Для чего нужно заземление оборудования обработки информации

Заземление компьютерной техники

Заземление компьютерной техники, телекоммуникационного оборудования и источников бесперебойного питания служит для достижения так называемой электромагнитной совместимости (ЭМС) — обеспечения работоспособности оборудования как при привносимых извне, так и создаваемых самим оборудованием электромагнитных помехах. Другой, наиболее важной функцией заземления является обеспечение электробезопасности персонала, работающего с инфокоммуникационным оборудованием.

В зависимости от поставленных целей, а также от национальных и международных стандартов применяемые схемы могут различаться в электроустановках с разным напряжением переменного и постоянного тока. Мы рассмотрим наиболее массовый случай заземления отдельных компьютеров и рабочих станций локальной сети, активного сетевого оборудования, цифровых учрежденческих АТС (УАТС), т. е. такого оборудования, которое включают в розетку переменного тока напряжением 220 В. На практике можно встретить две крайности: либо игнорирование заземления и использование обычных бытовых розеток (или заземление на трубы и конструкции), либо, наоборот, чрезмерные требования по созданию «чистой» земли. В обоих случаях нормы электромагнитной совместимости и электробезопасности не выполняются.

ТЕРМИНОЛОГИЯ И СТАНДАРТЫ

Для начала приведем несколько терминов и определений. Занулением в электроустановках напряжением до 1 кВ называется преднамеренное соединение обычно не находящихся под напряжением частей электроустановки с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока или с глухозаземленным выводом источника однофазного тока.

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Заземлителем называется проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), соприкасающихся с землей.

ГОСТ Р 50571.2-94 предусматривает в числе прочих следующие типы систем заземления электрических сетей зданий: TN-S, TN-C, TN-C-S. Именно эти системы применяются в рассматриваемом случае. Первая буква Т обозначает непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле, вторая буква означает характер заземления открытых проводящих частей электроустановки (Т — непосредственная связь открытых проводящих частей с землей, независимо от характера связи источника питания с землей; N — непосредственная связь открытых проводящих частей с точкой заземления источника питания, в системах переменного тока обычно заземляется нейтраль). Последующие буквы — устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводников: S — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечиваются раздельными проводниками; С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике. Графические символы, используемые в приведенных обозначениях типов систем заземления и на рисунках приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Условные графические обозначения проводников.

Требования к системам заземления изложены в следующих стандартах и нормативных документах:

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ) — раздел 1.7;
• ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление;
• ГОСТ 464-79. Заземления для стационарных установок проводной связи, радиорелейных станций, радиотрансляционных узлов проводного вещания и антенн систем коллективного приема телевидения. Нормы сопротивления;
• ГОСТ Р 50571.10-96 (МЭК 364-5-54-80). Электроустановки зданий. Часть 5. Выбор и монтаж электрооборудования. Глава 54. Заземляющие устройства и защитные проводники;
• ГОСТ Р 50571.21-2000 (МЭК 60364-5-548-96). Электроустановки зданий. Часть 5. Выбор и монтаж электрооборудования. Раздел 548. Заземляющие устройства и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации;
• ГОСТ Р 50571.22-2000 (МЭК 60364-7-707-84). Электроустановки зданий. Часть 7. Требования к специальным электроустановкам. Раздел 707. Заземление оборудования обработки информации.

ОШИБКИ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Наличие замкнутых контуров и связей между системами заземления различного назначения может приводить к возникновению межсистемных помех заземления, причем они не устраняются установкой источников бесперебойного питания и других устройств кондиционирования (улучшения) мощности без гальванической развязки. В ряде случаев создается отдельная система заземления, например для учрежденческой цифровой телефонной станции, как того требует ГОСТ 464-79, где предусматривается организация отдельной системы заземления для средств телекоммуникаций.

Рисунок 1. Контур заземления.

Однако при формальном подходе к ее реализации не обращается внимания на то, что стандарт предусматривает наличие отдельной системы заземления для полюса системы питания постоянного тока. Питание оборудования от общей сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью и выполнение, казалось бы, обособленного заземления как раз и приводят к случаю, когда образуются контуры заземления, что становится причиной неустойчивой работы оборудования. Контур заземления — в отличие от так же называемого на жаргоне специалистов контурного заземления (способ соединения горизонтальных заземлителей в земле не следует путать с заземляющими проводниками) — является нежелательным и образуется при наличии связи между двумя заземлителями (см. Рисунок 1).

В образовавшемся контуре (заземлитель №1 — электрическая связь (проводник) — заземлитель №2 — среда (земля)) могут наводиться токи от внешних электромагнитных полей или протекать «блуждающие» токи сторонних нагрузок. Все это приводит к электромагнитным помехам в работе оборудования. Локальные вычислительные и телекоммуникационные сети зачастую имеют в своем составе оборудование связи (антенны, модемы и проч.) и подвержены влиянию помех, в том числе от разрядов молний, т. е. для них важна высокая помехозащищенность. Именно поэтому устранению контуров следует уделять внимание при проектировании и эксплуатации электроустановок зданий.

На практике встречается ошибочное заземление на обособленный заземлитель, не связанный с нейтралью трансформатора (см. Рисунок 2). Подобная схема заземления нарушает требование п.1.7.39 ПУЭ: «В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается. » Требование вызвано тем, что обеспечить электробезопасность в случае рассматриваемой схемы невозможно. На Рисунке 2 показан вынос потенциала при коротком замыкании на корпус электроприемника, заземленного на обособленный заземлитель.

Появление потенциала на корпусе обуславливается падением напряжения в фазном проводнике до точки короткого заземления и падением напряжения в сопротивлении заземлителя №2, в среде (в земле и конструкциях) и в сопротивлении заземлителя №1. Сопротивление цепи короткого замыкания при этом выше сопротивления цепи «фаза—ноль», с учетом параметров которого выбирается защитный автомат, и короткое замыкание, скорее всего, не будет отключено действием максимальной токовой защиты. При этом на корпус выносится потенциал, близкий к фазному напряжению, что создает угрозу для жизни людей. Отключение короткого замыкания произойдет за счет действия тепловой защиты автоматического выключателя, но время отключения КЗ при этом превысит нормируемые значения, составляющие для напряжения U₀ = 220 В, — 0,4 с и для U₀ = 380 В, — 0,2 с.

Таким образом, неправильно выполненное заземление приводит к образованию нежелательных контуров, вызывает электромагнитные помехи в работе оборудования и опасно для находящихся рядом людей.

ГЛАВНЫЙ ЗАЗЕМЛЯЮЩИЙ ЗАЖИМ

Для сведения к минимуму электромагнитных помех и обеспечения электробезопасности заземление следует выполнять с минимальным количеством замкнутых контуров. Обеспечение этого условия возможно при выполнении так называемого главного заземляющего зажима (ГЗЗ), или шины. Главный заземляющий зажим должен быть расположен как можно ближе к входным кабелям питания и связи и соединен с заземлителем (заземлителями) проводником наименьшей длины.

Такое расположение ГЗЗ обеспечивает наилучшее выравнивание потенциалов и ограничивает наведенное напряжение от индустриальных помех, грозовых и коммутационных перенапряжений, приходящее извне по экранам кабелей связи, броне силовых кабелей, трубопроводам и антенным вводам. К ГЗЗ (шине) должны быть присоединены:

• заземляющие проводники;
• защитные проводники;
• проводники главной системы уравнивания потенциалов;
• проводники рабочего заземления (если оно необходимо).

С главным заземляющим зажимом (шиной) должны быть соединены заземлители защитного и рабочего (технологического, логического и т. п.) заземления, заземлители молниезащиты и др. Подробно правила и требования устройства ГЗЗ изложены в ПУЭ.

СИСТЕМЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Системы заземления различаются по схемам соединения и числу нулевых рабочих и защитных проводников.

К системе TN-C (см. Рисунок 3) относятся трехфазные четырехпроводные (три фазных проводника и PEN-проводник, совмещающий функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводника) и однофазные двухпроводные (фазный проводник и нулевой рабочий проводник) сети существующих зданий старой постройки.

Рисунок 3. Система TN-C (нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены по всей сети).

Отсутствие специального нулевого защитного (заземляющего) проводника в существующих электропроводках однофазных сетей создает опасность поражения персонала электрическим током. В ряде случаев технические средства информатики и телекоммуникаций устанавливаются в помещениях, где отсутствует заземление и одновременно имеется нетокопроводящее покрытие пола, на котором накапливается статическое электричество. Из-за отсутствия заземления и возникновения разрядов статического электричества в результате прикосновения к клавиатуре или корпусу персонального компьютера происходят сбои, например «зависания», и даже повреждения оборудования, нарушения в работе программного обеспечения и потеря информации.

Подключение современной компьютерной техники к розеткам электрической сети TN-C сопряжено с таким явлением, как вынос напряжения на корпус, поскольку импульсные блоки питания имеют на входе симметричный L-C-фильтр, средняя точка которого присоединена на корпус. При занулении (заземлении) компьютера происходит технологическая утечка через фильтр, что необходимо учитывать в случае применения устройства защитного отключения (УЗО). При отсутствии проводника РЕ напряжение 220 В делится на «плечах» фильтра, и на корпусе оказывается напряжение 110 В.

В настоящее время требования нормативной документации не допускают применение системы TN-C на вновь строящихся и реконструируемых объектах. При эксплуатации системы TN-C в здании старой постройки, где планируется размещение средств информатики и телекоммуникаций, следует организовать переход от системы TN-C к системе TN-S (система TN-C-S).

Система TN-C-S характерна для реконструируемых сетей, в которых нулевой рабочий и защитный проводники объединены только в части схемы. Система TN-C-S показана на Рисунке 4.

Рисунок 4. Система TN-C-S (в части сети нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены).

При переходе от системы TN-C к системе TN-S следует соблюсти последовательность расположения систем относительно источника питания так, как это показано на Рисунке 4. В противном случае обратные токи электроприемников системы TN-C будут замыкаться по защитным проводникам РЕ системы TN-C-S и вызывать помехи. Если одна из частей электроустановки здания — трансформатор, дизель-генератор, источник бесперебойного питания (ИБП) или иное подобное устройство — имеет систему заземления типа TN-C и используется главным образом для питания оборудования инфокоммуникационных технологий, то выходом из ситуации должен быть переход на систему типа TN-S.

Рисунок 5. Система TN-S (нулевой рабочий и нулевой защитный проводники проложены раздельно по всей сети).

Система TN-S (см. Рисунок 5) является основной рабочей системой заземления для зданий с информационным и телекоммуникационным оборудованием. В системе TN-S нулевой рабочий и нулевой защитный проводники проложены отдельно от источника питания. Такая схема обеспечивает отсутствие обратных токов в проводнике РЕ, что снижает риск возникновения электромагнитных помех. При эксплуатации необходимо следить за соблюдением назначения проводников PE и N. С точки зрения минимизации помех оптимальным считается наличие встроенной (пристроенной) трансформаторной подстанции (ТП). Подобным образом достигается минимальная длина перемычки от ввода кабелей электроснабжения до главного заземляющего зажима.

Соблюдение указанного требования справедливо и для системы TN-C-S. И в этом случае речь идет о расстоянии между вводом от системы электроснабжения и главным заземляющим зажимом. Для системы TN-C-S желательно выполнение повторного заземления нейтрали. Система TN-S при наличии встроенной (пристроенной) подстанции не требует повторного заземления, так как имеется основной заземлитель на ТП.

ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ ПРОВОДНИКИ

Распространяясь непосредственно по электрической сети при протекании тока, кондуктивные помехи проникают в систему бесперебойного электроснабжения (СБЭ) из питающей сети общего назначения, и их подавление у электроприемников группы А до определяемого требованиями ГОСТ 13109-97 приемлемого уровня достигается путем организации электроснабжения потребителей по выделенной сети и применения ИБП активного типа для защиты оборудования от поступающих из сети помех. Выделенной сетью называется электрическая сеть, предназначенная для питания группы электроприемников, объединенных по признаку функционального назначения или общими требованиями к качеству электроэнергии и надежности электроснабжения. Важной составляющей выделенной электрической сети является сеть заземляющих проводников.

Для зданий, где установлено или может быть установлено большое количество различного оборудования обработки информации или другого чувствительного к действию помех оборудования, необходим особый контроль за использованием отдельных защитных проводников (проводников PE) и нулевых рабочих проводников (проводников N) после точки подвода питания, чтобы предотвратить или свести к минимуму электромагнитные воздействия. Указанные проводники нельзя объединять, в противном случае ток нагрузки, особенно возникающий при однофазном коротком замыкании сверхток, будет проходить не только по нулевому рабочему проводнику, но и частично по защитному, что может привести к помехам.

Рабочие станции компьютерной сети должны иметь схему заземляющей сети по типу одноточечной «звезды». Из-за большого количества связей реализовать ее трудно, поэтому применяется гибридная схема: заземляющие проводники прокладываются совместно по одной трассе с линиями электроснабжения (см. Рисунок 6). На участке от вводно-распределительного устройства или главного распределительного щита, где расположен главный заземляющий зажим (шина), до щитков на этажах здания схема является одноточечной «звездой» (параллельной одноточечной), а на участке групповых сетей, от щитка до электрической розетки, — последовательной одноточечной.

Рисунок 6. Заземляющее устройство здания.

Все заземляющие проводники прокладываются изолированными проводами и кабелями. В электрических щитах шины и клеммники РЕ для потребителей компьютерной сети размещаются изолированно от корпусов. Линии РЕ для заземления корпусов, коробов, лотков и прочего электротехнического оборудования и конструкций прокладываются отдельными проводами и кабелями от одного и того же главного заземляющего зажима.

Сосредоточенные зоны размещения телекоммуникационного и информационного оборудования могут иметь ту же схему, что и рабочие станции, или одноточечную при размещении оборудования в машинных залах (см. Рисунок 6) — потенциаловыравнивающая сетка. Магистральный проводник от главного заземляющего зажима (шины) также прокладывается совместно с магистральными линиями электроснабжения. Заземление технологического оборудования следует выполнять в соответствии с требованиями технической документации. При этом корпуса (открытые проводящие части) оборудования должны соединяться с главным заземляющим зажимом и со сторонними проводящими частями, выполняющими роль системы уравнивания потенциалов.

ЗАЗЕМЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Совокупность заземлителя и заземляющих проводников называется заземляющим устройством (см. Рисунок 6). В учреждении, где размещается информационное, телекоммуникационное оборудование и средства связи, оно должно быть защитным и соответствовать требованиям электробезопасности, описанным в ГОСТ 12.1.030, ПУЭ и стандартах ГОСТ Р 50571 (МЭК 364) «Электроустановки зданий». Какие-либо другие требования к заземляющему устройству не предъявляются.

Сопротивление заземляющего устройства должно соответствовать ПУЭ (см. раздел 1.7). Если оно имеет допустимое значение в здании, уменьшение сопротивления не влияет на устойчивость функционирования оборудования, и дополнительные требования к сопротивлению заземлителей не предъявляются.

В здании может быть один, два или несколько заземлителей, но когда при одном заземлителе сопротивление заземляющего устройства удовлетворяет требованиям ПУЭ, то увеличение числа заземлителей не оказывает влияния на электробезопасность и устойчивую работу оборудования. Заземлитель (заземлители) рекомендуется располагать внутри охраняемой территории, что является одним из условий по обеспечению защиты информации.

В ряде случаев предъявляется требование по созданию отдельного функционального (технологического, логического и т. д.) заземлителя, не связанного с заземлителями защитного заземления, с целью защиты информации и предотвращения несанкционированного доступа к ней по цепям питания и заземляющим проводникам.

Если по технологическим требованиям (условиям защиты информации от несанкционированного доступа, обработки конфиденциальной информации и т. п.) заземлитель функционального (технологического и т. д.) заземления требуется отделить от системы защитного заземления (зануления), то магистральные нулевые защитные проводники и заземлитель функционального (технологического и т. д.) заземления следует присоединять к отдельному заземляющему зажиму, изолированному от металлоконструкций и от электрооборудования. Для обеспечения электробезопасности и защиты информации следует применять:

• изолирующий трансформатор;
• ИБП с двойным преобразованием частоты и изолирующим трансформатором;
• фильтры (трансфильтры, суперфильтры) с изолирующим трансформатором.

Основным условием применения этого обрудования является отсутствие кондуктивной связи с первичной стороной как по PE, так и по N. Соответственно, режим работы ИБП на байпасе не должен нарушать названное условие, что достижимо при установке изолирующего трансформатора в цепи байпаса.

Заземлитель функционального (технологического и т. д.) заземления должен располагаться в охраняемой (контролируемой) зоне во избежание несанкционированного доступа к нему.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РОЗЕТКИ

В заключение необходимо упомянуть об электрических розетках, поскольку именно они обеспечивают надежное соединение заземляющих проводников с оборудованием. При непосредственном заземлении монтаж осуществляется под предусмотренную конструкцией оборудования гайку (зажим, бонку). При включении в розетку заземление выполняется через контактные разъемные соединения электрической розетки и питающего трехпроводного кабеля.

Рисунок 7. Электророзетки «европейского» типа: слева a) Е10-G: CEE 7 Shuko, справа б) E10-F: French/Belgian.

Рынок предлагает достаточно большое количество типов электрических розеток. В настоящее время в России широко используются розетки европейского типа (так называемые «евророзетки»). Согласно системе нормативных обозначений, принятых в европейских странах, они обозначаются как Е10-G: CEE 7 Shuko. Литера G означает германский типоразмер. Розетки более редко используемого франко-бельгийского типоразмера E10-F: French/Belgian отличаются положением и формой третьего заземляющего контакта. У Е10-G: CEE 7 Shuko заземляющий контакт имеет форму двух ламелей, расположенных на окружности розетки (см. Рисунок 7а), а заземляющий контакт розетки E10-F: French/Belgian выполнен в виде штыря, выступающего над ее штепсельными разъемами (см. Рисунок 7б). Большинство электрических вилок кабелей питания инфокоммуникационного оборудования можно включать в оба типа розеток, однако бывают и исключения. При выборе электроустановочных изделий следует ориентироваться на розетки германского типа Е10-G: CEE 7 Shuko.

«Евророзетки» отличаются от тех, что ранее выпускались в СССР, диаметром гнезда штепсельного разъема. У первых диаметр составляет 4,8 мм, а у вторых — 4 мм. По этой причине современные вилки со штырями 4,8 мм не подходят к старым розеткам. Кроме того, отсутствие в них заземления не допускает эксплуатацию в соответствии с новыми требованиями электробезопасности.

Александр Воробьев — сотрудник Управления информационных систем «ОАО Внешторгбанк». С ним можно связаться по адресу: vorobyov@vtb.ru.

Для чего нужно заземление оборудования обработки информации

При построении структурированных кабельных систем (СКС), сетей передачи данных и ЛВС, а также других объектов информационных технологий у многих специалистов-электриков закономерно возникают вопросы по проектированию заземления. Чтобы не было неопределённостей в этих вопросах введём базовые понятия и определения в этой сфере знаний.

В соответствии с международными и российскими нормативными документами имеются два больших класса заземлений: защитное и функциональное заземление. Также можно использовать терминологию (рабочее или информационное заземление). Исходя из этих факторов, шины заземления или проводники, маркируются как PE — защитное заземление и FE — функциональное заземление.

Воспользуемся основным нормативным документом для инженера-электрика, а именно, «Правилами устройства электроустановок» ( ПУЭ п.1.7.29 ): Защитное заземление выполняется только в целях электробезопасности. При работе с любыми электроприборами персонал должен быть надёжно защищен от токов низкой частоты и высокой амплитуды, которые представляют серьёзную угрозу здоровью и жизни каждого человека.

А вот заземление, которое мы называем информационным (функциональным), обеспечивает именно работу самой электроустановки. То есть, такое заземление выполняется не в целях электробезопасности объекта. При разработке таких систем можно исходить из положений ПУЭ п. 1.7.30.

Проектировщику надо знать, что нельзя использовать только информационное заземление, без применения защитного.

Читайте также:

Работа функционального заземления идёт с токами высокой частоты и низкой амплитуды и задача его обеспечить электромагнитную совместимость (ЭMC) и защитить от электромагнитных помех. Токи ВЧ низкой амплитуды непосредственно не угрожают жизни человека, но могут влиять на качество связи, например в СКС.

При определении задач FE советуем руководствоваться ГОСТ Р 50571.22-2000 п. 3.14 (707.2), который как раз таки описывает как спроектировать заземление для систем обработки информации и связи.

Проектировщики, как правило, выставляют жёсткие требования, при соблюдении которых на корпусе заземляемого устройства не должно быть даже самого маленького электрического потенциала. Именно это условие и есть залог нормального функционирования оборудования связи или информационных технологий.

Как выполнить функциональное заземление на объекте?

Для этой цели необходимо использовать заземляющее устройство функционального заземления вместе с функциональными проводниками, которые служат для соединения электроприёмников с главной заземляющей шиной. При этом, согласно ГОСТ 50.571-4-44-2011 п. 444.5.1. все проводники защитного и функционального заземления должны быть соединены с этой шиной, а заземлители соответствующего назначения соединены между собой. Такие меры необходимы для исключения их влияния друг на друга, которое приводит к опасному повышению напряжения, риску повреждения оборудования и опасности поражения электрическим током.

Если следовать положениям ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 548.3.1, то можно реализовать такое схемное решение: объединяем функциональные и защитный проводники (соответственно FE и PE) в специальный проводник (PEF-проводник). А уж затем присоединим его к ГЗШ, так называемой, главной заземляющей шине электроустановки. В TN-S системе для функционального заземления разрешается использовать PE-проводник цепи питания оборудования обработки информации.

Преимущества и недостатки использования схемы IТ-заземления

Перед другими схемами заземления конструкции IТ отличаются следующими достоинствами:

• относительной безопасностью при прикосновениях к токоведущим элементам электроустановок, которые находятся под напряжением;
• малым током утечки в случаях однофазного замыкания на заземленный корпус;
• возможностью продолжения работы оборудования вплоть до момента полного устранения возникшей неисправности, так как такое замыкание не считается аварийным;
• отсутствием шагового напряжения при случайном контакте провода с землей.

Однако применение схемы заземления IТ ограничивается:

• высоким уровнем опасности при работе в режиме КЗ между одной из фаз и заземляющим контуром, если коснуться к проводу другой фазы;
• низким током утечки на землю в случае однофазного замыкания – его недостаточно для того, чтобы срабатывали обычные виды защиты от КЗ.

Требования к информационному заземлению

FE-заземление обычно описывается требованиями, которые излагаются в эксплуатационной документации изготовителя изделия (паспорт, технические условия, технический регламент и пр.) или в ведомственных нормативных документах. К примеру, для продуктов и систем информационно-коммуникационных технологий (ИКТ), ранее средств ВТИ, будем использовать положения нормативного документа СН 512-78 («Технические требования к зданиям и помещениям для установки средств вычислительной техники»). Опираясь на инструкции, изложенные там, приходим к выводам, что сопротивление заземления такого оборудования не должно превышать 1 Ом. А вот если мы проектируем заземление для чувствительных медицинских приборов, то это значение будет не более 2-х Ом. («Пособие по проектированию учреждений здравоохранения к СНиП 2.08.02-89»).

Здесь используется, так называемая «лучевая схема заземления», с заземлителем типа FE (низкоомным), что приводит к работе без электрических помех всего комплекса ИКТ. В отдельных случаях так же возможно использовать и модульный глубинный заземлитель.

Введём понятие электромагнитной совместимости (ЭМС) оборудования и для этого обратимся к ГОСТ Р 50397-92 (МЭК-50-161-90). ЭМС оборудования, рассматривается в общем случае, как способность оборудования качественно работать в условиях заданной электромагнитной обстановки и не создавать недопустимых помех электромагнитной природы другим приборам и электросети.

И далее с этих позиций попытаемся выяснить причинно – следственную связь между FE – заземлением, ЭМС и безопасностью ИКТ.

Продукт или система ИКТ будет удовлетворять требованиям Европейской директивы по ЭМС EN 55022 при выполнении следующих условий:

• Электромагнитное излучение от активного оборудования в окружающую среду не превышает нормативы EN 55022
• Помехозащищенность активного оборудования не уступает нормативам EN 55024
• Информационная кабельная проводка (т.е. среда передачи сигналов) правильно смонтирована и корректно заземлена

Ещё один важный фактор – это уравнивание потенциалов между заземляющими устройствами PE и FE – типов. Именно этим моментом определяются условия электробезопасности персонала, а также и помехоустойчивость систем ИКТ. Как это реализуется на практике? Обычно электрики монтируют кольцевой соединительный проводник и соединяют его с ГЗШ.

Если же продукты ИКТ работают с напряжением питания 5-12 В постоянного тока и являются слаботочными, то здесь возможны паразитные сигналы, возникшие именно из-за разности потенциалов и их флуктуаций. Дело в том, что некоторые системы ИКТ могут воспринять такой паразитный сигнал, как информационный, вследствие этого, могут произойти сбои в сетях связи, на серверах, а также нарушения работы информационно – измерительных систем. Особенно опасна такая ситуация на объектах критической инфраструктуры.

Другим аспектом качества FE – заземления является информационная безопасность продуктов и систем ИКТ. Дело в том, что побочные электромагнитные излучения и наводки (ПЭМИН) наряду с проблемами ЭМС создают технические каналы утечки конфиденциальной информации, хорошо известные специалистам по информационной безопасности (ИБ).

Читайте также: Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей

Особенно актуальна эта проблема для компьютерного оборудования и систем передачи данных, задействованных в обработке информации, которая считается конфиденциальной. Но это уже другая история, относящаяся к компетенциям ФСТЭК, Роскомнадзора и ФСБ.

Варианты подключения однофазной нагрузки в системах IT-заземления

• Как правило, для нефтяных судов предусмотрена установка двух параллельных трехфазных линий: 3 фазы 0,4 кВт и 3 фазы 230 В. Поэтому при подключении прибора, предназначенного для применения в сетях 230 В, действие производится между двумя фазами, в сеть 230 V, где существует линейное напряжение.

В отличии от обычного способа получения напряжения 220В, когда используется схема «звезда», в системах заземления IT применяется схема «треугольника» — нагрузка в 220В подключается непосредственно к одной из сторон обозначенной схемы.

• Второй вариант подключения однофазных нагрузок в системах заземления IT предполагает использование трансформаторной установки. Однако и здесь действия можно осуществить двумя разными способами: система IT-заземления может быть оборудована после трансформатора либо установка при помощи вторичной обмотки будет обеспечивать искусственную нейтраль/фазу ноль.

Как правило, такой вариант защиты предусматривает использование трансформатора 380В/220В, в котором подключение первичной обмотки производится к двум из трех фаз. Если необходимо обустройство заземления, один из выводов обмотки заземляют, тем самым получая системы ТN-C-S. От правильности выбора УЗО и защитного автомата зависит качество защиты в случае короткого замыкания или прямого прикосновения к корпусу электрооборудования.

Наиболее безопасной считается система IT-заземления, где к корпусу не подключается ни одного вывода трансформаторной установки. При этом тип трансформатора не имеет значения. Главным условием остается наличие напряжения на выходе 220 V – линейное или фазное.

Частые проблемы и решения

Подключение электрооборудования обычно не вызывает никаких проблем. Определенные сложности могут возникнуть с автоматикой. Это связано с корректностью работы электроприборов при подключении их питания непосредственно между фазами (линейно) 230 В. Не все из требуемых установок могут функционировать при данном условии. Если возникла подобная проблема, решением может стать замена прибора либо использование маломощного трансформатора, где после вторичной обмотки расположен искусственный ноль (нейтраль).

С теоретической точки зрения, источник напряжения в 220В для прибора не имеет значения. Однако на практике могут регистрироваться некоторые несоответствия между значениями датчиков. К примеру, при подключении электроприбора к обычному фазному напряжению техника будет исправно работать, а вот измерения сигнала заведомо рабочими датчиками выдают разные значения.

Независимое исполнение FE – заземления

Для высокочувствительных медицинских приборов в учреждениях здравоохранения необходимо выполнять отдельное функциональное заземление, которое не связано с защитным, а также с системами уравнивания потенциалов объекта.

При данном выполнении функционального заземления заземляющее устройство FE-заземления необходимо размещать отдельно (не менее 15 метров) от зоны влияния PE – заземлителей. Следует подчеркнуть, что такая схема представляет собой особый (нетипичный) вариант заземления и тут применимы повышенные меры электробезопасности.

Если в документации на оборудование ИКТ прямо указано на необходимость независимого информационного заземления, то в этом случае в шкафу с оборудованием, как правило, монтируют две независимые шины заземления PE и FE. Шину FE в таком случае изолируют полностью от корпуса шкафа, экраны сигнальных проводников присоединяют к ней.

На практике FE-проводник присоединяют с помощью медного кабеля (сечение от 1х25 мм2), который надежно изолирован с FE-заземлителем. Причём этот заземлитель должен быть отнесён на безопасное расстояние (более 20 м) от PE-заземлителя. А вот корпус шкафа, где размещено оборудование, должен быть заземлён с помощью проводника PE на шину уравнивания потенциалов, которая соединена с ГЗШ.

Где используются системы заземления IT, отличия от других видов систем

Системы IT-заземления предназначены для использования на морских судах разного масштаба и применения, газовых и нефтяных платформах, на взрывоопасных объектах, шахтах, в медучреждениях. От остальных систем защиты такие схемы отличаются принципиально: в них отсутствует фаза ноль. На практике это означает, что получить однофазное напряжение в 220 V в сети из трех фаз не получится привычным способом, при помощи одного провода из фазы и второго из нуля/нейтрали или контура заземления. Таким образом, складывается ситуация, когда полностью запрещается подключаться к заземлению, а нейтраль отсутствует.

Знак заземления размеры по госту

Друзья мы с вами выяснили, что места, где выполняется подключение оборудования к заземляющему проводнику необходимо маркировать специальным символом. Размеры данного символа и методы его выполнения регламентируются ГОСТ 21130-75. В этом ГОСТе речь идет о нанесении знаков на оборудовании заводом-изготовителем. Методов исполнения в этом случае не много: штамповка, литье в металле, ударный метод и прессовка в пластмассе.

Как можно понять нанесенные таким образом знаки будут иметь либо вдавленную, либо выпуклую поверхность. После изготовления одним из вышеперечисленных методом для большей наглядности знак дополнительно окрашивается.

Это было раньше. Мы же с вами живем в современном мире и понимаем что квартирный щиток никто на завод отвозить не будет для того что на нем поставили «заземляющий штамп».

Благо есть в ГОСТ 21130-75 примечание позволяющее наносить символы заземления не только штамповкой и литьем.

Читайте также:

Для всех скептиков в ГОСТ 21130-75 к пункту 3.1 есть примечание 2, в котором сказано что допускается выполнять знаки заземления аппликацией, краской, фотохимическим и иными способами. Главное требование в таком случае соблюдение размеров.

А размеры знака заземления по ГОСТ 21130 75 должны быть такими:

Для изготовления методом литья на металле или прессования в пластмассе.

H	H1	D*	b	h	r
5	3.6	10	0.7	2.5	0.35
8	6.0	16	1.2	4.0	0.6
10	7.0	20	1.4	5.0	0.7
14	9.0	25	1.8	5.5	0.9
22	15.0	40	3.0	9.0	1.5
28	17.5	45	3.5	8.5	1.75
30	20.0	50	4.0	10.0	2.0
50	35.0	90	7.0	20.0	3.5

Для изготовления заземляющих символов ударным способом.

D	H	H1	b	h	r
14	8	6.0	1.2	2.5	0.6
18	10	7.0	1.4	5.0	0.7
25	14	9.0	1.8	5.5	0.9

Цвет окружности D вокруг знака, должен отличаться от цвета поверхности оборудования, на котором он нанесен. Как правило, фон окрашивается в желтый, а рельеф окружности выполняется черным цветом.

Сегодня очень популярный способ нанесения символа заземления в виде наклейки. Я сам люблю им пользоваться, очень просто и удобно (легко заменить в случае износа).

Технологии устройства заземления

Контур заземления устанавливается по одной из двух технологий:

• Традиционная.
• Модульно-штыревая.

Традиционная технология

По правилам традиционной технологии заземление выполняется из черного металла. В этих целях могут быть использованы полоски, трубы, уголки. Для начала выбирается подходящее для оборудования заземляющего контура место в почве. Затем на расстоянии 5 м друг от друга вкапываются в грунт металлические электроды (на глубину около 3 м в зависимости от объекта). Далее они собираются в общий контур с помощью сварки и стальной полоски.

Из-за трудоемкой установки и коррозии, свойственной металлу, сейчас чаще применяется более современная модульная технология.

Модульная технология

Для обустройства модульно-штыревой заземляющей технологии применяются металлические стержни с медным покрытием. Они вбиваются в грунт вертикально на глубину до 1 м. По краям нарезается резьба, которую тоже покрывают медью. Металлические элементы конструкции соединяют латунными муфтами. Для соединения горизонтальных и вертикальных частей берут латунные зажимы. Все детали обрабатываются специальной защитной пастой от коррозии.

Модульно-штыревая технология не нуждается в трудоемком монтаже и сварке. Она подходит для любого типа грунта и имеет больший срок службы, чем традиционная.

Технически совершенная система заземления здания обеспечивает надежную и безопасную работу электроприборов для потребителя. Во многих случаях правильное заземление может спасти жизнь человека.

Свойства грунта

Ещё одним показателем эффективности работы заземления является величина тока стекания в грунт, которая также закладывается в нормативные ограничения, оговариваемые соответствующими пунктами ПУЭ. Значения этого параметра определяются составом почвы в месте расположения заземлителя, а также зависят от её влажности и температуры.

Практически установлено, что оптимальные условия, обеспечивающие эффективное распределение токов стекания и позволяющие упростить размещаемую в земле конструкцию заземления, создаются в особых грунтах. Это почвы, содержащие глину, суглинок или торфяные составляющие. При наличии указанных компонентов и высокой влажности почвы условия для растекания тока в месте обустройства заземлителя считаются идеальными.

Заземляющие системы (ЗС)

Согласно основным положениям ПУЭ, заземление электроустановок и рабочего оборудования может быть организовано несколькими способами, зависящими от схемы включения нейтрали на трансформаторной подстанции. По этому признаку различают несколько видов систем заземления, обозначаемых в соответствии с общепринятыми правилами. В основу их классификации заложено сочетание латинских значков «T» и «N», что означает заземлённую на подстанции нейтраль трансформатора.

Добавляемые к этому обозначению буквы «S» и «C» являются сокращениями от английских слов «common» – общая прокладка и «select» – раздельная. Они указывают на способ организации заземляющего проводника на всём протяжении питающей линии от подстанции до потребителя (в первом случае – совмещённый PEN, а во втором – раздельные PE и N). Объединённое через дефис «C-S» означает, что на некоторой части трассы заземляющий проводник совмещён с рабочим «нулём», а на оставшемся её участке они прокладываются раздельно.

Сферы применения систем заземления IТ

Системы заземления IТ, ввиду своих конструктивных и функциональных особенностей, используются в электроустановках и зданиях, к которым предъявляются высокие требования к пожарной и электробезопасности. Также такие схемы используются на объектах, где необходима бесперебойная подача электроэнергии:

• в электрооборудовании шахт и рудников, для которых характерными являются сырые и взрывоопасные условия;
• в медицинских учреждениях (отделения хирургии и реанимации);
• в научных лабораториях – в таких учреждениях используется электрооборудование, для которого характерна повышенная чувствительность к перепадам напряжения;
• на взрывоопасных производственных объектах – химических, газовых и деревообрабатывающих установках;
• в помещениях с высоким уровнем влажности, гидроэлектростанциях и в других сооружениях, где высока опасность шагового напряжения;
• в установках специального назначения – схемы защитного IТ-заземления применяются для электрооборудования, где также высокой является опасность замыкания на землю.

Также схемами IТ укомплектованы электростанции переносного типа. Привычная схема ТN в таких аппаратах может быть использована далеко не всегда, так как на месте установки отсутствует привычный контур заземления. Как и любое другое заземление, функциональность системы IT-заземления требует периодических проверок электролабораторией.

Для мобильного оборудования

Существуют и другие системы организации защитного заземления оборудования (TT и IT, например), использующие нейтральный проводник в качестве «нулевого» и предполагающие обустройство повторного ЗУ на стороне потребителя. В первом случае нейтраль на подстанции глухо заземлена, а во втором – вообще никуда не подсоединяется. Эти варианты включения нейтрали используются редко и лишь в тех случаях, когда требуется сделать повторное заземление мобильных электроустановок (при условии что на стороне генератора сделать это очень сложно).

Согласно ГОСТ 16556-81 для передвижного электрооборудования используется рассмотренная выше система IT, при реализации которой на стороне потребителя организуется повторное заземление. Этим стандартом оговариваются технические характеристики и параметры ЗУ, которое временно устраивается в зоне предстоящих работ.

Сопротивление

Одним из основных показателей эффективности работы заземления является электрическое сопротивление всей системы в целом, которое согласно пункту 7.1.101 ПУЭ (издание седьмое от 2021 года) не должно превышать следующих значений:

• для трансформаторных подстанций 6-35 киловольт и питающих генераторов – не более чем 4 Ома;
• для жилых объектов с питающими напряжениями 220 или 380 Вольт – не более 30-ти Ом.

Сопротивление заземления может регулироваться специальными методами, предполагающими выполнение следующих операций:

• увеличение эффективной площади соприкосновения металлоконструкции с почвой за счёт включения в её состав требуемого количества дополнительных элементов;
• повышение удельной проводимости в зоне размещения контура заземления путём добавления в грунт растворённых в воде соляных составов;
• сокращение длины участков трасс, по которым заземляющие проводники прокладываются от защищаемого оборудования и распределительного шкафа с ГЗШ в сторону ЗУ.

Помимо этого защитные свойства системы заземления зависят и от характеристик грунта в месте обустройства заземлителя.

Заземление оборудования: нюансы технологии

Использование электрического оборудования прочно вошло в нашу жизнь. Электроприборы используются повсеместно: в быту, общественных и коммерческих организациях, фермах, производствах. Представить нашу жизнь без электричества и работающего на нем оборудования уже совершенно невозможно.

Ток в любом оборудовании представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике. Для приборов таким проводником выступают медные или алюминиевые кабели. Но помимо этих металлов многие материалы способны к проведению тока, в том числе и человеческое тело. Опасным для здоровья и жизни человека является удар током. Он происходит, когда образуется электрическая цепь.

При сбоях в работе любого электрического оборудования существует риск появления напряжения в тех частях устройства, где его не должно быть: в корпусе, креплении, иных деталях.

Такое оборудование становится опасным для человека. Прикосновение к поверхности повлечет за собой удар током. Последствия могут заключаться в легком пощипывании, так и привести к летальному исходу.

Чтобы избежать негативных последствий от сбоя в работе оборудования требуется провести заземление. Эта процедура представляет собой соединение частей оборудования, которые при нормальных условиях функционирования устройства не связаны с проведением тока, с землей. Заземление состоит из проводника и заземлителя.

Для каждого прибора заземление может подбираться индивидуально, при этом учитываются такие факторы как минимальное сопротивление контура, глубина ввинчивания заземлителей, их количество, разновидности. Все эти меры позволяют не только защитить человека, но и сохранить в целостности устройства.

Заземление также способствует работе оборудования в оптимальных параметрах, которые соответствуют характеристике устройства.

Заземление и зануление: в чем разница?

Заземление электрического оборудования возможно двумя способами:

• Защитное заземление: установка заземляющего приспособления и присоединение к нему части электрического объекта.
• Зануление — присоединение частей электроприбора или установки с заземленной нейтралью с нулевым проводом. Этот тип защиты отключает оборудование при наличии повреждений.

Заземлители разделяют на два вида: естественные и искусственные. К первым можно отнести металлоконструкции сооружений, которые соединены с землей.

Искусственными заземлителями выступают стальные штыри, трубы, уголки, ввинченные в землю. Они имеют систему соединений между собой с помощью стальных полос или проволоки. Проводниками между электрическим оборудованием и заземлителями являются шины из стали или меди. Их соединяют при помощи сварки или болтами.

Защитное заземление требуется для такого оборудования как электромашины, трансформаторы, шкафы.

Согласно Правилам Устройства Электроустановок (ПУЭ) занулевание, как преднамеренная защита, используется только в промышленных условиях, и не должоа практиковаться в быту.

Работа со схемой зануления рассчитана на предотвращения короткого замыкания. Именно при возникновении такой ситуации срабатывает автоматическое выключение. На производстве электроустановки имеют хотя бы общий контур заземления.

Защитное заземление и зануление электроустановок позволяет обезопасить жизнь человека при взаимодействии с электрическими объектами, в случае возникновения неполадок в их работе.

Разновидности заземления

По ГОСТу «Электроустановки зданий» выделяются типы заземления, которые имеют буквенные значение, например, TN-S. Первая буква обозначает характер заземления источника питания, вторая буква указывает характер заземления открытых проводящих частей. Если имеется буква через дефис, то она говорит о способе устройства нулевых защитного и рабочего проводников.

Особенности выполнения заземления

Заземление для электрического оборудования, используемого вне бытовых условий, следует предоставить профессионалам.

ГОРИНКОМ является специалистом в данной сфере, имеют профессиональные знания по заземлению электроустановок, что позволит создать надежные меры по защите и созданию безопасных условий для людей, работающих с таким оборудованием.

Особенности при заземлении:

• Заземление не требуется при напряжении менее 25В переменного тока и показателях постоянного тока меньше 60 В.
• Заземление обязательно для устройств на взрывоопасных предприятиях, а также на установках со всеми видами напряжений переменного и постоянного тока.
• Не производить меры по заземлению можно на невзрывоопасных предприятиях, а также при занулении металлических объектов. Но при этом обязательно для электрооборудования с корпусами, такими как в шкафах или пультах. Заземление в этих случаях обязательно.

Профессионалы обладают специфическими знаниями по особенностям заземления любых объектов, что создаст наиболее безопасные и надежные условия для людей, оградив их от пагубного прямого воздействия электрического тока.

Заземление серверного шкафа

Серверные шкафе предназначены для надежного хранения сетевых и коммуникационных оборудований. Широкое применение получили в коммерческих организациях, где хранение информации и оборудования требует отведения специального места.

Любое электрическое оборудование требует соблюдения норм безопасности, создания условий, которые не приведут к порче имущества и нанесению вреда здоровью, жизни человека.

Одним из требований из «Правил устройства электроустановок» является заземление. Эта мера позволяет снять статистический заряд с оборудования и шкафа, совершить уравнивание потенциалов.

Заземление серверного шкафа производится благодаря телекоммуникационной шине, соединенной заземляющим проводником. Последний должен быть стальным с площадью сечения менее 4 кв. мм. Медная шина с 19″ крепление рекомендуется для оптимальной защиты серверных шкафов.

Установка производится непосредственно в конструкции. Соединение шины происходит к кронштейнам с помощью специальных держателей.

Соединять несколько шкафов проводником нельзя, для этой цели лучше воспользоваться заземленными розетками. Расположить их стоит на расстоянии 3 метров.

Информационное заземление установок и оборудования позволяет обезопасить не только материальные объекты, но и интеллектуальную ценность. Оборудование в виде серверных шкафов предназначено для надежного сбережения необходимой информации.

Заземление трансформаторов тока

Действия по заземлению трансформатора позволяет организовать безопасные условия для функционирования оборудования и работы людей, связанных с обслуживанием системы кабелей.

Заземления в трансформаторах тока требуют все металлические части, в том числе опорных конструкций, различных каркасов, которые могут накапливать заряд.

Для этого используют штыри из стали, которые необходимо вставить в землю в вертикальном положении. Длина такого штыря должна составлять не меньше 4 м, диаметр — более 12 мм.

Ввинченные заземлители необходимо расположить под землей на 80 см — это оптимальный показатель размещения для надежного заземления. Заземлители, расположенные горизонтально, должны быть выполнены из стали с диаметром более 4 мм.

Заземление обязательно должно включать подсоединение к защитному контуру и вторичным обмоткам. Такая особенность отличает заземление трансформатора тока и напряжения. В случае необходимости обезопасить несколько трансформаторов возможно заземление вторичных обмоток каждого общим проводником.

Технологические трубопроводы

Заземление технологических трубопроводов позволяет обезопасить объект от статистического заряда. Процедура проводится с помощью хомута проводника из полосовой стали. Он должен крепко охватывать объект для надежного заземления.

Для заземления следует использовать хомут размерами обхвата сопоставимыми с внешним диаметром трубы.

Кроме того, для этой цели понадобятся заземляющий отвод, крепежные болты, шайбы и гайка. Хомут перед креплением необходимо очистить. Если в непосредственной близости от трубопровода (порядка 10 см) расположены металлические конструкции, то они также требуют заземления.

Особые способы заземления

Одним из усовершенствованных способов заземления для оборудования является модульное заземление. Принцип устройства заключается в закапывании глубинного электрода отрезками, которые называют модулями.

Они представляют собой стальной электрод с напылением из меди. Вкапывание производится с помощью молотка. Количество модулей зависит от необходимой степени заземления. Небольшие габариты модулей позволяют легко доставлять до места установки. Монтаж такой системы заземления довольно прост.

Недостатком такого способа является невозможность применения в твердых и промерзлых грунтах.

Функциональное заземление — способ заземления оборудования для его нормального функционирования, характеризующийся полным отсутствием электрического потенциала. Для заземления используется функциональный заземляющий проводник и защитный проводник, которые объединяют в один и присоединяют к шине.

Любое заземление позволяет создать комфортные и безопасные условия по эксплуатации электрооборудования. Предотвращает удары тока при возникновении сбоев, неправильной работы устройств.

Ситуации по выходу из строя оборудования создают опасные условия по возникновению напряжения в непредназначенных для этого местах. Заземление позволяет убрать напряжение, ток, передав его земле, при этом здоровье и жизнь человека остаются в безопасности, а оборудование прослужит долго.

Источник https://www.osp.ru/lan/2003/12/138368

Источник https://stroi-s-ka.ru/bezopasnost/informacionnoe-zazemlenie.html

Источник https://www.gorinkom.ru/elektrika/zazemlenie/zazemlenie-oborudovaniya.html