Чистота против грязной земли
В этой статье мы подробно рассмотрели физику, связанную с явлением молнии, и то, как всплески из-за молниеносных ударов безопасно проводятся на землю с использованием системы молниезащиты, состоящей из воздушных концевых соединений, нисходящих проводников и заземляющих электродов.
Обе эти системы заземления по своей сути подвержены шумовому воздействию, поскольку в результате нагнетания импульсов и токов повреждения в землю происходит повышение напряжения проводящих частей, связанных с этими системами, относительно локальной массы земли.
Связывание изолированных, общих и интегрированных систем заземления в качестве средства защиты от перенапряжений (фото-кредит: radio2way.net)
Когда чувствительное электронное оборудование впервые появилось на рабочем месте, для производителей этого оборудования обычно требовалось (и получалось) отдельный изолированный заземляющий электрод сравнения, поскольку утверждалось, что подключение этих систем к строительной площадке повлияет на их работу из-за шум земли.
Таким образом, концепция «чистой» земли родилась в отличие от другой «грязной» почвы. Хотя это и дало решение проблемы шума, оно нарушило фундаментальное требование безопасности персонала.
На рисунке 1 ниже мы видим три разных типа заземления, каждый из которых изолирован от других: заземление энергосистемы, заземление молнии и «чистая» электронная земля.
Рисунок 1 - Изолированные системы заземления
В то время как это совершенно безупречно большую часть времени (когда не происходит разрядки молнии или сбоев системы электропитания), ситуация становится положительно опасной, когда происходит всплеск из-за молнии или сбоев.
Когда молния ударяет по зданию, он создает мгновенное высокое напряжение в заземляющих проводниках из-за быстрого времени нарастания разряда и индуктивности заземляющих проводов (что является исключительно функцией их длины).
Аналогичным образом, когда происходит сбой изоляции, поток значительного тока замыкания на землю вызывает заметное повышение напряжения в металлических деталях, подверженных этим ошибкам, и связанные с ними заземляющие проводники (ограниченные безопасными значениями потенциала касания, но все же возрастают), Поэтому, в то время как чистая земля, которая не развивает эти высокие потенциалы, остается при истинном потенциале земли, другие металлические детали или строительные конструкции или напольные покрытия в ее окрестностях могут принимать на себя большой потенциал, хотя и ненадолго, во время скачков напряжения и сбоев. Это означает, что между электронным заземлением и подключенным к нему оборудованием, а также землей здания или молниезащитой может возникнуть большой потенциал, что приводит к возникновению небезопасных ситуаций как для персонала, так и для оборудования, подключенного к «чистой земле» ».
Другая проблема с изолированной землей заключается в том, что сопротивление заземления системы, которая использует один или два электрода, намного выше, чем общая земля. Таким образом, сенсорный потенциал корпусов электронного оборудования в случае замыкания на землю в оборудовании может превышать безопасные пределы.
Поэтому ответ на эти проблемы заключается в объединении всех этих разных систем заземления (см. Рисунок 2).
Рисунок 2 - Системы заземления, приводимые в общий электрод
На рисунке 2 показаны все три системы заземления, привязанные к одной точке к земле.
Теоретически эта схема предотвратит дифференциальные потенциалы между разными основаниями. Но на практике такой общий заземляющий электрод будет иметь высокое значение импеданса, которое не может должным образом рассеять молниевые волны и вызовет чрезмерный рост потенциала в системе заземления относительно массы земли. Поэтому договоренность не имеет большого практического значения.
Рисунок 3 - Интегрированная система заземления
На рисунке 3 выше показана система с множеством точек заземления с различными типами электродов, соединенных вместе, чтобы образовать низкоомный путь заземления, который связывает все формы заземления внутри здания.
Это препятствует тому, чтобы система заземления находилась под опасным повышением потенциала по отношению к общей массе грунта, а также избегала дифференциальных напряжений между открытыми металлическими поверхностями здания и корпусами оборудования.
Пример всплеска из-за удара молнии
Именно этот тип системы установлен на любом современном объекте, чтобы обеспечить отсутствие опасных условий во время ударов молнии или замыканий на землю. Система заземления безопасно удаляет токи перенапряжения, вызванные различными устройствами защиты от перенапряжений, в путь заземления, когда в системе возникают скачки.
Таким образом, склеивание различных систем заземления является первым шагом на пути защиты чувствительного оборудования от перенапряжений.
Ссылка: практическое заземление, склеивание, защита и защита от перенапряжений Г. Виджаярагаван, Марк Браун и Малькольм Барнс (купите бумажную копию из Amazon)