Принципот „Една точка на земјување“ за дизајн на безбедност на системите

1. Основна концепција на „едно-точково земјување“

Едно-точковото земјување се однесува на конфигурација каде главниот системски хост е поврзан со Земјата само во една точка, додека сите отдалечени уреди, вклучувајќи камери и друго опрема, мора да останат електрички изолирани од Земјата. Специфично, „едно-точково земјување“ значи дека за секој „систем“ каде компонентите се директно електрички поврзани, централната агрегација точка (т.е. главниот системски хост или подсистемски хост) мора да биде земјувана само во една точка.

На пример, во оптички трансмисион систем: многоканалните оптички преносници на фронталната страна делуваат како подсистемски хости. Нивните кошиња се земјувани во една точка со Земјата, додека сите камери поврзани со кабели до овие оптички преносници мора да останат изолирани од Земјата. Ова го чини „едно-точково земјување“ за систем со директна електрична поврзаност. Земјувањето на главниот системски хост на задната страна не може да замени ова, бидејќи оптичкиот кабел нуди електрична изолација помеѓу двете страни.

2. Инженерски барања за „едно-точково земјување“

Главниот хост мора да биде земјуван во една точка, а сите отдалечени опреми во системот мора да останат плавајуващи во однос на Земјата. Електростатичките напони генерирали во системот се испуштаат низ точката на земјување на хостот, одржувајќи статички еквипотенцијалитет со Земјата за да се осигура безбедност во работата.

После имплементација на едно-точково земјување, „земјиски потенцијал“ на системот се однесува на потенцијалот на системот во однос на нултиот потенцијал на Земјата - специфично, потенцијалот на точката на земјување на системот.

Во форумите на сигурносната индустрија, некои така наречени „професионални заштитници од молнја“ ги опишале молнјавските индуцирани електромотивни сили (EMF) на кабелите со термини како „повисок напон“ или „висок потенцијал“, тврдејќи дека „земјувањето на заштитници од молнја на двете крајни точки на кабела може да ги клипира двете крајни точки на ист потенцијал.“

Меѓутоа, анализа на висока фреквенција покажува дека за алтернативните индуцирани EMF на кабелите, дури и ако земјискиот отпор на заштитникот од молнја е нула и земјиските потенцијали на двете крајни точки се еднакви, ограничувањето на напоните на ограничителите на напон на двете крајни точки ќе бидат „еднакви по големина но противоположни по поларност“. Не постои никаков реален еквипотенцијален услов. Повеќе, „патот на испуштање до земјата“ вклучува целата AC/DC импеданса на кабелот и земјиски проводници, како и самата земјиска резистивност. Идејата за „ефективно одведување на молнјавски ток“ во такви конфигурации е само илузија.

Молнјавски индуцирани EMF не се поврзани со Земјата; нема проблем со испуштање на ток во земјата. „Едно-точково земјување“ е наменето само за испуштање на електростатички напони во системот, затоа не треба ниски земјиски отпор или специјална мрежа за земјување. Фундаментално се разликува од традиционалното земјување на молнјуски стапови, системи за земјување на енергетски системи или земјување на заштитници од молнја дизајнирани за обработка на големи токови. Проста врска со обичен жиц до железобетонски арматури или воден цев е доволна.

3. Анализа на рационалноста на „едно-точково земјување“

„Едно-точково земјување“ ги елиминира сите земјиски лупи, ефективно блокирајќи патови за инвазија на „молнјавски индуцирани земјиски потенцијали“ и „потенцијали на земјиски мрежи“ во нисконапонски електронски системи. Ова е најефективната основна техника за заштита од молнја, подолгање на напонот и предотврата на интерференција.

Спротивно, многу-точково земјување воведува интерференција на земјиски потенцијали, нагони во енергетската мрежа и напони од молнја. Многу реални случаи во инженерството на сигурност го потврдија тоа дека многу-точково земјување доведе до уништување на опрема за сигурност и уреди за заштита од молнја.

„Едно-точково земјување“ во системите за сигурност не само што е согласно со заштита од индуцирани молнји - тоа е, на деле, основен принцип и неопходен предуслов за правилен дизајн на заштита од молнја во такви системи.

Директните удари на молнја не треба - и не треба - да се осигураат со земјување на било кој дел од системот за испуштање. Заштитата од индуцирани молнји само бара заштитни кола за потиснување на индуцираниот напон на портовите на опремата до ниво под „максимално безбеден напон“ на опремата. Такви заштитни кола не мораат да бидат поврзани со земјата.

Со „едно-точково земјување“, цел систем плавајува на ист потенцијал како точката на земјување. Искусно создавање на многу-точково земјување со обид да се постигне „еквипотенцијална врска“ е теоретски и практички недостижливо за широки информациски системи.

Следење на принципот на безопасност на дизајнот на „едно-точково земјување“ помага да се избегне да се заблуди со митот на „заштита од молнја базирана на земјување“ и да се спречи ненужна инвестиција во прекомплексни системи за земјување.