Испытание грозозащит.

Оригинал статьи находится по адресу http://www.nag.ru/2004/0425/0425.shtml

Рассказ прислал Timoxa, Москва. Прошу не принимать за рекламу - испытания были проведены еще до того, как мне удалось про них узнать. :-)

...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 программисты 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, что бы 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, и т.д. у продавцов комплектующих.

На практике же никто не может сказать, с какой вероятностью, и 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.

Все построено очень просто. Поставили протектнет, шарахнули импульсом высокого напряжения, посмотрели - работает, шарахнули ещё 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". Немного позже результаты были дополнены еще одним типом, который, узнав о проведенных испытаниях, прислал Nag.

Итак, в качестве симулятора "грозы" использовалась электрофорная машина, 5 видов протектнетов, свитчи и хабы производства Surecom, Compex, D-link. Заземление практически идеальное, в землю по углам офиса вбиты штыри приличного размера. Схема подключения следующая:

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.

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 ещё 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 ещё 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-ого до 5-ти:

Тип 1, "резисторный" (схема).

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

Тип 2, "варисторный" (схема).

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

Тип 3, "классический" (схема).

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

Тип 4, "диодный" (схема).

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

Тип 5, "Экстрим" (схема).

Схема с искусственным запиранием диодов внешним напряжением.

Cвитч без защит горит от напряжения 5 кВ практически со 100% гарантией.

А вот результаты таблицы испытаний:

№	5-6 кВ	8-9 кВ	10-12 кВ	13-15 кВ
1	5 разрядов - работает	После 2х-3х разрядов вылетает принимающий канал у свитча	После первого разряда вылетает принимающий канал и с большой вероятностью - передающий
2	5 разрядов - работает	После 2х разрядов вылетает принимающий канал и, с большой вероятностью, передающий	После первого разряда сгорают оба порта
3	В принципе держит, но...	После первого разряда сгорают оба порта
4	5 разрядов - работает	Выдерживает 2-3 разряда, но большая вероятность "подгорания" свитча	После первого разряда горит принимающий канал
5	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).

В заключение - видеоролик испытаний (осторожно, 8 мегабайт). Пожато Снято веб-камерой, и очень сильно сжато. Так что качество не очень - без большой нужды можно не качать. Если не будет показывать - установить klcodec204f.exe, но он то же 8 Мб по размеру.