接地と UPS に関する誤解。スキーム、説明

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接地と UPS に関する誤解。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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最近、電子機器の普及、ネットワーク技術の急速な発展、電子商取引、この分野における毎年の売上高の増加により、ロシア市場ではコンピュータ機器による財務的およびイメージ的損失を認識する企業が増加しています。障害が非常に目立つようになっており、問題なく動作することを保証することが最優先事項の XNUMX つとなっています。

ロンドンビジネススクールと IT コンサルタント会社 Connect が実施した調査によると、テクノロジーの混乱により、世界中の企業は毎年 48 億ドルの直接損失を被っていることがわかりました /1/。

このようなデバイスの適切なレベルのパフォーマンスとノイズ耐性を確保するには、正確に何を行う必要があるのか、またどのような技術的ソリューションを実装する必要があるのかという当然の疑問が生じます。我が国では、ビジネスのほぼすべての分野に情報技術が急速に導入されたため、建物のエンジニアリングシステムにサービスを提供する人員は、状況のこのような急速な変化に対応する準備ができていなかったので、新たに発生した問題に対する「簡単な解決策」はすぐに得られませんでした。見つかった。無停電電源装置（UPS）の導入が進んでおり、コンピュータやネットワーク機器の「クリーンアースシステム」の開発・設置も進められています。残念ながら、そのような技術的対策は、割り当てられたタスクを解決できないだけでなく、ほとんどの場合、逆効果をもたらします。言い換えれば、ロシアの専門家が外国人の同僚から借用した技術的解決策は、必要ではあるが十分とは程遠く、したがって、トラブルのない運用という観点からは誤りであるだけでなく、危険であることが判明することが多いということだ。電気および火災の安全性確保の観点）。

UPS に関する誤解

無停電電源装置の設置に関する主な誤解は、同様の関連デバイスを市場に提供しているほとんどのロシア企業が説いている概念に帰着します。一般に、この概念は要約すると、UPS は電気システムに存在するすべての問題と将来起こり得る問題を「救済する」ということになります。この点に関して、製造されるデバイスの絶え間ない技術的改良にもかかわらず、無停電電源装置の主な機能は、電源の長時間の中断から機器を保護することであることを思い出す必要があります。同時に、無停電電源システムの前に設定される主な課題は、データの安全性、機器の安全性、およびダウンタイムに対する保護の保証を意味する、結果として得られる信頼性です。

モスクワの多くのオフィスビルでの無停電電源装置システムの検査の実施と、このテーマに関する国際規格および規制文書 (IEC、IEEE、ANSI、IEC) は、割り当てられたすべてのタスクを達成するには、次のことを行う必要があることを示しています。建物の電力供給システムの全面的な検査を行うために必要です。必須の標準チェックに加えて、絶縁抵抗、フェーズゼロループ抵抗、サーキットブレーカーの機能のチェック、接地システムの実装に誤りがないか建物の電気設備を検査する必要があります（これは、事故の発生につながります）。漏れ電流の監視）、電圧と電流の長期監視を実行するだけでなく、既存の雷保護システムと雷および開閉過電圧保護システムを分析します。

それはなんのためですか？まず、建物の電源システムに漏れ電流が存在すると、コンピュータビデオモニタの画像の歪み、機器の誤動作、ネットワーク経由でのデータ送信時の情報の損失が発生します。第 XNUMX に、特定の状況下 (直接および/または遠隔落雷の結果) で誤って実装された雷保護およびサージ保護システムは、ほぼ確実に電子機器の物理的故障につながります。

私たちの実務では、オフィスビルに設置され、重要な電力消費者のグループに電力を供給している無停電電源装置が頻繁かつ不当にバッテリーからの電力に切り替わるというケースがありました。 UPS の供給電圧を長期間監視した結果、標準からの大きな逸脱は見られませんでした。さらに、保護接地および接地システムの検討が行われました。

検査中に、上記のシステムの実装において重大なエラーが特定されましたが、それらが削除され、国内外の規制文書の要件に準拠した後、無停電電源装置をバッテリーに頻繁に切り替える回数が急激に減少しました。これに基づいて、最新の中出力および高出力 UPS は、上記のすべての要因がすべての電子システムおよび機器に必要な信頼性に直接的または間接的に影響を与えるため、次のような原因によって引き起こされる、動作接地システムと保護接地システムの間の電圧の増加および変化に非常に敏感であると結論付けることができます。あらゆる技術的手段を完了した後にのみ、無停電電源システムを開発し、建物に設置されている負荷の性質と電力に応じて、特定の種類の UPS の設置を決定することが賢明であると主張できます。、また、必要なレベルの信頼性を確保することに準拠しています。

グラウンディングに関する神話

信頼性を確保するための追加手段である無停電電源装置とは異なり、接地は主に人を感電から保護する機能を果たし、建物や構造物の火災安全性も確保します。最近では、コンピュータ機器、情報ネットワーク、通信システムが正常に機能するには、建物の一般的な保護接地システムから分離された、別個の「純粋な」接地を使用する必要があることがますます示唆されています。しかし、これらの解決策の導入は誤って電子機器の故障につながるだけでなく、場合によっては人々の健康や生命に危険をもたらします。

この通説を払拭するために、簡単な状況を考えてみましょう。どの部屋でもコンピュータ機器を接地するために、「クリーンな」接地システムが設置されていると仮定しましょう。コンピュータ機器、ネットワーク、その他のデバイスのすべての金属ケースは、建物の保護接地システムには接続されていない専用の接地ループに接続されています (図 1)。

米。 1. コンピュータ機器で専用のグランドループを使用することは非常に危険です (クリックして拡大)

この図は、デバイスへの入力にあるネットワークフィルタのコンデンサの故障によって生じる、コンピュータに電力を供給する相導体とそのケースの間の短絡 (短絡) 時の電流経路を示しています。短絡電流の戻り経路は、建物の一般保護接地回路 (TP) と「コンピュータの接地」の 4 つの回路を通過します。変電所 (TS) の接地ループの抵抗は通常 10 オーム以下で、「純粋な」接地の抵抗は約 XNUMX オームです。

したがって、機器に 220 V の電圧が供給されている場合、損傷したラインを流れる最大短絡電流は次のようになります。

この電流は、損傷した回線に設置されている回路ブレーカーをトリップさせるのに十分ではありません。定格電流 16 A のサーキットブレーカーがラインに設置されている場合、短絡電流を迅速にオフにするために、電磁リリースが動作する必要があり、その設定値は 45 ～ 100 A 以上の範囲にあります。

したがって、15,7 Aの電流が流れている場合、保護装置は、自身を流れる電流が電源システムの緊急事態の結果であることを単に「理解せず」、損傷したラインを切断しません。このような電気機器の本体に人が触れると、通電され、さらに、機器の小さな断面積の接続ワイヤやインターフェイス要素が激しく加熱されます。ネットワークケーブルのケースとシールドの電位差により発熱し、電流が流れ、故障や火災の原因となることがあります。

機器本体に発生する電位は以下のように簡単に計算できます。

したがって、人が体に触れると、157V に等しい電位差が生じ、人体に電流が流れます (抵抗は平均 1 kΩ)。

電気ショックは多くの要因（神経系の状態、皮膚の状態など）に依存しますが、それでも計算から明らかなように、解放されていない電流が 20 ～ 30 mA /7/ の場合、人体に流れる 155 mA は致命的です。

同時に、すべての規格に準拠し、安全で電子機器の筐体と近くの接地対象物との間の電位差を軽減し、機器の安定した動作を保証する接地方法もあります。主な考え方は、機器のすべての接地部品、中性保護導体、金属通信パイプライン、建物フレームの金属部品、集中換気および空調システムの金属部品、避雷システムの接地装置、作業用接地の接地導体、電気通信およびネットワークケーブルの金属シースは、主要な電位等化システムに組み込む必要があります (図 2)。主電位均等化システムに接続するには、指定されたすべての部品を主接地バス /3/ に接続する必要があります。

接地とUPSに関する神話
米。 2. 安全接地システム

この協定により、緊急モードで接地システムを通る電流の流れから生じる干渉が最小限に抑えられ、それによって機器の信頼性の高い動作と人々の安全が確保されます。この場合、損傷したラインにはかなり大きな電流が流れます(フェーズゼロループの抵抗によって決まります)。これにより、回路ブレーカーの電磁解放によって損傷したラインがすぐに切断され、そのために流れる電流が増加します。接地システムを介した短時間の接地は均一に広がり、電位均等化システムの存在により干渉が発生することはありません。

通常の動作中は接地システムに電流が流れてはいけないことに注意してください。ただし、接地システムにはいくつかの干渉源が考えられます。これらは、直接および/または遠隔落雷によって引き起こされる過電圧、および電源システムのスイッチングであり、さらに、測定回路やリレーの回路に損傷が発生する可能性があります。保護と自動化。また、建物の金属構造物やパイプラインの漏れ電流を過小評価しないでください。壁に沿ってケーブル線が通っている部屋、天井裏、または床下にコンピュータが設置されており、磁界レベルの上昇を引き起こす漏洩電流が発生する場合、モニター上の画像が著しく歪む可能性があります（「浮き」または「浮遊」または「浮き」）。「震える」）。

画像がさまざまな色合いの色の斑点で覆われている場合があり、画像が数秒間完全または部分的に消えて再び表示される場合があります。当然のことながら、そのようなモニターの後ろで作業することは不可能であり、有害です。建物の PE システム、つまりコンピュータのインターフェースやネットワークケーブルの保護スクリーンを流れる電流は、コンピュータネットワークの障害やフリーズ、および他のオフィスや電子機器の正常な動作の不可能を引き起こす可能性があります。このような問題は、コンピュータ機器の基準電位システムである保護接地システムの電位の変化によって発生します。

さらに、直接および/または遠隔落雷によって引き起こされる過電圧、および電源システムのスイッチングによって、建物の基準電位システムを流れる干渉が発生する可能性があります。これらの干渉はさまざまな周波数(数 Hz から数十 MHz)を持っています。したがって、単一点原理に基づいて作成された接地システム (図 2) では、保護導体の共振現象によって引き起こされる重大な干渉が発生する可能性があります。

高周波干渉を抑制するために、主保護接地システムを、実用的な（機能的な）接地を設置することによって補うことができます。ただし、機能接地は機器の動作を保証するためにのみ機能し、電気的な安全性を保証するものではないことに留意する必要があります。したがって、作業用接地を唯一の接地システムとして使用することは固く禁止されています。

文学

Weekly "Computerworld"、#01、2003 // オープンシステム出版社。
電気設備に関する規則。第 7 版。セクション 6、セクション 7、第 7.1 章、第 7.2 章、M.、出版社 NC ENAS 1999。
電気設備に関する規則。第 7 版。セクション 1、セクション 7、第 1.1、1.2、1.7、1.9、7.5、7.6、7.10 M.、出版社 NC ENAS 2002。
電気設備に関する規則。第 6 版。M.、ロシアのグラウゴセネルゴナゾール、1998 年。
IEEE規格1100-1999、電子機器への電力供給と接地に関する IEEE 推奨実践法 (IEEE エメラルドブック)。
マノイロフ V.E. 電気安全の基本。 M.: Energoatomizdat、1991、480 p。

出版物: cxem.net

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