Принципы исполнения систем заземления для обеспечения ЭМС

Материал из Руководство по устройству электроустановок

Перейти к: навигация , поиск
Общие правила проектирования электроустановок
Подключение к распределительной сети высокого напряжения
Подключение к низковольтной распределительной сети
Руководство по выбору архитектуры сети высокого и низкого напряжения
Распределение в системах низкого напряжения
Защита от поражения электрическим током
Выбор сечения и защита проводников
Низковольтная распределительная аппаратура
Защита от перенапряжений в низковольтных сетях
Энергоэффективность в электрических сетях
Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник
Управление гармониками
Особые источники питания и нагрузки
Электроустановки жилых помещений и коттеджей
Электромагнитная совместимость (ЭМС)

В данном разделе рассмотрены вопросы заземления и эквипотенциального соединения устройств обработки информации и других аналогичных устройств, электрически связанных между собой, для обмена сигналами.

Системы заземления предназначены для выполнения нескольких функций. Они могут функционировать отдельно или вместе и обеспечивать одну или несколько следующих функций:

  • защиту людей от поражения электрическим током;
  • защиту оборудования от повреждения электрическим током;
  • нулевая точка отсчета потенциала для слаботочных сигналов;
  • обеспечение требуемого уровня электромагнитной совместимости.

Система заземления обычно проектируется и устанавливается с целью обеспечить низкое сопротивление, способное отводить токи короткого замыкания и высокочастотные токи от электронных устройств и систем. Существуют различные системы заземления, и для некоторых из них требуется соблюдение специальных условий. Эти условия не всегда выполняются в типичных электроустановках. Представленные в данном разделе рекомендации предназначены именно для таких электроустановок.

Правильно выполненная система заземления и уравнивания потенциалов значительно улучшает электромагнитную совместимость и обеспечивает:

  • улучшенную электромагнитную совместимость компьтерных и иных систем;
  • соответствие требованиям электромагнитной совместимости директивы EEC 89/336 (излучение помех и устойчивость к помехам);
  • возможность надежной работы различного электрооборудования;
  • высокий уровень систем безопасности и контроля доступа, а также надежность и/или эксплуатационную готовность системы.

В настоящее время признано, что использование независимых заземлителей, каждый их которых обслуживает отдельную сеть заземления, не только неприемлемо с точки зрения обеспечения электромагнитной совместимости, но и представляет серьезную угрозу для безопасности. Действующие в некоторых странах строительные нормы и правила запрещают применение таких систем.

Использование отдельной «чистой» системы заземления для электронного оборудования и «грязной» системы заземления для силового оборудования не рекомендуется с точки зрения обеспечения требуемой электромагнитной совместимости, даже если используется один заземлитель (рис. Q3 и рис. Q4). При разряде молнии в электроустановке возникнут высокочастотные возмущения, ток короткого замыкания и переходные токи. Возникшие в результате этого переходные напряжения приведут к повреждению или выходу электроустановки из строя. Если монтажные работы и работы по техническому обслуживанию проводятся должным образом, применение такого подхода допускается (для промышленной частоты 50 Гц), но обычно он неприемлем с точки зрения обеспечения электромагнитной совместимости и не рекомендуется для основного применения.


Рис Q03.jpg


Рис. Q3 : Применение независимых заземляющих электродов обычно неприемлемо с точки зрения безопасности и обеспечения электромагнитной совместимости



Рис Q04.jpg


Рис. Q4 : Электроустановка с одним заземляющим электродом


Рекомендуемое количество заземлителей - два или три (рис. Q5). Такой подход обеспечивает безопасность и электромагнитную совместимость. Это не исключает и другие конфигурации, которые допускаются, если гарантировано надлежащее обслуживание.


Рис Q05.jpg



Рис. Q5 : Электроустановка с несколькими соединенными между собой заземляющими электродами



В типовой электроустановке для многоэтажного здания каждый этаж должен иметь собственную сеть заземления (обычно в виде сетки), и все сетки должны быть соединены между собой и присоединены к заземлителю. Для обеспечения защиты от обрыва одного из проводников (чтобы ни одна из секций сети заземления не оказалась отсоединенной) требуются не менее двух соединений (избыточное резервирование).

На практике для получения более равномерного распределения токов используется более двух соединений. Это сглаживает различия в потенциалах и общем сопротивлении между различными этажами здания.

Параллельные контуры тока имеют разные резонансные частоты. Если один из контуров имеет большое сопротивление, то он наверняка шунтируется другим контуром, имеющим другую резонансную частоту. В целом, в широком спектре частот (от десятков герц до мегагерц) наличие большого количества контуров приводит к системе с низким полным сопротивлением (рис. Q6).

Каждое помещение в здании должно иметь проводники системы заземления для эквипотенциального соединения устройств, систем, кабелепроводов и конструкций. Эту систему можно усилить с помощью металлических труб, лотков, опор, подставок и др. В специальных случаях, например, в аппаратных серверных или в компьютерных помещениях, для выравнивания потенциалов при соединении устройств коммуникационными кабелями можно усилить существующую сеть заземления дополнительными заземляющими проводниками или шинами и создать специальную зону (рис. Q6).


Рис Q06.jpg


Рис. Q6 : Каждый этаж имеет свою сетку заземления, и эти сетки соединены между собой в нескольких точках. Некоторые сетки цокольного этажа усилены для создания специальной зоны