Принцип "Одноточкового заземлення" для безпечної розробки системи безпеки

1. Основні поняття "одної точки заземлення"

Одна точка заземлення вказує на конфігурацію, при якій головний системний хост під'єднаний до землі в одній єдиній точці, тоді як всі віддалені пристрої, включаючи камери та інше обладнання, повинні залишатися електрично ізольованими від землі. Зокрема, "одна точка заземлення" означає, що для будь-якої "системи", де компоненти прямо електрично з'єднані, центральна точка агрегації (тобто головний системний хост або підсистемний хост) повинна бути заземлена лише в одній точці.

Наприклад, у системі оптоволоконного передавання: передні багатоканальні оптичні передавачі виступають як підсистемні хости. Їхні корпуси заземлені в одній точці на землю, тоді як всі камери, підключені до цих оптичних передавачів кабелями, повинні залишатися ізольованими від землі. Це становить "одну точку заземлення" для системи з прямою електричною зв'язністю. Заземлення заднього головного системного хоста не може замінити це, оскільки оптоволоконний кабель забезпечує електричну ізоляцію між двома кінцями.

2. Інженерні вимоги до "однієї точки заземлення"

Головний хост повинен бути заземлений в одній точці, а всі віддалені пристрої в системі повинні залишатися плавучими відносно землі. Електростатичні заряди, що утворюються в системі, розряджуються через точку заземлення хоста, підтримуючи статичну еквіпотенціальність з землею, щоб забезпечити безпеку роботи.

Після впровадження одної точки заземлення, "заземлювальний потенціал" системи вказує на потенціал системи відносно нульового потенціалу землі—специфічно, потенціал в точці заземлення системи.

На форумах з питань безпеки, деякі так звані "професіональні захисники від гроз" описали грозовий електромоторний потенціал (EMF) на кабелях термінами, такими як "перевищена напруга" або "високий потенціал", стверджуючи, що "заземлення захисників від гроз на обох кінцях кабеля може зажати обидва кінці до одного потенціалу."

Проте аналіз високих частот показує, що для альтернативного викликаного EMF на кабелях, навіть якщо опір заземлення захисника дорівнює нулю, а заземлювальні потенціали на обох кінцях рівні, зажимні напруги обмежувачів напруги на обох кінцях завжди будуть "рівними за величиною, але протилежними за полярністю." Немає жодного справжнього еквіпотенціального стану. Більше того, "шлях відведення до землі" включає загальний AC/DC імпеданс кабелю та провідників заземлення, а також сам опір заземлення. Ідея "ефективного відведення грозового струму" в таких конфігураціях є лише ілюзією.

Грозовий EMF не пов'язаний з землею; немає проблеми з відведенням струму в землю. "Одна точка заземлення" призначена лише для розрядження електростатичних зарядів в системі, тому не потребує низького опору заземлення або спеціальної мережі заземлення. Вона кардинально відрізняється від традиційного заземлення грозоприймача, заземлення електроенергетичної системи або заземлення захисників від гроз, призначених для обробки великого струму. Просте з'єднання звичайним дротовим проводом з арматури будівлі або водопровідної труби достатньо.

3. Аналіз раціональності "однієї точки заземлення"

"Одна точка заземлення" усуває всі контури заземлення, ефективно блокуючи шляхи вторгнення "грозового заземлювального потенціалу" та "заземлювального потенціалу електроенергетичної мережі" в системи з низькою напругою. Це найефективніша основна техніка для захисту від гроз, пригнічення сургів та запобігання сполученням.

Наприклад, багатоточкове заземлення вводить інтерференцію заземлювального потенціалу, сурги електроенергетичної мережі та грозові напруги відбиття. Чимало реальних випадків в інженерії безпеки підтвердили, що багатоточкове заземлення призвело до знищення як обладнання безпеки, так і пристроїв захисту від гроз.

"Одна точка заземлення" в системах безпеки не тільки сумісна з захистом від індукованої грози—це, насправді, фундаментальний принцип та необхідна передумова правильного проектування захисту від гроз в таких системах.

Прямі ударі грози не повинні, і не мають залежати від заземлення будь-якої частини системи для відведення. Захист від індукованої грози вимагає лише захисних схем, щоб приглушити індуковану напругу на портах обладнання до рівня нижче "максимальної безпечного напруги" обладнання. Такі захисні схеми не потребують підключення до землі.

З "однією точкою заземлення" вся система плаває на одному потенціалі з точкою заземлення. Штучне створення багатоточкового заземлення, намагаючись досягти "еквіпотенціального з'єднання," теоретично та практично недоступне для широкорозташованих інформаційних систем.

Дотримання принципу безпеки "однієї точки заземлення" допомагає уникнути введення в оману міфом "заземлення-базованого захисту від гроз" та запобігає надмірним інвестиціям в надмірно складні системи заземлення.