Ang "Single-Point Grounding" Principle para sa disenyo ng seguridad ng sistema

1. Konseptong Pampangunahin ng "Single-Point Grounding"

Ang single-point grounding ay tumutukoy sa isang pagkakayari kung saan ang pangunahing host ng sistema ay konektado sa lupa sa iisang punto lamang, habang ang lahat ng malalayong mga aparato—kabilang ang mga kamera at iba pang kagamitan—ay dapat na manatili sa elektikal na inisolado mula sa lupa. Sa partikular, ang "single-point grounding" ay nangangahulugan na para sa anumang "sistema" kung saan ang mga komponente ay direktang konektado ng elektrikal, ang sentral na punto ng pagsasama (o ang pangunahing host ng sistema o host ng subsystem) ay dapat na lupa sa iisang punto lamang.

Halimbawa, sa isang sistema ng optical fiber transmission: ang mga multi-channel optical transmitters sa front-end ay gumaganap bilang mga host ng subsystem. Ang kanilang mga enclosure ay lupa sa iisang punto sa lupa, habang ang lahat ng mga kamera na konektado sa mga optical transmitters na ito gamit ang mga cable ay dapat na manatili sa inisolado mula sa lupa. Ito ang bumubuo ng "single-point grounding" para sa isang sistema na may direktang koneksyon ng elektrikal. Ang paglupa ng back-end main system host ay hindi maaaring palitan ito, dahil ang optical fiber ay nagbibigay ng electrical isolation sa pagitan ng dalawang dulo.

2. Mga Kahilingan sa Engineering para sa "Single-Point Grounding"

Ang pangunahing host ay dapat na lupa sa iisang punto, at ang lahat ng malalayong kagamitan sa sistema ay dapat na manatili sa floating relative sa lupa. Ang mga electrostatic charges na lumilikha sa loob ng sistema ay idine-discharge sa pamamagitan ng grounding point ng host, na pinapanatili ang static equipotentiality sa lupa upang matiyak ang kaligtasan sa operasyon.

Pagkatapos ng pag-implementa ng single-point grounding, ang "ground potential" ng sistema ay tumutukoy sa potential ng sistema relative sa zero potential ng lupa—partikular, ang potential sa grounding point ng sistema.

Sa mga forum ng industriya ng seguridad, ang ilang tinatawag na "mga propesyonal sa lightning protection" ay naglarawan ng lightning-induced electromotive forces (EMF) sa mga cable gamit ang mga termino tulad ng "overvoltage" o "high potential," na nagsasabing ang "paglupa ng surge protectors sa parehong dulo ng cable ay maaaring clamp ang parehong dulo sa parehong potential."

Gayunpaman, ang mataas na frequency analysis ay nagpapakita na para sa alternating induced EMF sa mga cable, kahit na ang grounding resistance ng surge protector ay zero at ang ground potentials sa parehong dulo ay pantay, ang clamping voltages ng voltage-limiting surge protectors sa parehong dulo ay lagi na "pantay sa magnitude pero magkasalungat sa polarity." Walang tunay na kondisyong equipotential. Bukod dito, ang "discharge path to ground" ay kasama ang kabuuang AC/DC impedance ng cable at ng mga grounding conductors, pati na rin ang grounding resistance mismo. Ang ideya ng "effective diversion of lightning current" sa mga pagkakayari na ito ay isang ilusyon lamang.

Ang lightning-induced EMF ay walang kaugnayan sa lupa; walang isyu ng pag-discharge ng current sa lupa. Ang "single-point grounding" ay tanging para sa pag-dissipate ng mga electrostatic charges sa loob ng sistema, kaya hindi ito nangangailangan ng mababang grounding resistance o isang dedikadong grounding grid. Ito ay lubhang iba sa tradisyunal na grounding ng lightning rod, power system grounding, o surge protector grounding na disenyo para sa pag-handle ng malaking current. Sapat na ang isang simpleng koneksyon gamit ang ordinaryong wire sa building rebar o water pipe.

3. Analisis ng Katwiran ng "Single-Point Grounding"

Ang "single-point grounding" ay nagwawala sa lahat ng ground loops, na epektibong nakakablock ng mga daan ng pagpasok para sa "lightning-induced ground potential" at "power grid ground potential" sa mga low-voltage electronic systems. Ito ang pinakaepektibong pundamental na teknika para sa lightning protection, surge suppression, at interference prevention.

Kabaligtaran nito, ang multi-point grounding ay nagdudulot ng ground potential interference, power grid surges, at lightning back-flash voltages. Maraming real-world cases sa security engineering ang nagpatotoo na ang multi-point grounding ay nagresulta sa pagkasira ng mga kagamitan ng seguridad at lightning protection devices.

Ang "single-point grounding" sa mga sistema ng seguridad ay hindi lamang compatible sa proteksyon laban sa induced lightning—ito ay, sa katunayan, isang pundamental na prinsipyong at mahalagang prerequisite para sa tamang disenyo ng lightning protection sa mga sistema na ito.

Ang direct lightning strikes ay hindi at hindi dapat umasa sa anumang bahagi ng sistema na grounded upang makapag-discharge. Ang proteksyon laban sa induced lightning lamang ang nangangailangan ng protective circuits upang supress ang induced voltage sa mga port ng kagamitan sa isang lebel na mas mababa sa "maximum safe voltage" ng kagamitan. Ang mga protective circuits na ito ay hindi nangangailangan ng koneksyon sa lupa.

Sa "single-point grounding," ang buong sistema ay floating sa parehong potential ng grounding point. Ang artificial na paglikha ng multi-point grounding habang sinusubukan na makamit ang "equipotential bonding" ay teoretikal at praktikal na hindi maaabot para sa mga wide-area information systems.

Ang pagsumunod sa "single-point grounding" safety design principle ay tumutulong upang maiwasan ang pagkakamali sa mito ng "grounding-based lightning protection" at maiwasan ang hindi kinakailangang investment sa mga sobrang complex na grounding systems.