые пары в UTP кабелях заземлены. В шкафу с активным оборудованием, между патчпанелью и свичем включаем простые защиты, аналогичные приведенной в ссылке
http://cxema.lan.md/?groza1 (см. рис. 2).
Рис 2. Схема блока защиты для одного порта.
Многопарный кабель между разрядниками и патч панелью имеет длину около 5-и метров. Он и является "линией задержки" дающей возможность “успеть” открыться разряднику, при этом варистор на входе свича успешно справится с начальным "всплеском" закорачивая его на землю, в случае еще не полного открытия разрядника. Для защиты пяти портов достаточно использовать всего два плинта типа KRONE. При необходимости защитить десять портов понадобятся три плинта. При этом средний плинт играет роль “заземлителя” для неиспользуемых пар в UTP кабелях приходящих и к первому и к третьему плинтам. При защите более чем, десяти портов добавляем необходимое количество недостающих плинтов.
Внешний вид защиты на 15 портов показан на фото.
Во время грозы из бокса с разрядниками, при каждой вспышке молнии, слышны характерные "шелчки" пробоя в газонаполненных разрядниках. Причем эти щелчки четко слышны даже при проходе грозы в нескольких километрах от дома. Работают такие устройства уже более трех лет.
