Το Αρχή της «Μονοσημειακής Σύνδεσης στη Γῆ» για την Ασφάλεια Σχεδίασης Συστήματος Ασφαλείας

1. Βασική Έννοια του «Μονοσημειακού Συνδεδεμένου»

Το μονοσημειακό συνδεδεμένο αναφέρεται σε μια διάταξη όπου το κύριο σύστημα-οικοδεσπότης είναι συνδεδεμένο με το έδαφος σε ένα μόνο σημείο, ενώ όλα τα απομακρυσμένα συστήματα, περιλαμβανομένων των καμερών και άλλου εξοπλισμού, πρέπει να παραμένουν ηλεκτρικά απομονωμένα από το έδαφος. Συγκεκριμένα, το «μονοσημειακό συνδεδεμένο» σημαίνει ότι για κάθε «σύστημα» όπου τα συστατικά του είναι άμεσα ηλεκτρικά συνδεδεμένα, το κεντρικό σημείο συσσώρευσης (δηλαδή, το κύριο σύστημα-οικοδεσπότης ή ο υποσύστημα-οικοδεσπότης) πρέπει να είναι συνδεδεμένο με το έδαφος σε ένα μόνο σημείο.

Για παράδειγμα, σε ένα σύστημα μεταφοράς φωτονικών ινών: οι προμεταφορικοί πολυκανάλιοι φωτονικοί εκτοξευτές λειτουργούν ως υποσύστημα-οικοδεσπότης. Τα κυψέλια τους είναι συνδεδεμένα με το έδαφος σε ένα μόνο σημείο, ενώ όλες οι κάμερες που είναι συνδεδεμένες με καλώδια σε αυτούς τους φωτονικούς εκτοξευτές πρέπει να παραμένουν απομονωμένες από το έδαφος. Αυτό αποτελεί «μονοσημειακό συνδεδεμένο» για ένα σύστημα με άμεση ηλεκτρική σύνδεση. Η σύνδεση στο έδαφος του κύριου συστήμα-οικοδεσπότη στην πίσω πλευρά δεν μπορεί να αντικαταστήσει αυτό, διότι η φωτονική ίνα παρέχει ηλεκτρική απομόνωση μεταξύ των δύο άκρων.

2. Μηχανικές Απαιτήσεις για το «Μονοσημειακό Συνδεδεμένο»

Το κύριο σύστημα-οικοδεσπότης πρέπει να είναι συνδεδεμένο με το έδαφος σε ένα μόνο σημείο, και όλος ο απομακρυσμένος εξοπλισμός στο σύστημα πρέπει να παραμένει ηλεκτρικά άκαμπτος σε σχέση με το έδαφος. Οι ηλεκτροστατικές φορτίσεις που παράγονται μέσα στο σύστημα αποστέλλονται μέσω του σημείου σύνδεσης του οικοδεσπότη, διατηρώντας ισοποτεντιαλικότητα με το έδαφος για να εξασφαλίσει την λειτουργική ασφάλεια.

Μετά την εφαρμογή του μονοσημειακού συνδεδεμένου, το «δυναμικό έδαφος» του συστήματος αναφέρεται στο δυναμικό του συστήματος σε σχέση με το μηδενικό δυναμικό του έδαφους—ειδικότερα, το δυναμικό στο σημείο σύνδεσης του συστήματος.

Σε φόρουμ ασφαλείας, κάποιοι υποστηρικτές της «επαγγελματικής προστασίας από τον κεραυνό» έχουν περιγράψει τις ηλεκτρομοτικές δυνάμεις (EMF) που προκαλούνται από τον κεραυνό στα καλώδια χρησιμοποιώντας όρους όπως «υπερτάση» ή «υψηλό δυναμικό», υποστηρίζοντας ότι «η σύνδεση των προστατευτικών συσκευών στα δύο άκρα του καλώδιου μπορεί να κρατήσει τα δύο άκρα στο ίδιο δυναμικό».

Ωστόσο, η ανάλυση υψηλής συχνότητας δείχνει ότι για τις εναλλακτικές EMF που προκαλούνται στα καλώδια, ακόμη και αν η αντίσταση σύνδεσης στο έδαφος των προστατευτικών συσκευών είναι μηδέν και τα δυναμικά στα δύο άκρα είναι ίσα, τα περιοριστικά βολτικά των προστατευτικών συσκευών στα δύο άκρα θα είναι πάντα «ίσης μέγεθους αλλά αντίθετης πολικότητας». Δεν υπάρχει καθόλου ισοποτεντιαλική συνθήκη. Επιπλέον, ο «δρόμος αποστολής στο έδαφος» περιλαμβάνει την συνολική AC/DC αντίσταση του καλώδιου και των συνδετικών συνδέσεων, καθώς και την αντίσταση σύνδεσης στο έδαφος. Η ιδέα της «αποτελεσματικής απόστασης του ρεύματος του κεραυνού» σε τέτοιες διατάξεις είναι μόνο ένα ψευδαίσθημα.

Η EMF που προκαλείται από τον κεραυνό δεν έχει σχέση με το έδαφος, δεν υπάρχει ζήτημα απόστασης ρεύματος στο έδαφος. Το «μονοσημειακό συνδεδεμένο» είναι σχεδιασμένο μόνο για την απόσταση των ηλεκτροστατικών φορτίσεων μέσα στο σύστημα, δεν απαιτεί χαμηλή αντίσταση σύνδεσης στο έδαφος ή ειδικό πλέγμα σύνδεσης. Διαφέρει θεμελιωδώς από την παραδοσιακή σύνδεση στο έδαφος των παρατηρητήριων, των συστημάτων παροχής ρεύματος ή των προστατευτικών συσκευών σχεδιασμένων για την αντιμετώπιση μεγάλων ρευμάτων. Μια απλή σύνδεση με κανονικό καλώδιο στα αρματουρικά του κτιρίου ή σε έναν υδραγωγό είναι αρκετή.

3. Λογική Ανάλυση του «Μονοσημειακού Συνδεδεμένου»

Το «μονοσημειακό συνδεδεμένο» εξαλείφει όλους τους κύκλους σύνδεσης στο έδαφος, αποτελεσματικά αποκλείοντας τους δρόμους εισόδου για το «δυναμικό έδαφος που προκαλείται από τον κεραυνό» και το «δυναμικό έδαφος του δικτύου ρεύματος» σε συστήματα χαμηλής τάσης. Αυτή είναι η πιο αποτελεσματική βασική τεχνική για την προστασία από τον κεραυνό, την καταστολή των συρροών και την πρόληψη των επεμβάσεων.

Αντιθέτως, το πολυσημειακό συνδεδεμένο εισάγει διαταραχές δυναμικού έδαφος, συρροές του δικτύου ρεύματος και τάσεις αντίστροφης αντίδρασης (back-flash) από τον κεραυνό. Πολλά πρακτικά παραδείγματα στην μηχανική ασφαλείας έχουν επιβεβαιώσει ότι το πολυσημειακό συνδεδεμένο έχει οδηγήσει στην καταστροφή τόσο των συστημάτων ασφαλείας όσο και των προστατευτικών συσκευών από τον κεραυνό.

Το «μονοσημειακό συνδεδεμένο» στα συστήματα ασφαλείας δεν είναι μόνο συμβατό με την προστασία από τον επαγωγικό κεραυνό, αλλά είναι, στην πραγματικότητα, ένα βασικό αρχηγικό αρχή και απαραίτητη προϋπόθεση για την κατάλληλη σχεδίαση προστασίας από τον κεραυνό σε τέτοια συστήματα.

Οι άμεσες πλήξεις κεραυνού δεν και δεν πρέπει να εξαρτώνται από καμία μέρος του συστήματος για την απόσταση. Η προστασία από τον επαγωγικό κεραυνό απαιτεί μόνο προστατευτικά κύκλωματα για την καταστολή της επαγωγικής τάσης στα ορόσημα των συσκευών σε επίπεδο κάτω από την «μέγιστη ασφαλή τάση» των συσκευών. Τέτοια προστατευτικά κύκλωματα δεν χρειάζεται να είναι συνδεδεμένα με το έδαφος.

Με το «μονοσημειακό συνδεδεμένο», το σύνολο του συστήματος έχει το ίδιο δυναμικό με το σημείο σύνδεσης. Η τεχνητή δημιουργία πολυσημειακού συνδεδεμένου με στόχο την επίτευξη «ισοποτεντιαλικής σύνδεσης» είναι θεωρητικά και πρακτικά αδύνατη για ευρείες πληροφοριακές συστήματα.

Η παρακολούθηση της αρχής της «μονοσημειακής σύνδεσης» συμβάλλει στην αποφυγή της παραπλάνησης από το μύθο της «προστασίας από τον κεραυνό με σύνδεση στο έδαφος» και προληπτικά αποφεύγει αναγκαστικές επενδύσεις σε υπερπλοκά συστήματα σύνδεσης στο έδαφος.