A "Single-Point Grounding" elv a biztonsági rendszer biztonságos tervezéséhez

1. Az "egypontos földelés" alapfogalma

Az egypontos földelés olyan konfigurációt jelent, amelyben a fő rendszer kiszolgálója egyetlen ponton keresztül kapcsolódik a földre, miközben az összes távoli eszköz – beleértve a kamerákat és más berendezéseket – elektromosan izolált marad a földtől. Kifejezetten, az "egypontos földelés" azt jelenti, hogy bármilyen "rendszerben", ahol a komponensek közvetlenül elektromosan csatlakoznak, a központi gyűjtőpont (azaz a fő rendszer kiszolgálója vagy a részrendszer kiszolgálója) csak egyetlen ponton keresztül lehet földre kötve.

Például, egy optikai szál-átviteli rendszerben: a front-end többszalagos optikai adatátvitelek részrendszer-kiszolgálóként működnek. Őket egyetlen ponton keresztül kötik a földre, miközben az összes kamera, amelyek kábeleken keresztül csatlakoznak ezekhez az optikai adatátvitelhez, elektromosan izolált marad a földtől. Ez alkotja az "egypontos földelést" a közvetlen elektromos csatlakozású rendszerben. A hátsó fő rendszer kiszolgálójának földre kötése nem helyettesítheti ezt, mivel az optikai szál elektromos izolációt biztosít a két vég között.

2. Mérnöki követelmények az "egypontos földeléshez"

A fő kiszolgálónak egyetlen ponton keresztül kell lennie földre kötve, és a rendszerben található összes távoli eszköznek relatív a földre számítva lebegő állapotban kell maradnia. A rendszeren belül keletkező elektrosztatikus töltések a kiszolgáló földre kötési pontján át kerülnek elvezetésre, így statikus egyenpotenciális állapotot tartanak fennt a földdel, mely biztonságos működést biztosít.

Az egypontos földelés bevezetése után a rendszer "földpotenciálja" a rendszer potenciálját jelenti a föld nullpotenciális viszonylatában – kifejezetten, a rendszer földre kötési pontjának potenciálját.

A biztonsági ipar fórumaiban néhány úgynevezett "professzionális villámlásvédelem" támogató emelték ki a kábeleken létrejövő villámlásindított elektromotív erőket (EMF) olyan kifejezésekkel, mint "túlfeszültség" vagy "magas potenciál", azt állítva, hogy "a kábel mindkét végén lévő földes súrlingszabályozók ugyanolyan potenciálra clippelhetik a két végét."

Azonban a magasfrekvenciás elemzések szerint a kábeleken létrejövő váltó EMF-re nézve, még akkor is, ha a súrlingszabályozó földellenállása nulla, és a két vég földpotenciálja megegyezik, a két vég súrlingszabályozói által clippelt feszültségek mindig "ugyanolyan nagyságúak, de ellentétes irányúak" lesznek. Nincs valódi egyenpotenciális állapot. Továbbá, a "földre vezető elvezetési út" tartalmazza a kábel és a földre kötő vezetékek teljes AC/DC impedanciáját, valamint a földellenállást magát. Ilyen konfigurációkban a "hatékony villámáram elvezetése" illúzióval semmilyen kapcsolatban nincs.

A villámlásindított EMF nem kapcsolódik a földre; nincs olyan kérdés, hogy áramot vedjenek el a földre. Az "egypontos földelés" kizárólag arra szolgál, hogy a rendszeren belül keletkező elektrosztatikus töltéseket elvezesse, ezért nem igényli a magas földellenállást vagy a dedikált földhálót. Alapvetően eltér a hagyományos villanykapu földeléstől, a villamos rendszerek földelésétől, vagy a nagy áramokat kezelő súrlingszabályozók földelésétől. Egy egyszerű, közepes drót segítségével megvalósítható a épület acélarmatúrjához vagy vízvezetékhez történő kötés.

3. Racionális elemzés az "egypontos földelésről"

Az "egypontos földelés" minden földhurokot megszüntet, hatékonyan blokkolva a "villámlásindított földpotenciál" és a "hálózati földpotenciál" bejutási útjait a nyalófeszültségű elektronikus rendszerekbe. Ez a leghatékonyabb alaptechnika a villámlás elleni védelem, súrlingnyomás elleni védelem és zavar elleni védelem szempontjából.

Ellenben, a többpontos földelés földpotenciál-zavarokat, hálózati súrlingnyomásokat és villámlás visszavágó feszültségeket okoz. A biztonsági mérnöki gyakorlat sok példája már bizonyította, hogy a többpontos földelés a biztonsági eszközök és a villámlás elleni védelmi berendezések pusztulásához vezethet.

A biztonsági rendszerekben az "egypontos földelés" nem csak a villámlásindított hatások elleni védelemmel kompatibilis, hanem ennek a rendszernek a helyes villámlás elleni tervezésének alapvető elve és szükséges előfeltétele is.

A közvetlen villámlások nem és nem szabad, hogy bármely rendszer részére támaszkodjanak a földre kötésre az áram elvezetéséhez. A villámlásindított hatások elleni védelem csak olyan védelmi áramköröket igényel, amelyek a berendezések portjain keletkező indukált feszültséget alacsonyabb szintre csökkentik, mint a berendezések "maximálisan biztonságos feszültsége." Ezek a védelmi áramkörök nem szükséges, hogy a földre legyenek kötve.

Az "egypontos földelés" mellett a teljes rendszer ugyanolyan potenciálban lebeg, mint a földre kötési pont. A többpontos földelés kísérleti létrehozása, amely "egyenpotenciális kötést" célozza, elméletileg és gyakorlatilag nem érhető el a széles terjedésű információs rendszerek esetében.

Az "egypontos földelés" biztonsági tervezési elvét betartva elkerülhető, hogy a "földelés alapú villámlás elleni védelem" mitoszának áldozatává váljunk, és elkerülhetőek a túlságosan összetett földelési rendszerek felesleges befektetései.