MAADOITUKSISTA JA HÄIRIÖIDEN VAIMENNUKSESTA


Tätä artikkelia tulen jatkossa täydentämään!
25.1.2001

TURVALLISUUSKYSYMYKSET JA LAITTEIDEN SISÄISET OMINAISUUDET

Maadoitukset ovat useammassakin mielessä tärkeitä asioita.
Kaikkein tärkein asia on käyttäjän turvallisuus varsinkin kun käytetään vanhempia metallikuorisia vastaanottimia ja muita laitteita.

Tässä suhteessa on korostettava, että tilanteessa jossa esim. häiriösuojauksen kannalta jokin ratkaisu on ristiriidassa turvallisuusnäkökulmasta asiaa tarkasteltaessa pistetään pääpaino aina turvallisuusasioille.

Käsitteet sähköverkon suojamaa, maadoitukset "maahan" ja potentiaalintasaus on rakentelijan syytä selvittää itselleen niin hyvin, ettei mitään turvallisuutta vaarantavia virheitä pääse syntymään.
Asiantuntevia liikkeitä ja henkilöitä löytyy kyllä mikäli harrastelijan ammattitaito riitä.

Sähköverkon kiinteisiin asennuksiin liittyvät työt kuuluvat hyväksyttyjen asennusliikkeiden töihin koskien myös potentiaalintasauksen rakentamista.
Vaikkakin tässä jutussani - niin kuin muillakin sivuillani - käsittelen myös asennusliikeiden töihin kuuluvia asioita - on tarkoitukseni niiltä osin ainoastaan selittää lukijoille järjestelmien toimintaa ja merkitystä.

Kuunteluantennien yms. systeemien maadoituksen liittämistä potentiaalintasauskiskon vapaaseen liittimeen ei käsittääkseni kielletä kiinteistön omistajalta mikäli ammattitaito riittää asian suorittamiseen.

Monet uudemmat vastaanottimet toimivat 12 voltin tasajännitteellä joko verkkolaitteella tai akulla. Näiden suhteen ei mitään varsinaisia sähköturvallisuusongelmia ole ellei käyttäjä sitten ole laitteissa kiinni ukonilman aikana.

Monet vanhemmat vastaanottimet, kuten Trio 9R-59, on varustettu alunperin kaksinapaisella verkkojohdolla ja maadoittamattomalla pistokkeella.
Tällainen metallikuorinen laite ei missään tapauksessa täytä niitä vaatimuksia joita turvallisuusmääräykset edellyttäisivät laitteelta joka ei ole varustettu maadoitetulla verkkojohdolla.
Kysymys on tässä asiassa ensinnäkin siitä, ettei Trion kaltaisen laitteen verkkomuuntajan rakenne ole nykynormien mukainen ja että laitteessa on - kuten monissa muissakin vastaavissa - kondensaattoreita kytkettynä verkkopuolelta laitteen runkoon.
Triossa on lisäksi verkkokytkin ja verkkopuolen johdotus muutenkin tasoltaan riittämätön - jos niitä verrataan nykyisiin vaatimuksiin laitteen verkkojännitteisissä osissa.
Oikeaoppisin tapa olisi käyttää erotusmuuntajaa tämän tyyppisille laitteille, mutta sähköiskunvaara vikatapauksessa poistuu laitteen suojamaadoituksella.
Trion verkkopuolen tyyppinen rakenne ( kuten muuntaja - verkkokytkin ja johtimien laatu taas alittavat kaikki normit) muistuttaa IEC 989-normin mukaista FELV-järjestelmää (ollen tietty anodijännitteen suhteen vielä "suurjännitteinen") joka edellyttää aina järjestelmän jännitteelle alttiiden osien (kuten laitekotelon) kytkemistä suojamaadoitukseen.

Toisaalta on huomattava, että nykyisin on olemassa myös II-suojaluokan laitteita, jotka ovat kaksoiseristettyjä (litteä "eurotulppa") ja joita ei tule normaalisti maadoittaa mahdollisesta metallikuoresta huolimatta.
Aivan toinen asia on se, olisiko käyttäjällä sitten käytössä kuuntelupaikassaan maadoitettu pistorasia vaikka laite olisikin varustettu asianmukaisella liitosjohdolla.
Ongelmallista on myös laitteiden maadoittaminen keskuslämmitysjärjestelmän putkistoon koska verkostossa voi olla myös ei-johtavia osuuksia vaikkakin se olisi esimerkiksi kattilahuoneessa tms. kunnolla maadoitettu.

Keskuslämmitysverkon maadoituksesta tulee mieleeni eräs ristiriitaisuus turvallisuuskysymyksissä. Aikoinaan kun työskentelin sähköasentajana oli aina sääntönä kun asennettiin "vaarattomiin" eli esim. makuu-ja olohuonetiloihin sähkölämmittimiä tms. kiinteän asennuksen metallikuorisia laitteita se, ettei laitteiden runkoa saanut kytkeä maadoitukseen. Taas "vaarallisissa" tiloissa kuten keittiössä jne. maadoitus piti suorittaa.
Perusteluna tälle oli se, ettei esim vioittuneesta maadoittamattoman valaisimen kuoresta saisi sähköiskua samassa huonetilassa olevaa vaikkapa sähkölämmitintä samanaikaisesti kosketettaessa. Kuitenkin keskuslämmitystapauksessa putkiston tuli olla määräysten mukaan maadoitettu ja aiemmin mainittu vaaratilanne siis oli olemassa.

Aiemmin mainitusta Trion vastaanottimesta tulee mieleeni yksi yksilö, jossa valmistusvirheen takia oli verkkojännite kuoressa. Tässä laitteessa oli maadoitus juotettu "yhden juotoskorvan verran" pieleen. Tuuria oli ollut koska laite oli ollut käytössä yli kaksikymmentä vuotta ja vain "pieniä" sähköiskuja olivat käyttäjät saaneet.

Turvallisuuskysymysten suhteen on syytä siis tarkistaa tai tarkistuttaa miten laitteen verkkoliitäntä on toteutettu kun kyseessä on vanhempi vastaanotin.
Ongelmia eivät muodosta esim. Racalin vastaanottimet, koska niissä on jo alunperin maadoitettu verkkojohto.

Amerikkalaiset ovat ilmeisesti pitäneet alhaisempaa verkkojännitettään "vaarattomana", koska useimmissa vanhoissa jenkkilaitteissa on maadoittamaton verkkojohto.
Muutenkin on syytä varmistaa käyttöjännitteen arvo, mikäli otetaan käyttöön esim. USA:sta tuotu vastaanotin. Monissa alunperin 117V AC verkkoon tarkoitetuissa laitteissa on mahdollisuus muuttaa muuntajan kytkentä täkäläiselle verkkojännitteelle.
Tämmöisessä tapauksessa on syytä tarkistaa verkkopuolella olevien komponenttien - kuten kondensaattorien jännitteenkesto - ja vaihtaa ne tarvittessa täkäläisiä normeja vastaaviksi.

Harrastelijalle joka käyttää ja korjailee vanhempia putkilaitteita suosittelen normien mukaisen suojaerotusmuuntajan käyttöä. Sillä voi säästää itsensä hengenmenolta muuntajan toimiessa lisäksi jossain määrin verkosta tulevien häiriöiden vaimentajana.
Muuntajia on saatavissa eri tehoisia - 1 kVA:n muuntajalla käyttää jo useampaakin laitetta.

Tältä sivulta löytyy enemmän varsinaisesta elektronisten laitteiden ylijännitesuojauksesta kuin myös maadoituksen merkityksestä niiden kannalta.

MAADOITUKSEN RAKENTAMINEN KÄYTÄNNÖSSÄ

Tärkeää! Tämän osan yhteydessä käsitellään rinnakkain sekä määräysten mukaisia sähköturvallisuusmääräysten ja vastaavien ohjeiden mukaisia maadoitusrakenteita kuin myös radioharrastajan useissa tapauksissa helpommin rakennettavia "omia" maadoituksia.
Mahdollisuuksien mukaan kannattaa kuitenkin pyrkiä tekemään omatkin maadoitusjärjestelyt vahvavirtaverkon systeemien mukaan. Ne kun perustuvat yleensä pitkään kokemukseen maadoitusten tehokkuudesta ja takaavat riittävän turvallisuustason.

Kerrostalossa aseva kuuntelija joutuu yleensä tyytymään maadoituksen suhteen talossa oleviin maadoitettuihin osiin kuten keskuslämmitysjärjestelmän putkistoihin tai maadoitettujen pistorasioiden kautta sähköverkon maadoitukseen.
Nykymääräysten mukaan uuusiin kiinteistöihin asennetaan käytännössä ainoastaan maadoitettuja pistorasioita (paitsi, jos ne ovat verkosta erotettuja muuntajan avulla). Tältä osin kuuntelija ainakin tulevaisuudesssa "löytää maan" ainakin verkon suojamaan suhteen tähänastista helpommin.
Mikäli kuuntelija asuu vanhassa huonosti sähköverkon suhteen maadoitetussa kiinteistössä voi erillisestä maadoituksesta olla "kouriintuntuva" hyöty sähköverkon vikatapauksessa - kuten nollajohtimen katkeamistilanteessa.
Mikäli käytössä on "oikeaa maata" kuten omakoti-tai rivitaloasunnossa, niin maadoitus voidaan rakentaa useammallakin tavalla.
Eräs yksinkertaisimpia tapoja on lyödä maahan sähköliikkeistä saatava maadoitussauva johon sitten maadoitusjohdin kytketään tarkoitukseen tehdyllä liittimellä. Sauva on kuparipäällysteinen terästanko, joka yleensä uppoaa kovempaankin maaperään.
On kuitenkin korostettava, ettei varsinaisena sähköverkon maadoituksena yhtä maadoitussauvaa voi pitää yleensä riittävänä ellei maaperä ole erityisen hyvin johtavaa.
Tehokkaampana vaihtoehtona voidaan pitää rakennusta kiertävää maadoitusjohdinta, jollainen nykyään rakennetaan sähköverkon maadoitukseksi.

Sn minimipituutena pidetään 20 metriä ( 16 mm² Cu vähintään ) - eikä maadoitusjohdinta saa asentaa "edestakaisin" kaivettuun ojaan ( syvyys vähintään 0,5m ) vaan oja on tehtävä koko johtimen pituudelta mieluimmin siis rakennus kiertäen vähintään 1m etäisyydellä rakennuksen sokkelista.
Johdin olisi syytä saada asennettua jatkamattomana ja sen molemmat päät tuodaan rengasmaadoituksessa potentiaalintasauskiskoon.
Maadoituselektrodien materiaalina ei välttämättä ole pakko käyttää kuparia vaikkakin se on suositeltavaa.
Kuumasinkitty 35 mm² teräsköysi kuten vastaavan johtokyvyn omaavat ruostumattomat teräkset riittävät myös vahvavirtanormienkin mukaisiin maadoituksiin.
Alumiinia ei saa syöpymisvaaran takia käyttää maan alle tulevissa osissa.
IEC-normit hyväksyvät alumiinin kylläkin muissa rakenteissa kuten ukkossuojauksen alastulojohtimissa samoin kuin rakenneteräksien käytön mikäli ne on jatkettu luotettavasti sähköisessä mielessä.

Käytettäessä muita metalleja kuin kuparia on liitoksissa aina huomioitava sähkökemiallisen syöpymisen estävä liitostapa.
Vahvavirtasysteemien maadoituksissa ei suositella yleensä levyjen tai verkkojen käyttämistä elektrodeina niiden liitoksen korroosiovaaran takia.
Yhtenäiset vain potentiaalintasauskiskoon liitetyt johtimet ilman liitoksia maassa tai muualla ovat tietysti luotettavimmat.
Maadoituspisteestä säteittäsin radiaalein rakennettua systeemiä voitaneen pitää "antennin vastapainotoiminnan" ohella ehkä parhaana ukkossuojausmaadoituksena, koska se jakaa salaman potentiaalin useaan suuntaan ja isommalle alueelle. Niin ukkossuojaksen kuin häiriösuojauksenkin suhteen radiaalirakenne toimii pieni-impedanssisena maadoituksena mitä pidetään yleensä oleellisena asiana tässä tarkoituksessa.
Radiaalit voivat olla lyhyitäkin (jopa vain 5 m - mieluimmin kyllä enemmän) toimiakseen. Ja mitä enemmän niitä on niin sitä parempi.
Radiaalein varustettua järjestelmää ei normaalisti tarvitse myöskään upottaa kovin syvälle maahan.

Käytettävien johtimien on syytä olla jo mekaanisen kestävyyden takia vähintään 6 -ja mieluimmin (vahvavirtajärjestelmien normien mukaisesti) 16 mm² kuparijohdinta, joka tietysti maan alle tulevilta osiltaan pitää olla ilman eristettä. Liitokset ovat aina ongelmallisia näissä paikoissa ja on muistettava ettei käytä liittimiä jotka aikaansaavat sähkökemiallista syöpymistä kuten aiemmin mainittiin (siis liittimien tulee ruuveineen olla samaa metallia johtimien kanssa ja liitettävien osien ollessa eri metallia on käytettävä ko. metallien liittämiseen tehtyä vaihtoliitintä).
Parhaina liitostapoina voidaan pitää kovajuotosta, mutta myöskin tavallinen juotos käy, mikäli se voidaan tiivistää täysin kosteudenpitävästi.
Vahvavirtajärjestelmissä käytetään erityistä tarkoitukseen tehtyä erikoishitsausmenetelmää ja rakenneterästen yms. yhteydessä normaaleja hitsausmenetelmiä.

POTENTIAALIN TASAUS

Salama aiheuttaa jännite-eroja kiinteistön eri järjestelmien johtavien osien välille.
Jotta näistä vaaraa aiheuttavista jännitteistä päästäisiin eroon käytetään potentiaalintasausjärjestelmää jollainen nykyään rakennetaan uusien asennusten tai suurempien muutosten yhteydessä jo määräystenkin mukaan.

Piirroksen mukaisessa systeemissä radio- ja tietokonelaitteilla voi olla tiloissaan oma lisäpotentiaalintasauskisko, jos liitettäviä laitteita on paljon.

Periaatteena on, ettei liitäntöjä ketjuteta vaan kustakin systeemistä tuodaan oma johtonsa kiskoon.
Tämä sen vuoksi, ettei jonkun laitteen poistaminen katkaise potentiaalintasausta.
Viereisessä kuvassa olevassa antennin jalustan yhteyteen rakennetussa kuparilatasta tehdyssä potentiaalintasauskiskossa on yksi virhe , jonka tarkkaavainen katselija heti huomaa - eli sinisen johtimen käyttö - maadoituksissa käytettyjen johtimien tulee olla kelta-vihreällä eristeellä varustettuja.
Koska tässä tapauksessa on kysymys ainoastaan kuunteluantennijärjestelmään kytketystä potentiaalintasauksesta - niin menköön läpi ! - kyseistä johtoa kun sattui vain olemaan.

Järjestelmässä on mastoputken jalustarakenne jo "luonnostaan" yhteydessä siihen kiinnitettyyn kiskoon. Kiskosta lähtee kaksi erillistä maadoitusjohtoa maahan, joista toinen menee "vesistöön" eli pihassamme olevan lammikon pohjaan upotettuun elektrodiin toinen välittömästi alapuolella olevaan maadoitussauvaan.
Yksi johtimista menee antenninvaihtokotelon (alumiinivalu) runkoon ja maadoittaa samalla siihen kytkettyjen koaksiaaliliitinten rungot. Se kytkeytyy myös ylijännitesuojien välityksellä releiden ohjausjohtimiin.
Viimeinen johdin menee radiolaitteiden runkoon.



Ylläolevassa kuvassa on kaupallisia kiskoja (irroitettu romutettavista puhelinkeskusten virransyöttösysteemeistä), jotka ovat sopivia liitettäessä suoraan johdinpäät kiskoon ilman kaapelikenkiä (max. 50 mm² Cu - johdin, reiän halk.10mm ).

Potentiaalintasauskisko saisi olla ulkona tietysti paremmin suojatussa paikassa kuin antenniesimerkissäni, kiskon minimipoikkipinta on 50 mm²(vahvempi on varmasti käytännössä helpompi kyllä rakentaa - oman rakenteen poikkipinta on 150 mm² ) ja materiaalina voisi käyttää mieluimmin pinnoitettua (tinattu kupari tai nikkelöity messinki) materiaalia.
Valmiita tarkoitukseen tehtyjä liittimillä varustettuja kiskoja saa Finnparttia Oy:stä 75 mk:lla.

TAKAISIN TEKNIIKKAHAKEMISTOON !