|
|
  |
Главная страница / Архитектура отрасли МИФЫ О ЗАЗЕМЛЕНИИ И UPSИсследование, проведенное Лондонской школой бизнеса совместно с компанией Connect, предоставляющей консалтинговые услуги в области ИТ, установило, что прямые потери компаний по всему миру, связанные со сбоями в работе технологий, составляют ежегодно 48 млрд долл. [1]. Возникает резонный вопрос: какие технические решения необходимо реализовать, чтобы обеспечить должный уровень работоспособности и помехоустойчивости компьютерного оборудования. В нашей стране из-за стремительного внедрения информационных технологий практически во все сферы бизнеса персонал, обслуживающий инженерные системы зданий, оказался неготовым к столь быстрому изменению ситуации, и довольно скоро были найдены «простые решения» возникающих проблем. Повсеместно внедряются источники бесперебойного питания (UPS), выполняются работы по разработке и монтажу «чистой системы заземления» для компьютерного и сетевого оборудования. К сожалению, подобные технические мероприятия не только не решают возложенных на них задач, но и в большинстве случаев приводят к обратному эффекту. Иными словами, позаимствованные российскими специалистами у зарубежных коллег технические решения являются необходимыми, но далеко не достаточными. Зачастую они оказываются ошибочными (с точки зрения безаварийной работы) и, более того, опасными (с точки зрения обеспечения электро- и пожаробезопасности). Заблуждения относительно UPS Основное заблуждение по поводу установки источников бесперебойного питания основано на концепции, которую проповедуют большинство российских компаний, предлагающих подобные устройства. Эта концепция сводится к утверждению, что UPS спасает от всех существующих и возможных проблем в системе электроснабжения. Однако не стоит забывать, что, несмотря на постоянное техническое совершенствование выпускаемых устройств, основная функция источников бесперебойного питания заключается в защите оборудования от длительных перерывов в электроснабжении. А главной задачей систем бесперебойного питания является результирующая надежность, подразумевающая гарантию сохранности данных и оборудования, а также защиту от простоев в работе. Проверка систем бесперебойного электропитания ряда офисных зданий г. Москвы, а также международные стандарты и нормативная документация по этой тематике (МЭК, IEEE, ANSI, IEC) показывают, что для решения поставленных задач необходимо провести полномасштабное обследование системы электроснабжения здания. Кроме обязательных стандартных проверок – сопротивления изоляции, сопротивления петли фаза-ноль, работоспособности автоматических выключателей необходимо обследовать электроустановку здания на наличие ошибок в выполнении системы заземления (что приводит к возникновению токов утечки), а также выполнить длительный мониторинг напряжений и токов, проанализировать существующие системы молниезащиты и защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений. Для чего это нужно? Во-первых, наличие токо к искажению изображения на видеомониторах компьютеров, сбоям в работе оборудования и потере информации при передаче данных по сети. Во-вторых, неправильно выполненные системы молниезащиты и защиты от перенапряжений при определенном стечении обстоятельств (в результате прямого и/или удаленного удара молнии) практически гарантированно приводят к физическому выходу из строя электронного оборудования. В нашей практике имел место случай, когда источник бесперебойного питания, установленный в офисном здании и питающий группу ответственных электропотребителей, часто и необоснованно переходил на питание от аккумуляторных батарей. Длительный мониторинг питающего UPS напряжения не показал каких-либо значительных отклонений от нормы. Кроме того, было проведено обследование систем защитного зануления и заземления. В ходе проверки были выявлены грубые ошибки в выполнении вышеуказанных систем, после их устранения и приведения в соответствие с требованиями отечественной и международной нормативной документации количество частых переключений источников бесперебойного питания на аккумуляторные батареи резко снизилось. Исходя из этого можно сделать вывод о высокой чувствительности современных UPS средней и большой мощности к повышенному и изменяющемуся напряжению между системами рабочего и защитного заземления, вызванному протеканием токов по РЕ-проводникам источника бесперебойного питания. Перечисленные факторы прямо или косвенно влияют на надежность оборудования, поэтому разрабатывать систему бесперебойного питания и принимать решение об установке тех или иных типов UPS в зависимости от характера и мощности установленных нагрузок здания, а также необходимого уровня целесообразно только после выполнения всего комплекса технических мероприятий. «Чистое» и «грязное» заземление В отличие от систем бесперебойного электропитания, являющихся дополнительным средством обеспечения надежности, заземление выполняет прежде всего функции защиты людей от поражения электрическим током, обеспечивает пожаробезопасность зданий и сооружений. Сейчас все чаще выдвигаются предположения, что для нормального функционирования компьютерной техники, информационных сетей и систем связи необходимо применять отдельное, «чистое» заземление, изолированное от общей системы защитного заземления здания. Однако подобные решения не только выводят из строя электронные устройства, но и порой опасны для здоровья и жизни людей. Рассмотрим простую ситуацию. Допустим, что для заземления компьютерной техники в каком-либо помещении была выполнена «чистая» система заземления, т. е. все металлические корпуса компьютерной техники, сетевых и прочих устройств присоединены к выделенному контуру заземления, не связанному с системой защитного заземления здания (рис.1). Рис. 1 иллюстрирует путь тока при коротком замыкании (КЗ) между фазным проводником, питающим компьютер, и его корпусом, которое возникает вследствие пробоя кондей путь тока КЗ будет проходить через два контура: общий контур защитного заземления здания (ТП) и «компьютерное заземление». Сопротивление контура заземления трансформаторной подстанции (ТП) обычно составляет не более 4 Ом, сопротивление «чистого» заземления – 10 Ом. Поэтому при питании оборудования напряжением 220 В максимальный ток КЗ, протекающий по поврежденной линии, составит: I =220/(4+10) =15,7 A. Этого тока будет недостаточно для срабатывания автоматического выключателя, установленного на поврежденной линии. Если на линии установлен автоматический выключатель с номинальным током 16 А, то для быстрого отключения тока короткого замыкания должен сработать электромагнитный расцепитель, величина уставки которого находится в пределах от 45 до 100 А. Следовательно, при протекании тока величиной 15,7 А устройство защиты просто «не поймет», что протекающий по нему ток является результатом аварийной ситуации в системе электроснабжения и не отключит поврежденную линию. При прикосновении к корпусу такого электрооборудования люди попадают под напряжение, кроме того, небольшие по сечению соединительные провода и интерфейсные элементы оборудования будут интенсивно нагреваться из-за разности потенциалов между корпусом и экранами сетевых кабелей. Следовательно, по ним будет протекать ток, что может привести к выходу их из строя и возгоранию. Потенциал, который будет возникать на корпусе оборудования, нетрудно подсчитать: j = 15,7 • 10 = 157 B, Таким образом, при касании человеком корпуса возникнет разность потенциалов, равная 157В, и через человека (сопротивление которого в среднем равно 1 кОм) будет протекать ток I =157/(1000+10) =155 mA. Хотя поражение электрическим током зависит от множества факторов (состояния нервной системы, кожи и т. д.), тем не менее, расчеты показывают, что при неотпускающем токе 20–30 мА [7] протекающий через тело человека ток в 155 мА смертелен. Существуют методы выполнения заземления, которые соответствуют всем нормам, уменьшают разность потенциалов между корпусами электронного оборудования и близко расположенными заземленными объектами, являются безопасными и обеспечивают стабильную работу оборудования. Главная идея заключается в том, что все заземляемые части оборудования, нулевые защитные проводники, металлические трубопроводы коммуникаций, металлические части каркаса здания, металлические части централизованных систем вентиляции и кондиционирования, заземляющие устройства системы молниезащиты, проводники рабочего заземления, металлические оболочки телекоммуникационных и сетевых кабелей объединяются в основную систему уравнивания потенциалов (рис. 2). Для связи с основной системой уравнивания потенциалов все указанные части присоединяются к главной заземляющей шине [3]. Это минимизирует помехи, возникающие от протекания токов по системе заземления в аварийных режимах, обеспечивая тлучае по поврежденной линии будет протекать существенно больший ток (определяемый сопротивлением петли «фаза-ноль»), что позволит электромагнитному расцепителю автоматического выключателя быстро отключить поврежденную линию, а ток, протекающий за это короткое время по системе заземления, равномерно растечется и не вызовет появления помех. Напомним, что по системе заземления в нормальном режиме работы не должно протекать никаких токов. Тем не менее имеется несколько источников вероятного появления помех в системе заземления: перенапряжения, вызванные прямыми и/или удаленными ударами молнии, а также коммутациями в системе электроснабжения; повреждения в измерительных цепях и цепях релейной защиты и автоматики и т. д. Не стоит также недооценивать токи утечки на металлоконструкции и трубопроводы здания. Если компьютер находится в помещении, по стенам, за потолком или под полом которого проходят кабельные линии с токами утечки, вызывающими повышенный уровень магнитного поля, то изображение на мониторе может заметно искажаться («плыть» или «дрожать»). Известны случаи, когда картинка покрывается цветными пятнами различных оттенков, а иногда полностью или частично пропадает на несколько секунд и появляется вновь. Естественно, работать за таким монитором невозможно и вредно. Протекание токов по системе РЕ здания, а значит, и по защитным экранам интерфейсных и сетевых кабелей компьютеров может вызывать сбои и зависания компьютерных сетей и невозможность нормальной работы другого офисного и электронного оборудования. Подобные проблемы возникают из-за изменения потенциала в системе защитного заземления, которая в свою очередь является системой опорного потенциала для компьютерной техники. Кроме того, перенапряжения, вызванные прямыми и/или удаленными ударами молний, а также коммутациями в системе электроснабжения, могут инициировать помехи, протекающие по системе опорного потенциала здания, эти помехи имеют разную частоту (от единиц герц до десятков мегагерц). В системе заземления, выполненной по одноточечному принципу (рис. 2), могут возникать значительные помехи, вызванные резонансными явлениями в защитных проводниках. Для подавления высокочастотных помех основную систему защитного заземления можно дополнять установкой рабочего (функционального) заземления. Однако необходимо помнить, что оно служит только для обеспечения работы оборудования, но ни в коем случае не для обеспечения электробезопасности. Поэтому использовать рабочее заземление без принятия специальных мер защиты от поражения электрическим током категорически запрещается [3]. Все вопросы по выполнению и установке рабочего заземления требуют отдельного рассмотрения, поэтому они будут подробно освещены в нашей следующей статье. Главная страница / Архитектура отрасли |