หลักการ "จุดต่อกราวด์เดี่ยว" สำหรับการออกแบบความปลอดภัยของระบบความปลอดภัย

1. แนวคิดพื้นฐานของ "การต่อกราวด์จุดเดียว"

การต่อกราวด์จุดเดียวหมายถึงการกำหนดค่าที่โฮสต์หลักของระบบเชื่อมต่อกับโลกที่จุดเดียว ในขณะที่อุปกรณ์ระยะไกลทั้งหมดรวมถึงกล้องและอุปกรณ์อื่น ๆ ต้องคงความแยกจากโลกทางไฟฟ้าอยู่เสมอ สำหรับ "การต่อกราวด์จุดเดียว" หมายความว่าใน "ระบบ" ใด ๆ ที่มีส่วนประกอบเชื่อมต่อกันโดยตรงทางไฟฟ้า จุดรวมศูนย์กลาง (นั่นคือ โฮสต์หลักของระบบหรือโฮสต์ย่อย) ต้องต่อกราวด์ที่จุดเดียวเท่านั้น

ตัวอย่างเช่น ในระบบส่งผ่านด้วยใยแก้วนำแสง: เครื่องส่งสัญญาณแสงหลายช่องทางที่หน้าเครื่องทำหน้าที่เป็นโฮสต์ย่อย โครงกระบอกของพวกเขารองรับการต่อกราวด์ที่จุดเดียว ส่วนกล้องทั้งหมดที่เชื่อมต่อด้วยสายเคเบิลไปยังเครื่องส่งสัญญาณแสงเหล่านี้ต้องคงความแยกจากโลกทางไฟฟ้าอยู่เสมอ นี่คือ "การต่อกราวด์จุดเดียว" สำหรับระบบที่มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าโดยตรง การต่อกราวด์ของโฮสต์หลักที่ด้านหลังไม่สามารถทดแทนได้เนื่องจากใยแก้วนำแสงให้การแยกทางไฟฟ้าระหว่างสองด้าน

2. ข้อกำหนดทางวิศวกรรมสำหรับ "การต่อกราวด์จุดเดียว"

โฮสต์หลักต้องต่อกราวด์ที่จุดเดียว และอุปกรณ์ระยะไกลทั้งหมดในระบบต้องลอยอยู่เทียบกับโลก ประจุไฟฟ้าสถิตที่สร้างขึ้นภายในระบบจะถูกปล่อยออกผ่านจุดต่อกราวด์ของโฮสต์ เพื่อรักษาภาวะศักยภาพสถิตเท่ากับศักยภาพของโลกเพื่อรักษาความปลอดภัยในการทำงาน

หลังจากการต่อกราวด์จุดเดียว "ศักยภาพกราวด์" ของระบบหมายถึงศักยภาพของระบบเทียบกับศักยภาพศูนย์ของโลก โดยเฉพาะที่จุดต่อกราวด์ของระบบ

ในฟอรัมอุตสาหกรรมความปลอดภัย มีผู้สนับสนุนการป้องกันฟ้าผ่าที่เรียกว่า "มืออาชีพ" ได้บรรยายแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำจากฟ้าผ่าบนสายเคเบิลด้วยคำว่า "แรงดันเกิน" หรือ "ศักยภาพสูง" โดยอ้างว่า "การต่อกราวด์เครื่องป้องกันแรงดันทั้งสองด้านของสายเคเบิลสามารถควบคุมทั้งสองด้านให้มีศักยภาพเท่ากัน"

อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ความถี่สูงแสดงให้เห็นว่าสำหรับแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำสลับบนสายเคเบิล แม้ความต้านทานกราวด์ของเครื่องป้องกันแรงดันจะเป็นศูนย์และศักยภาพกราวด์ทั้งสองด้านเท่ากัน แรงดันจำกัดของเครื่องป้องกันแรงดันทั้งสองด้านจะมี "ขนาดเท่ากันแต่ขั้วตรงข้าม" ไม่มีภาวะศักยภาพเท่ากันจริง ๆ นอกจากนี้ "เส้นทางปล่อยกระแสไฟฟ้าลงกราวด์" ยังรวมถึงความต้านทานรวมของสายเคเบิลและสายต่อกราวด์ รวมถึงความต้านทานกราวด์เอง การคิดว่า "การกระจายกระแสฟ้าผ่าได้อย่างมีประสิทธิภาพ" ในการกำหนดค่านี้เป็นเพียงภาพลวงตา

แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำจากฟ้าผ่าไม่เกี่ยวข้องกับโลก ไม่มีปัญหาของการปล่อยกระแสไฟฟ้าลงกราวด์ "การต่อกราวด์จุดเดียว" ออกแบบมาเพื่อปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตภายในระบบเท่านั้น ไม่จำเป็นต้องมีความต้านทานกราวด์ต่ำหรือระบบกราวด์เฉพาะ แตกต่างจากกราวด์แบบดั้งเดิมของแท่งฟ้าผ่า กราวด์ระบบพลังงาน หรือกราวด์เครื่องป้องกันแรงดันที่ออกแบบมาเพื่อรับกระแสไฟฟ้าใหญ่ การเชื่อมต่อโดยใช้สายธรรมดาไปยังเหล็กเสริมคอนกรีตหรือท่อน้ำก็เพียงพอแล้ว

3. การวิเคราะห์ความสมเหตุสมผลของ "การต่อกราวด์จุดเดียว"

"การต่อกราวด์จุดเดียว" กำจัดวงจรกราวด์ทั้งหมด ป้องกันเส้นทางการบุกรุกของ "ศักยภาพกราวด์ที่เหนี่ยวนำจากฟ้าผ่า" และ "ศักยภาพกราวด์ของระบบพลังงาน" เข้าสู่ระบบอิเล็กทรอนิกส์แรงดันต่ำ นี่คือเทคนิคพื้นฐานที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับการป้องกันฟ้าผ่า การควบคุมแรงดันไฟฟ้าเกิน และการป้องกันการรบกวน

ในทางตรงกันข้าม การต่อกราวด์หลายจุดนำมาซึ่งการรบกวนศักยภาพกราวด์ แรงดันไฟฟ้าเกินจากระบบพลังงาน และแรงดันฟ้าผ่าที่กลับมา กรณีจริงจำนวนมากในวิศวกรรมความปลอดภัยได้ยืนยันว่าการต่อกราวด์หลายจุดนำไปสู่การทำลายอุปกรณ์ความปลอดภัยและการป้องกันฟ้าผ่า

"การต่อกราวด์จุดเดียว" ในระบบความปลอดภัยไม่เพียงแค่เข้ากันได้กับการป้องกันฟ้าผ่าที่เหนี่ยวนำ แต่ยังเป็นหลักการพื้นฐานและเงื่อนไขสำคัญสำหรับการออกแบบการป้องกันฟ้าผ่าที่เหมาะสมในระบบดังกล่าว

การโดนฟ้าผ่าโดยตรงไม่ควรพึ่งพาการต่อกราวด์ส่วนใดของระบบในการปล่อยกระแสไฟฟ้า การป้องกันฟ้าผ่าที่เหนี่ยวนำต้องการวงจรป้องกันเพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำที่พอร์ตอุปกรณ์ให้ต่ำกว่า "แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ปลอดภัย" ของอุปกรณ์ เหล่านี้วงจรป้องกันไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับโลก

ด้วย "การต่อกราวด์จุดเดียว" ระบบทั้งหมดลอยอยู่ที่ศักยภาพเดียวกับจุดต่อกราวด์ การสร้างการต่อกราวด์หลายจุดโดยพยายามทำให้ "ศักยภาพเท่ากัน" เป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้ทั้งในทางทฤษฎีและปฏิบัติสำหรับระบบข้อมูลที่ครอบคลุมพื้นที่กว้าง

การยึดตามหลักการการออกแบบความปลอดภัย "การต่อกราวด์จุดเดียว" ช่วยหลีกเลี่ยงการถูกหลอกโดยความเชื่อที่ว่า "การป้องกันฟ้าผ่าโดยการต่อกราวด์" และป้องกันการลงทุนที่ไม่จำเป็นในระบบต่อกราวด์ที่ซับซ้อนเกินไป