Inledning

Författare: Rolf och Bengt Högberg
 

De radioutrustningar som användes av sändaramatörer på 60-talet och tidigare var ofta hembyggda och rörbestyckade. Komponenterna som användes var tåliga mot överspänningar och gick de sönder, var det i regel inga stora kostnader för att få tag på nya komponenter. Reparationerna kunde oftast göras av sändaramatören själv. Å andra sidan kom ofta elmatning och tele in via luftledningar (landsbygden), vilket kunde hjälpa till att leda in åsköverspänningar till husen och därmed till radiostationerna.

De utrustningar som används av sändaramatörerna i dag är synnerligen sofistikerade, ofta mikroprocessorbaserade, och med en komponenttäthet som många amatörer knappt vågar titta på, än mindre stoppa in lödkolven i. Även om mycket har gjorts av tillverkarna vad gäller skydd mot atmosfäriska överspänningar blir reparationskostnaderna, vid t ex ett slutstegshaveri, synnerligen kostbara och relativt få amatörer har kunskap eller utrustning för att göra jobbet själva. Det finns alltså goda skäl för att försöka skydda sin utrustning (och kanske även livhanken) mot blixten.

2. Placering av din station

Din station kan lättast skyddas mot blixtens verkningar om den ligger lågt i byggnaden och därigenom ligger nära jordtaget. Källaren eller bottenvåningen nära inkommande el är alltså bäst. Det blir något svårare att skydda stationen effektivt ju högre upp i byggnaden (och därigenom längre från huvudelcentralen) stationen är installerad. I princip beror detta på att man vill göra spänningsutjämning mot inkommande nolla i huvudelcentralen. Sitter antennen mastmonterad på taket fordras dessutom alltid normalt byggnadsåskskydd enligt ovanstående normer om man vill skydda byggnaden vid direkta blixtnedslag.

3. Avled blixtströmmen till jord nära det träffade objektet

För att minska skadorna vid blixtnedslag i en antenn oavsett om den sitter monterad i separat mast eller på en byggnad så gäller samma grundregel: Avled så stor del av blixtströmmen som möjligt nära inslagspunkten! Sitter antennen monterad på en fristående metallmast kan en stor del av strömmen avledas genom att ansluta jordlinor, 25 mm² 7-trådiga glödgade kopparlinor, till masten ungefär i marknivå. Linorna dras ut från masten i olika riktningar och avslutas med vertikala jordspett till 2-4 meters djup eller helst mera. Om antennen sitter monterad direkt på en villa eller ett hyreshus bör byggnaden förses med normalt åskskydd enligt tidigare nämnda standarder vilket innebär att jordningen normalt utgörs av en lina ca 0,5 meter ner i marken runt byggnaden, en s k ringlina, någon meter ut från husgrunden. Antennen ansluts till denna ringlina via de normala nedledare som åskskyddsanläggningen har. Principen är även här att sprida strömmen i olika riktningar, vilket minskar induktansen. Skulle marken vara dåligt elektriskt ledande kan det löna sig att till ringlinan ansluta s k utlöpare, en eller flera 25 mm² åskskyddslinor i radiella riktningar ut från ringlinan. Det lönar sig inte att ha alltför långa jordlinor eftersom avledningseffektiviteten avtar med längden på linan. Som tumregel kan man säga att längre jordlina än som motsvarar ca kvadratroten ur markresistiviteten i meter räknat inte är verksamt. För berg där resistiviteten är ca 10000 Wm innebär detta att det kan högst kan vara lönsamt att gå upp till ca 100 m från anläggningen med en eller flera utlöpare för att hitta gynnsammare jordningsförhållanden. Av praktiska skäl och av kostnadsskäl får man i regel nöja sig med mindre vilket innebär att övriga strömvägar (framför allt till elnätet) kommer att avleda en något större andel av blixtströmmen än vad annars skulle varit fallet. För pinnmo respektive lera är motsvarande längder 10-30 m respektive 5-15 m. Användning av vertikala jordningar, s k jordspett är ofta effektivare än horisontella jordlinor.

När blixten träffar och strömpulsen stiger från noll upp mot sitt maximivärde kommer strömmen att fördela sig ungefär lika på de vägar som finns tillgängliga. Strömmen i masten, i varje jordtagsledare, i varje antennkabel, i telefonledningen, i matningsledningen till din antennrotor och i inkommande elledning kommer alltså under någon eller några mikrosekunder att fördela sig relativt jämnt, nästan oberoende av ledningarnas area. Strömdelningen styrs här av induktansen i de olika ledningarna. Under denna tid när blixtströmmen växer till sitt maximivärde uppstår också de största inducerade spänningarna. När strömpulsen passerat sitt maximivärde kommer däremot resistanserna att styra avledningen. En låg total avledningsresistans till marken kan därför leda bort den stora delen av den blixtström och den energi som matas in och minska strömmarna i övriga kablar vilket i sin tur minskar risken för att utrustningen skadas.

Antennkabeln bör dras nedgrävd i marken från masten in till stationsplatsen. Tätt intill koaxialkabel och ev. styrkabel (gärna hoptejpad med dessa) bör en oisolerad 25 mm² jordlina dras samma väg. Detta minskar den s k kopplingsimpedansen, åtminstone för lägre frekvenser, vilket t ex minskar störspänningen mellan innerledare och skärm och minskar strömbelastningen på övriga kablar.

Kom också ihåg att se till att avledningsresistansen går att mäta, vilket endast är möjligt om den del man vill mäta på kan kopplas loss från övriga delar så att den är isolerad från övriga jordtag. Detta innebär också att närliggande jordlinor i mark bör isoleras t ex med polyetenrör så att inte överledning i mark stör mätningen. Denna isolation görs på så lång sträcka att sträckan mellan oisolerade ledare i mark blir 1m eller mera. Mätning kan ske med en s k jordresistansmätbrygga. Det är i princip önskvärt att få ett så lågt värde på avledningsresistansen som möjligt. Genom att marken joniseras runt jordtagen, speciellt för blixtar med stora strömmar, kommer emellertid avledningsresistansen att minska till värden betydligt lägre än den uppmätta avledningsresistansen. För riktigt stora blixtströmmar kan avledningsresistansen minska ända till ca en tiondel av det med jordresistansbrygga uppmätta värdet. För den som vill ha mera information om jordtag och jordtagsmätning hänvisas till broschyren "Jordtag i teori och praktik" som bör kunna beställas från Elpress/Nordwin AB i Kramfors, telefon 0612-12470.

Där så är möjligt bör eventuell armerad betong i byggnaden utnyttjas för att ytterligare förbättra stationens jordning. Är husets bottensula av platsgjuten armerad betong väljer man en lämplig plats nära radioutrustningen, borrar in till armeringen och ansluter minst tre armeringsjärn till det övriga jordsystemet med hjälp av svetsning eller klämkopplingar. Hålet gjuts sedan igen. Linan som anslutits till armeringen kan sedan dras närmaste lämpliga väg till radioutrustningen.

Avledningsresistansen till jord för armerad betong kan approximativt beräknas enligt följande:

4. Skydda din stationsplats

Installationen vid din radioutrustning bör vara sådan att blixtströmmen inte passerar utrustningen utan "shuntas" förbi utrustningen. Detta innebär att alla kablar inklusive åskskyddsjordar samt el- och andra ledningar om möjligt bör föras in i byggnaden på ett gemensamt ställe och där anslutas till en gemensam referenspunkt direkt eller via överspänningsskydd om det finns signaler eller t ex nätspänning på någon ledare. Helst bör denna gemensamma referenspunkt väljas mycket nära huvudelcentralen. Att praktiskt genomföra detta för olika typer av installationer i villa, lägenhet, höghus, i båt etc har alla sina speciella svårigheter och kompromisser är nästan alltid nödvändiga. Principerna för skydd är dock relativt allmängiltiga varför du säkert själv kan fundera vidare och hitta en lösning för just din station. Kom emellertid ihåg att varje avsteg från "bästa installation" innebär att skyddet försämras. Några praktiska erfarenheter kan kanske vara på sin plats:

Om det nu inte går att anordna kablaget enligt konstens alla regler och kompromisser alltså måste göras har det visat sig fungera bra att göra en gemensam referenspunkt direkt vid din station. En 1 mm kopparplåt kan t ex placeras något under stationen och så att den skjuter ut över bordskanten. Alla inkommande kablar ansluts till plåten endera direkt eller via överspänningsskydd. Skärmen på koaxialkablarna ansluts till plåten via chassikontakter. Mittledaren ansluts via gasurladdningsrör till plåten. Hållare för skydd av andra än koaxialkablar tillverkar du lätt själv.

Gasurladdningsrörens statiska tändspänning (den spänning som ofta står tryckt på rören) väljs så att rören ej tänder för den spänning som under normal drift kan förekomma. T ex om uteffekten på din sändare är 1 kW (50 Ω impedans) så är 1000 = U²/50 vilket ger U = strax under 320 V. Eftersom gasurladdningsrör har en tolerans på ±20% vilket ger U_tänd~ 380 V väljs närmaste högre standardvärde 470 V. Den statiska tändspänningen för gasurladdningsröret mellan mittledare och skärm monterat i sändaränden bör alltså vara 470 V vilket inte bör ge obefogad tändning vid sändning. Skydd finns t ex att köpa hos ELFA 08-7353500 eller från Carlberg & Son, 08-6362600. Även utan skydd (bara skärmen jordad) så kommer kabelkontakterna att begränsa överspänningarna till någonstans mellan ca 3-8 kV (beroende på vilken kontakttyp som används). Bäst är emellertid om skydd används vilken ger lägre påkänningar på din utrustning.

Kraftmatningen till sändaren skyddas förslagsvis med ventilavledare, helst i huvudcentalen om den finns nära. Finns huvudelcentralen mer än ca 10 m bort från stationen kan avledarna placeras i en undercentral.

Observera att montering av ventilavledare skall utföras av behörig elektriker. Installationen av skydd för telefoner och eventuella modem skall normalt installeras av Telia. De elsäkerhetskrav som ställs för anslutning av överspänningsskydd för telefon till elnätet framgår av bilaga 1.

Sammanfattande praktiska råd

Sändaramatörer i villa eller sommarstugor med yagi-/quad- och trådantenner  

• Skaffa bra jordtag anslutet till din antennmast och station!
• Använd om möjligt byggnadens armering som kan ge en effektiv minskning av anläggningens
avledningsresistans! Även denna bör anslutas till stationens "referens".
• Använd en 25 mm² jordledare in till "referensen" vid din station, gärna "hopbuntad" med
antennkablarna som går in till huset (fristående mast)!
• Dra antennledningar från antenner på taket på husets utsida, och ej via ventilationkanaler eller
dyligt (brandrisk)! Normalt byggnadsåskskydd erfordras om skydd skall anordnas för direkta blixtsträffar.
• Dra om möjligt in kablaget så att det passerar nära huvudelcentralen
• Anslut ventilavledare till inkommande nolla i huvudelcentralen (elbehörighet erfordras) och
gasurladdningsrör som skydd mot överspänningar på telenät! Ventilavledare bör dessutom finnas i närmaste elcentral och vara anslutna mellan faser och skyddsjord om inte huvudcentralen är närmast. Gasurladdningsrör skall installeras av Telia om dessa placeras före första jacken. Efter jacken är det tillåtet att själv installera gasurladdningsrör. Endast gasurladdningsrör med en statisk tändspänning mellan 300 och 500 V är tillåtna. Anslutningen av rörens jordsida till inkommande nolledare på elnätet bör vara så kort som möjligt. Bäst är därför om telefonledningen kommer in i byggnaden nära huvudcentralen för el.
• Använd överspänningsskydd på inkommande antennledningar!
• Bygg upp jordsystem och övrigt kablage stjärnformat med en gemensam lokal referenspunkt till
vilken överspänningsskydden ansluts!

• Använd så bra jord som går att åstadkomma och anslut din station. Eget "riktigt jordtag",
armering, vattenledning, fjärrvärmeledningar, värmeledningssystem! Att åstadkomma ett tillfredsställande jordning i ett hyreshus är ofta det svåraste problemet att lösa.
• Dra antennledningar från antenner på taket på husets utsida, och ej via ventilationkanaler
eller dylikt, se ovan!
• Installera ventilavledare vid elcentralen och gasurladdningsrör som skydd mot överspänningar
från antenner och telenät, se ovan!
• Anordna en gemensam referens vid din station!
• Bygg upp jordsystem och övrigt kablage stjärnformat med en gemensam lokal referenspunkt till
vilken överspänningsskydden ansluts!
• Sätt överspänningsskydd på inkommande antennledningar!

För i stort sett alla system oavsett om de är monterade på en villa eller hyreshus eller om antennen har fristående mast eller är monterad på taket på en byggnad gäller att för att vara mycket säker att blixten inte skadar din station så bör du: helst dra ur alla kablar till radiostationen och jorda antennledningarna när Du är bortrest eller när åskan närmar sig.

Bilaga 1

Montage och anslutning av utjämningsledare Generellt ska utjämningsledare som ansluts till elnätets skyddsjord vara så dimensionerad att förekommande jordslutningsströmmar inte förorsakar skada. För utjämningsledare från överspänningsskydd gäller att utjämningsledaren:

• skall bestå av isolerad, gråfärgad minst 4 mm² ledare av typ MK eller motsvarande
• skall vara så kort som möjligt, dess längd bör ej överstiga 10 m, helst vara mycket kortare.
Skarpa bockar och slingor bör undvikas.
• får ej skarvas eller 1ödas
• får ej förläggas i samma rör som annan elektrisk ledning
• skall vid genomgång av vägg, tak eller golv förläggas i separat skyddsrör
• skall anslutas till elsystemets skyddsjord (PEN-ledare i 4-ledarsystem och PE-ledare i
5-ledarsystem) via separat potentialutjämningsskena vid serviscentral, separat klämma i fasadmätarskåp eller till mellanplint på mätartavla.

Inom äldre anläggningar där teleledningen ej indragits i närheten av serviscentralen  må även anslutning ske till PE-skena i gruppcentral (alternativ D).

Anslutning till avgreningsplint enligt alternativ B får ske efter samråd med elleverantören i de fall mellanplint saknas eller gruppcentralen (alternativ D) är svårtillgänglig. Elleverantörens plombering över avgreningsplint får ej brytas utan dennes medgivande. 

Vid placering av inledningsskyddet (gasurladdningsrören) i Telias kopplingsskåp invid elleverantörens kabelskåp (alternativ E) är det tillräckligt om Telias skåp (skydd) är väl galvaniskt förbundet med det skyddsjordade kabelskåpet.