Журнал "Системы Безопасности" № 4‘2025

В Ц Е Н Т Р Е В Н И М А Н И Я 101 Сравнительный анализ слаботочных и силовых УЗИП Продолжим наш сравнительный анализ слабо- точных и силовых УЗИП. Максимальный ток разряда Рассмотрим теперь базовую разрядную харак- теристику УЗИП – Imax (максимальный ток раз- ряда). В ГОСТ IEC 61643-22—2015 (для слаботочных систем) и ГОСТ IEC 61643-21—2014 (для низ- ковольтных сетей) параметр Imax (максималь- ный ток) имеет разное значение из-за различий в условиях работы и требованиях к устрой- ствам. Вот ключевые различия: 1. В ГОСТ IEC 61643-21–2014 (силовые сети) Imax – максимальный ток, который УЗИП может однократно пропустить при импульсе 8/20 мкс, но с более жесткими требованиями. Типовые значения: 20–100 кА (для вводных УЗИП, тип 1). Например, для распределитель- ных щитов – 40 кА. Особенности: l рассчитан на высокоэнергетические импульсы (близкие к прямому удару молнии); l важна физическая сохранность устройства (необязательно полная функциональность после срабатывания). 2. В ГОСТ IEC 61643-22–2015 (слаботочные системы) Imax – максимальный ток, который УЗИП может однократно пропустить без разру- шения (импульс 8/20 мкс). Типовые значения: 1–20 кА (для Ethernet, теле- фонии). Например, для антенных УЗИП – 5 кА, для промышленных интерфейсов – 10 кА. Особенности: l акцент на сохранение работоспособности линии (минимальные искажения сигнала); l не требует устойчивости к сверхвысоким токам (как в силовых сетях). Почему такая разница? В силовых сетях импульсы от грозы/коммута- ции имеют большую энергию (например, 10/350 мкс с зарядом до 100 А·с). В слаботочных системах угроза – наведенные помехи (8/20 мкс, энергия в разы ниже). Для Ethernet/телефонии критично не повредить оборудование и не исказить сигнал. Для элек- тросетей – предотвратить пожар и разрушение проводки. И вот здесь мы снова сталкиваемся с большой проблемой. Мы можем покаскадно обезопа- сить от молнии силовую сеть 380/220 В, где есть любые УЗИП 1–3 классов. А вот информа- ционные цепи мы не можем защитить ни от прямого удара молнией, ни от вторичной наводки даже в 40 кА. Проблема защиты информационных портов в их большей уязвимости, поэтому там ограниче- ние напряжения за счет УЗИП должно быть мак- симально близким к рабочим напряжениям в линии, а они обычно составляют от 5 до 30 В. Как правило, в слаботочных УЗИП Up-напряже- ние (уровень) защиты не более чем в два-три раза превышает амплитудные значения в линии, и идет постоянная борьба за его сни- жение. Поэтому в составе слаботочных УЗИП кроме варисторов и газоразрядников использу- ется третья полупроводниковая ступень защиты на основе микросборок и TVS-диодов/тресилов (особых типов диодов). Понятно, что столь нежные полупроводники не выдерживают токов более 30 кА и первичных импульсов 10/350 мкс. Скорость срабатывания Вторым критически важным параметром слабо- точных УЗИП является скорость срабатывания (для газовых разрядников время реакции ~100 нс, для TVS-диодов – менее 1 нс). Поэто- му, несмотря на высокие разрядные токи газо- разрядников и варисторов, невозможно только с их помощью сделать быстродействующий УЗИП без TVS-диодов. Методы испытаний УЗИП Продолжим столь полезное сравнение двух видов УЗИП. Далее мы увидим, насколько сложнее проходят испытания параметров слаботочных УЗИП, а все потому, что этих параметров больше. Разница между двумя видами – как между молотком и штангенциркулем. 1. Проверка вносимых потерь (для систем пере- дачи данных). Цель – убедиться, что УЗИП не ухудшает каче- ство сигнала: l измеряются затухание сигнала и волновое сопротивление до/после установки УЗИП; l для Ethernet (Cat.5e/6) проверяется пропуск- ная способность (должна соответствовать стан- дарту, например, 100 Мбит/с или 1 Гбит/с). 2. Вносимые потери (Insertion Loss, IL). Ослабление сигнала (в децибелах, дБ), вызван- ное установкой УЗИП в линию. Для сравнения замеряется уровень сигнала без УЗИП и с УЗИП. 3. Частотный диапазон: l для Ethernet (Cat.5e/6/6a): 1–250 МГц; l для телефонных линий (DSL): 0,1–30 МГц; l для коаксиальных линий (TV, CCTV): 5–3 000 МГц. 4. Допустимые значения: l Ethernet: потери не должны превышать 0,5 дБ (для Cat.6 на частоте 100 МГц); l телефония (POTS/DSL): ≤ 0,2 дБ в полосе про- пускания; l если потери превышают норму, возможны ошибки передачи или снижение скорости. 5. Волновое сопротивление (Impedance Matching). Согласование импеданса линии (например, 100 Ом для Ethernet, 75 Ом для коаксиала). Рассогласование приводит к отражениям сиг- нала: l для Ethernet: 100 Ом ±15%; l для RS-485: 120 Ом ±10%; l для коаксиала: – для приемников, тюнеров, телевизионных приставок DVB 75 Ом; – для передатчиков, трансиверов, роутеров и модемов 50 Ом. Для УЗИП в Ethernet-линиях проверяют также: l пропускную способность (должна соответ- ствовать категории кабеля, например, 1 Гбит/с для Cat.5e); l перекрестные наводки (NEXT/FEXT) – УЗИП не должен вносить помехи между парами. Выводы УЗИП при всем их многообразии разделяются на два вида: силовые – защищающие цепи питания 220/380 В и слаботочные – защищаю- щие информационные порты устройств связи, контроллеров, абонентов локальных сетей и другие входы/выходы радиоэлектронных устройств с передачей как информации, так и вторичного питания (PoE, последовательные промышленные интерфейсы), одновременно и по отдельности. Поэтому это абсолютно разные устройства, их развитие идет по своим законам, их функцио- нал существенно различается. И пожалуй, это главный вывод из нашего пове- ствования и преамбула к подробному рассмот- рению различных материалов про УЗИП в части их применения, разработки, испытаний, запро- сов рынка и других нюансов. n Иллюстрации подготовлены и предоставлены автором. www.secuteck.ru август – сентябрь 2025 СПЕЦПРОЕКТ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ Рис. 8. Основные испытательные импульсы: 10/350 мкс – красный, 8/20 мкс – зеленый Таблица 2. Различия слаботочных и силовых УЗИП по области применения и типовым нагрузкам Параметр ГОСТ IEC 61643-22–2015 (слаботочные УЗИП) ГОСТ IEC 61643-21–2014 (силовые УЗИП) Область применения Защита линий связи (Ethernet, телефония, RS-485) Защита электросетей (220/380 В) Типовые нагрузки Маломощные сигнальные цепи Силовые линии с высокими токами Ваше мнение и вопросы по статье направляйте на ss @groteck.ru