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 | 5-6кВ | 8-9кВ | 10-12кВ | 13-15кВ |
| Тип 1, "Резисторный" | 5 разрядов - работает | После 2х-3х разрядов вылетает принимающий канал у свитча | После 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, передающий | После 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" свитча | После первого разряда горит принимающий канал | |
| Тип 5, "Экстрим" | 5 разрядов - работает | 5 разрядов - работает | 5 разрядов - работает | После 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. Статья была опубликована в номере 04 за 2004 год в рубрике hardware
