| |
|
|
Мифы о заземлении UPS источников
В отличие от систем бесперебойного электропитания, применение которых является
дополнительным средством обеспечения надежности, заземление прежде всего
выполняет функции защиты людей от поражения электрическим током, а также
обеспечивает пожаробезопасность зданий и сооружений. Сейчас все чаще
выдвигаются предположения, что для нормального функционирования компьютерной
техники, информационных сетей и систем связи необходимо применять отдельное,
«чистое» заземление, изолированное от общей системы защитного заземления
здания. Однако реализация этих решений является не только ошибочной и
приводящей к выходу из строя электронных устройств, но в ряде случаев и опасной
для здоровья и жизни людей.
Для того, чтобы развеять этот миф, рассмотрим простую ситуацию. Допустим что
для заземления компьютерной техники в каком-либо помещении была выполнена
«чистая» система заземления, т.е. все металлические корпуса компьютерной
техники, сетевых и прочих устройств присоединены к выделенному контуру
заземления не связанному с системой защитного заземления здания (рис.1.).
Рис.1. Применение выделенного контура заземления на компьютерное оборудование
очень опасно.
Рисунок иллюстрирует путь тока при коротком замыкании (КЗ) между фазным
проводником, питающим компьютер и его корпусом, возникающее вследствие пробоя
конденсатора в сетевом фильтре на входе в устройство. Обратный путь тока КЗ
будет проходить через два контура: общий контур защитного заземления здания
(ТП) и «компьютерное заземление». Сопротивление контура заземления
трансформаторной подстанции (ТП) обычно составляет не более 4 Ом, сопротивление
«чистого» заземления составляет порядка 10 Ом. Поэтому, при питании
оборудования напряжением 220 В максимальный ток КЗ протекающий по поврежденной
линии составит:
Этого тока будет не достаточно для срабатывания автоматического выключателя,
установленного на поврежденной линии. Если на линии установлен автоматический
выключатель с номинальным током 16 А, то для быстрого отключения тока короткого
замыкания должен сработать электромагнитный расцепитель, величина уставки
которого находится в пределах от 45 до 100 А и более. Следовательно, при
протекании тока величиной 15,7 А устройство защиты просто «не поймет», что протекающий
по нему ток является результатом аварийной ситуации в системе электроснабжения
и не отключит поврежденную линию. При прикосновении к корпусу такого
электрооборудования люди попадают под напряжение, кроме того небольшие по
сечению соединительные провода и интерфейсные элементы оборудования будут
интенсивно нагреваться. Нагрев происходит из-за разности потенциалов между
корпусом и экранами сетевых кабелей, таким образом по ним будет протекать ток,
что может привести к выходу их из строя и возгоранию. Потенциал, который будет
возникать на корпусе оборудования легко подсчитать следующим образом:
следовательно, при касании человеком корпуса возникнет
разность потенциалов равная 157В и через человека (сопротивление которого, в
среднем, равно 1 кОм) будет протекать ток:
Хотя поражение электрическим током зависит от множества факторов (состояние
нервной системы, состояние кожи и т.д.), тем не менее из расчетов очевидно, что
при неотпускающем токе 20-30мА /7/, протекающий через тело человека ток в 155мА
– смертелен.
В то же время, существуют методы выполнения заземления, которые соответствуют
всем нормам, являются безопасными и уменьшают разности потенциалов между
корпусами электронного оборудования и близко расположенными заземленными
объектами, а также обеспечивают стабильную работу оборудования. Главная идея
заключается в том, что все заземляемые части оборудования, нулевые защитные
проводники, металлические трубопроводы коммуникаций, металлические части
каркаса здания, металлические части централизованных систем вентиляции и
кондиционирования, заземляющие устройства системы молниезащиты, заземляющие
проводники рабочего заземления, металлические оболочки телекоммуникационных и
сетевых кабелей должны быть объединены в основную систему уравнивания
потенциалов (рис.2.). Для соединения с основной системой уравнивания
потенциалов все указанные части должны быть присоединены к главной заземляющей
шине /3/.
Рис.2. Безопасная система заземления
Это соглашение минимизирует помехи, возникающие от протекания токов по системе
заземления в аварийных режимах, обеспечивая тем самым надежное функционирование
оборудования и безопасность людей. В этом случае по поврежденной линии будет
протекать существенно больший ток (определяемый сопротивлением петли фаза-нуль),
что позволит электромагнитному расцепителю автоматического выключателя быстро
отключить поврежденную линию, а ток, протекающий это короткое время по системе
заземления, равномерно растечется и не вызовет появления помех благодаря
наличию системы уравнивания потенциалов.
Необходимо напомнить, что по системе заземления в нормальном режиме работы не
должно протекать никаких токов. Тем не менее, имеются несколько источников
вероятного появления помех в системе заземления, это перенапряжения, вызванные
прямыми и/или удаленными ударами молнии, а также коммутациями в системе
электроснабжения, кроме того могут возникать повреждения в измерительных цепях
и цепях релейной защиты и автоматики. Не стоит также недооценивать токи утечки
на металлоконструкции и трубопроводы здания. Если компьютер находится в
помещении, по стенам, за потолком или под полом которого проходят кабельные
линии с токами утечки, вызывающие повышенный уровень магнитного поля, то
изображение на мониторе может заметно искажаться («плыть» или «дрожать»).
Известны случаи, когда картинка покрывается цветными пятнами различных
оттенков, а иногда изображение полностью или частично пропадает на несколько
секунд, и появляется вновь. Естественно, работать за таким монитором невозможно
и вредно. Протекание токов по системе РЕ здания, а значит и по защитным экранам
интерфейсных и сетевых кабелей компьютеров может вызывать сбои и «зависания»
компьютерных сетей и невозможность нормальной работы другого офисного и
электронного оборудования. Подобные проблемы возникают из-за изменения
потенциала в системе защитного заземления, которая в свою очередь является
системой опорного потенциала для компьютерной техники.
Кроме того, перенапряжения, вызванные прямыми и/или удаленными ударами молний,
а также коммутациями в системе электроснабжения, могут инициировать помехи
протекающие по системе опорного потенциала здания, эти помехи имеют разную
частоту (от единиц Гц до десятков МГц) и в связи с этим в системе заземления,
выполненной по одноточечному принципу (рис.2) могут протекать значительные
помехи, вызванные резонансными явлениями в защитных проводниках.
Для подавления высокочастотных помех основную систему защитного заземления
можно дополнять установкой рабочего (функционального) заземления. Однако
необходимо помнить, что функциональное заземление служит только для обеспечения
работы оборудования, но ни в коем случае не для обеспечения
электробезопасности. Поэтому использовать рабочее заземление в качестве
единственной системы заземления категорически запрещается.
Список использованных источников
Еженедельник "Computerworld", #01, 2003 год //
Издательство "Открытые Системы".
Правила устройства электроустановок. Издание 7. Раздел 6,
Раздел 7, Главы 7.1, 7.2 М ., Издательство НЦ ЭНАС 1999 год.
Правила устройства электроустановок. Издание 7. Раздел 1,
Раздел 7, Главы 1.1, 1.2, 1.7, 1.9, 7.5, 7.6, 7.10 М ., Издательство НЦ ЭНАС
2002 год.
Правила устройства электроустановок. Издание 6. М .,
ГЛАВГОСЭНЕРГОНАДЗОР РОССИИ, 1998 год.
Манойлов В.Е. Основы электробезопасности. М.:
Энергоатомиздат, 1991 г ., 480 с.
|
|
powerdoc