Princip "Jedne točke zemljanja" za dizajn sigurnosti sigurnosnog sustava

1. Osnovni koncept "jednotočkastog zemljanja"

Jednotočkasto zemljanje odnosi se na konfiguraciju u kojoj je glavni sustav povezan s zemljom samo na jednoj točki, dok sve udaljene uređaje, uključujući kamere i ostalo opremu, moraju ostati električno izolirani od zemlje. Konkretno, "jednotočkasto zemljanje" znači da za bilo koji "sustav" gdje su komponente direktno električno povezane, centralna točka agregacije (odnosno, glavni sustav ili pod-sustav) mora biti zemljen na samo jednoj točki.

Na primjer, u optičkom vlaknu prenosnom sustavu: višekanalni optički predajnici na prijemnoj strani djeluju kao hostovi pod-sustava. Njihove oklopne kutije su zemljene na jednoj točki, dok sve kamere povezane kabelima s tim optičkim predajnicima moraju ostati izolirane od zemlje. To čini "jednotočkasto zemljanje" za sustav s direktnom električnom povezanosti. Zemljenje glavnog sustava na pozadinskoj strani ne može zamijeniti ovo, jer optičko vlakno pruža električnu izolaciju između dvije strane.

2. Inženjerski zahtjevi za "jednotočkasto zemljanje"

Glavni host mora biti zemljen na jednoj točki, a sva udaljena oprema u sustavu mora ostati plivajuća u odnosu na zemlju. Elektrostatičke nabojnosti generirane unutar sustava otpuštaju se kroz točku zemljenja hosta, održavajući statičku ekvipotencijalnost s zemljom kako bi se osigurala operativna sigurnost.

Nakon implementacije jednotočkastog zemljanja, "zemljište potencijala" sustava odnosi se na potencijal sustava u odnosu na nultu potencijalnost zemlje—konkretno, potencijal na točki zemljenja sustava.

Na forumima sigurnosne industrije, neki zvanstvenici za "stručnu zaštitu od munja" opisali su elektromotornu silu (EMF) induciranu munjom na kablama riječima poput "prekomjernog napona" ili "visokog potencijala", tvrdeći da "zemljenje zaštitnih uređaja na oba kraja kabela može spustiti obje strane na isti potencijal."

Međutim, visokofrekventna analiza pokazuje da za alternirajuću induciranu EMF na kablama, čak i ako je otpor zemljenja zaštitnog uređaja nula i potencijali zemlje na oba kraja su jednaki, ograničavajući naponi napajanja na oba kraja uvijek bit će "jednaki po veličini ali suprotni po polarnosti." Ne postoji nikakva prava ekvipotencijalnost. Nadalje, "put otpuštanja do zemlje" uključuje ukupni AC/DC impedans kabla i vodova zemljenja, kao i sam otpor zemljenja. Ideja o "učinkovitoj usmjeravanju struje munje" u takvim konfiguracijama je samo iluzija.

EMF inducirana munjom nije povezana s zemljom; ne postoji pitanje otpuštanja struje u zemlju. "Jednotočkasto zemljanje" namijenjeno je isključivo za otpuštanje elektrostatičkih nabojnosti unutar sustava, stoga ne zahtijeva niski otpor zemljenja ili posebnu mrežu zemljenja. Fundamentalan je različit od tradicionalnog zemljenja gromača, zemljenja sustava snabdijevanja strujom ili zemljenja zaštitnih uređaja dizajniranih za obradu velikih struja. Jednostavna veza koristeći obični žicu na armiranu betonu ili vodenu cijev je dovoljna.

3. Analiza razumnosti "jednotočkastog zemljanja"

"Jednotočkasto zemljanje" eliminira sve petlje zemlje, efektivno blokirajući puteve intruzije za "potencijal zemlje induciran munjom" i "potencijal zemlje mreže snabdijevanja strujom" u sustave niske napetosti. To je najučinkovitiji temeljni tehnika za zaštitu od munja, potiska i prevenciju interferencije.

U suprotnom, višetočkasto zemljanje uvođi interferenciju zemlje, potiske mreže snabdijevanja strujom i napone munje. Brojne stvarne slučajeve u inženjeringu sigurnosti potvrđuju da višetočkasto zemljanje dovelo do uništavanja opreme za sigurnost i uređaja za zaštitu od munja.

"Jednotočkasto zemljanje" u sustavima sigurnosti ne samo da je kompatibilno s zaštitom od inducirane munje—u stvari, to je temeljni princip i ključna pretpostavka za pravilni dizajn zaštite od munja u takvim sustavima.

Direktni pogodci munjom ne mogu—i ne trebaju—ovisiti o bilo kojoj dijelovi sustava za otpuštanje. Zaštita od inducirane munje zahtijeva samo zaštitne krugove za potisk induciranih napona na priključcima opreme ispod "maksimalne sigurne napetosti" opreme. Takvi zaštitni krugovi ne moraju biti povezani s zemljom.

S "jednotočkastim zemljanjem", cijeli sustav pliva na istom potencijalu kao točka zemljenja. Umjetno stvaranje višetočkastog zemljanja s ciljem postizanja "ekvipotencijalnosti" je teoretski i praktično nedostupno za širokoprostorne informacijske sustave.

Pridržavanje principa bezbednog dizajna "jednotočkastog zemljanja" pomaže u izbjegavanju zablude o "zemljenju baziranom na zaštiti od munja" i sprečava nepotreban ulaganje u previše složene sustave zemljenja.