А вы заземлились?

Даже при наличии базовых знаний о том, как прокладывать и терминировать широко используемые сейчас кабели, далеко не все знают, как правильно заземляются современные телекоммуникационные системы.

По мере развития кабельной отрасли все большему числу специалистов приходится заниматься установкой и обслуживанием новейших, усовершенствованных мультимедийных систем. Не многим удается полностью пройти программу обучения из-за неотложных дел на работе. А потому, даже при наличии базовых знаний о том, как прокладывать и терминировать широко используемые сейчас кабели, далеко не все осознают важность корректного соединения и заземления таких систем. Вне зависимости от того, идет ли речь о телекоммуникациях или локальных сетях, эти инфраструктуры для поддержки информационных технологий (ИТ) должны соответствовать требованиям и нормам, утвержденным уполномоченными организациями. Следует отметить, что местные органы могут потребовать выполнения более жестких требований, чем те, что определены, например, в NFPA-70/NEC, ввиду уникальности и специфичности местных условий.

При установке дополнительных кабелей или оборудования часто предполагается, что существующая система заземления вполне адекватна, или, возводя новое здание, строители, как правило, считают, что система заземления для силовой проводки вполне подойдет для систем ИТ. В каждом из подобных случаев такая необоснованная уверенность может привести к серьезному ухудшению характеристик и безопасности сети, а также к дополнительным затратам.

Мы хотели бы еще раз обратить внимание читателей на важность корректного заземления этих систем, хотя излагаемый в статье материал и не претендует на всеобъемлющее, детальное описание. Подрядчики и провайдеры услуг несут ответственность за выполнение требований общепринятых международных, федеральных, местных и других относящихся к сфере телекоммуникаций законов, стандартов или правил. В Соединенных Штатах документация по корректным способам соединения и заземления телекоммуникационной инфраструктуры определена, причем весьма подробно, в виде NFPA-70/NEC 2002, TIA/EIA-607 и TDMM Manual, подготовленном в BICSI. К сожалению, зачастую оказывается, что эти рекомендации либо игнорируются, либо считаются не столь важными по сравнению с требованиями в отношении других элементов кабельной системы; в то же время некорректно произведенное соединение и заземление могут привести к глобальным проблемам во всей сети. Подобные проблемы часто трудно диагностировать, особенно если в часы пик в структуре возникают значительные изменения в распределении нагрузки. Неожиданное ухудшение характеристик системы может также внезапно сменяться нормальной работой, а потому выяснить причину удается не всегда. Многие из таких фантомных сокращений производительности проистекают от некорректных методов заземления или низкого качества работы. Конечно, причины могут быть и иными, но проверка правильности системы заземления позволит значительно уменьшить непродуктивные траты времени на поиск несуществующих сбоев, особенно тех, которые возникают и исчезают необъяснимым образом.

ВОПРОСЫ

Естественно, в числе вопросов, связанных с системами соединения и заземления на первое место выступает безопасность, но есть и другие, не столь очевидные. Защита оборудования и собственности также требует серьезного внимания. Разработчики систем соединения и заземления должны оценить риск, связанный с ударами молнии, возможными повреждениями уязвимого электронного оборудования и различием в потенциалах «земли», которые могут быть опасны или, как минимум, ухудшить характеристики сети и привести к длительным, дорогостоящим простоям. К другим факторам, потенциально чреватым нежелательными эффектами, относятся случайный контакт с напряжением промышленной частоты или непреднамеренный «разрыв» проводников с низким сопротивлением, обеспечивающих соединение с «землей» (например, обрыв или отсоединение заземляющих проводников или соединителей) (см. Рисунок 1).

Хотя большинство специалистов по ИТ и конечных пользователей в первую очередь интересуют характеристики системы, все же следует помнить, что плохая проводка, некорректным образом заземленное или подключенное оборудование и проводники могут стать причиной гибели людей или поломки оборудования. Проводниками, в данном контексте, считаются любые металлические структуры или элементы, способные проводить напряжение/ток как преднамеренно, так и не преднамеренно. Одним словом, самое главное при заземлении и соединении — защита.

Подход к проектированию, при котором во главу угла ставится защита, должен стать существенной и неотъемлемой частью проекта на самых ранних этапах планирования. Как правило, подобная концепция требует меньших трудозатрат, и, как следствие, ее реализация окажется менее дорогой. Это особенно верно в случае крупных, сложных проектов, где простои обходятся недешево, а поиск и устранение неисправностей — дело весьма трудоемкое. В конечном итоге все это может потребовать дополнительных затрат на модификацию. Для тех, кто не знаком с возможностями и альтернативами при создании соответствующей архитектуры, настало время сформировать базу знаний и использовать ее совместно с коллегами. Тестирование и проверки показывают, что слишком многие системы не соответствуют установленным требованиям, а время уходит, учитывая, что кабели и оборудование добавляются ежедневно, и все больше людей подвергаются скрытой опасности. Нужно ли еще раз говорить о том, что выполнение требований стандартов — прекрасный способ добиться оптимальных характеристик системы и защитить сетевые устройства?

ИСТОЧНИКИ

Без сомнения, первое, с чего следует начать, — ознакомиться с новейшим изданием NEC 2002. Справочник NEC 2002 можно заказать непосредственно на сайте http://www.nfpacatalog.org. Он содержит кодекс в расширенном формате с наглядными диаграммами и цветными иллюстрациями. Издание 1999 г. существенно отличается от издания 2002 г. (NFPA/NEC обновляется каждые три года). NFPA также включает несколько других справочников, руководств и пособий, где рассмотрены минимальные требования к силовой проводке, заземлению и соединению как для дома, так и для офисных помещений (в том числе NFPA Electical Inspection Manual с таблицами для контрольных проверок, которые обеспечивают систематический подход, позволяющий гарантировать соответствие требованиям). Подрядчикам и провайдерам услуг настоятельно рекомендуется ознакомиться с этим ценным источником информации до того, как они приступят к монтированию системы заземления.

Еще один документ, который следует изучить проектировщикам систем, — «Требование к заземлению и соединению для телекоммуникаций в офисных зданиях» TIA/EIA-607 (Commercial Building Grounding and Bonding Requirements for Telecommunications), его можно получить в Global Engineering Documents (http://www.global.his.com). Существуют и другие обширные работы, иллюстрирующие и определяющие принятые в отрасли методы создания систем заземления: например, «Руководство по методам распределения телекоммуникаций» (Telecommunications Distribution Methods Manual, TDMM), доступное для заказа в BICSI (http://www.bicsi.org).

Очевидно, что при обилии имеющейся информации нет никаких резонных оправданий тому, что рекомендованные правила не выполняются. В этой связи возникает несколько очевидных вопросов. Когда проводилась проверка системы заземления и соединения в здании вашего офиса или в рамках вашего проекта? Когда эта система тестировалась? Каким образом осуществлялось тестирование? Можно ли получить результаты испытаний в печатном виде? Но важнее всего, чтобы специалисты в области проектирования и обслуживания телекоммуникационных систем могли утвердительно ответить на главный вопрос: «Действительно ли вы хорошо представляете себе основные принципы и методы соединения и заземления?»

Судя по беседам с участниками последней конференции BICSI в Орландо и по звонкам и письмам в редакцию Cabling Business Magazine, путаница в этом вопросе пока достаточно велика. Это крайне удивительно, поскольку на конференции было представлено огромное количество информации, и, как уже упоминалось выше, недостатка в печатных материалах тоже нет. К нам как-то обратились с просьбой опубликовать статью с полным описанием последовательности действий и фотографиями, чтобы наконец развеять таинственность вокруг процесса создания систем заземления. Очень хотелось бы удовлетворить эту просьбу, но материалы, в которых бы достаточно подробно рассматривался рабочий процесс, по своему формату и объему вполне способны соперничать с целым номером журнала. Во всяком случае, никто не в состоянии охватить почти неограниченное разнообразие одобренных методов, материалов, процедур и бесконечный список различий между требованиями местных органов.

Мы надеемся, что информация, приведенная в данной статье, убедит в необходимости приобретения адекватной и конкретной документации, и таким образом нам удастся удовлетворить высказанную просьбу и, как уже отмечалось ранее, подчеркнуть важность рассмотрения этих моментов при проектировании.

ОСНОВЫ

Для тех, кто работает с кабельной инфраструктурой, термин «земля» ассоциируется с медным кабелем как минимум #6 AWG в зеленой оплетке, подсоединяемым к шине, стойке, корпусу или другому оборудованию. Для большинства конечных пользователей он ассоциируетя с третьим штырьком на вилке, которая вставляется в соответствующую розетку. И то, и другое не совсем верно. Как правило, большинство профессиональных проектировщиков/подрядчиков и провайдеров услуг действительно предпринимают попытку спланировать и создать максимально лучшую систему заземления, но им не всегда хватает знаний для того, чтобы согласовать между собой все базовые требования. А во многих случаях они не имеют представления о том, как спланирована и проложена система электропроводки, в том числе та ее часть, которая отвечает за заземление и соединение. Очевидно, что нет единого решения, где бы были объединены многочисленные и разнообразные системы заземления и соединения (или хотя бы большинство из тех, что устанавливаются сейчас). И это не говоря о различиях в AWG, материалах, защищенности от грязи, видах тестов и тестового оборудования, типах конструкций зданий, оборудовании ввода, а также неисчислимом количестве типов заземлителей, наконечников, экзотермической сварки, и этот список практически бесконечен. Системы заземления и соединения имеют индивидуальную структуру, и точного алгоритма быть не может.

Чтобы понять основные принципы, необходимо проанализировать некоторые из апробированных моделей систем, которые предлагаются в качестве общего образца. На Рисунке 2 проиллюстрирован пример, взятый из TIA/EIA-607. Нужно ли говорить о том, что возможны некоторые отклонения в том, как эти принципы следует интерпретировать и применять. Более того, выбор конкретных документов будет зависеть от ряда привходящих обстоятельств, и конечно же архитектуру системы заземления необходимо согласовать с местными уполномоченными органами (см. врезку «Неполный список справочных материалов»).

Как и в случае с другими элементами конкретного проекта, первоначальная стоимость действительно адекватной архитектуры может оказаться несколько выше, но эти затраты, безусловно, окупятся при долговременном использовании, а также за счет сокращения усилий и затрат на диагностику ошибок, сбои в обслуживании или прерывание работы. Кроме того, правильно спроектированная система обеспечит защиту здоровья, пожарную и электрическую безопасность, будет способствовать сохранению крупных инвестиций в уязвимое электронное оборудование и сетевую проводку. Если параметры не соответствуют требованиям, изложенным в справочниках, кодексах и стандартах, упомянутых в данной статье, то для проектирования корректной системы заземления лучше всего обратиться к помощи квалифицированных специалистов. Проектные решения начинаются со службы ввода электрической сети (Electrical Entrance Facility) и проводника к заземляющему электроду (Grounding Electrode Conductor) и распространяются на все телекоммуникационное пространство и средства заземления. Корректная идентификация и разметка должны стать обязательным элементом архитектуры (см. Рисунки 2 и 3).

По мере того как все больше новых специалистов начинают заниматься информационными технологиями, обучение приобретает более важное значение. Недостаточно просто показать сотрудникам, как терминировать кабели Категории 5 или выше и использовать ручной тестер. Квалифицированный специалист должен знать не только базовые принципы и подходы, поскольку понимание корректных методик заземления и соединения может предотвратить появление периодических неисправностей в системе или уберечь оборудование от повреждений, но, что еще важнее, обеспечить безопасность людей.

Общие термины

Air Terminal (громоотвод) — наружные терминальные соединения и проводники (см. Рисунок 1 и NEC 250.106).

Bonding (заземление) — Bonded (заземленный) (по NEC) — постоянное соединение металлических элементов для формирования токопроводящих каналов, которые гарантируют непрерывность электрического тока и способны безопасным образом проводить любой возможный в данной системе ток.

Bonding Conductor for Telecommunications (заземляющий проводник для телекоммуникаций) (по TIA/EIA-607) — проводник, который соединяет телекоммуникационную заземляющую инфраструктуру с системой заземления сервисного (силового) оборудования.

Bonding Jumper (перемычка) (по NEC) — надежный проводник с требуемой токопроводимостью между металлическими элементами, между которыми должны существовать электрические соединения.

Entrance Facility (EF, служба ввода) (по TIA/EIA-607) — ввод в здание для кабелей сетевой службы, как частной, так и общедоступной (в том числе антенны), начиная от точки ввода в стену здания и заканчивая помещением или местом ввода.

Effectively Grounded (эффективно заземленные) (по TIA/EIA-607) — преднамеренно соединенные с землей через заземляющее соединение (или соединения) с очень низким сопротивлением и достаточной электропроводностью, что позволяет предотвратить рост напряжения, крайне опасный для подключенного оборудования или людей.

Effectively Grounded-Fault Current Path (эффективный, токопроводящий канал при замыкании на корпус) (по NEC) — преднамеренно созданный, постоянный токопроводящий канал с низким сопротивлением для передачи тока при условии замыкания на корпус от точки замыкания по кабельной системе к источнику электроэнергии.

Ground (заземление) (по TIA/EIA-607) — токопроводящее соединение, как преднамеренное, так и аварийное, между электрической цепью или оборудованием и землей или некоторым проводящим телом, которое служит в качестве земли.

Ground Fault (замыкание на корпус) (по NEC) — непреднамеренное, токопроводящее соединение незаземленного проводника электрической цепи с не проводящими в нормальном состоянии ток соединителями, металлическими корпусами, металлическими каналами для внутренней прокладки кабелей, металлическим оборудованием или землей.

Ground Fault Current Path (токопроводящий канал при замыкании на корпус) (по NEC) — токопроводящий канал от точки замыкания на корпус в кабельной системе через не проводящие в нормальном состоянии ток проводники, оборудование или землю к источнику электропитания.

Grounding Electrode System (система заземляющих электродов) (по TIA/EIA-607/NEC 2002) — электрод, как определено в ANSI/ NFPA 70 (NEC), статья 250.50 (детально определено в NEC 2002).

Grounding Electrode Conductor (проводник к заземляющему электроду) (по TIA/EIA-607) — проводник, используемый для соединения заземляющего электрода с заземляющим проводником оборудования либо с заземляющим проводником схемы сервисного оборудования или источника отдельной системы питания.

MGB (по TIA/EIA-607) Master Ground Bar — магистральная шина заземления,также называемая Main Grounding Busbar (главная заземляющая шина).

TMGB (по TIA/EIA-607) Telecommunications Main Grounding Busbar (главная заземляющая шина для телекоммуникаций) — шина, расположенная в удобном и доступном месте и соединенная с помощью заземляющего проводника для телекоммуникаций с заземленным (силовым) сервисным оборудованием (см. Рисунки 2 и 3).

TGB (по TIA/EIA-607) Telecommunications Grounding Busbar — заземляющая шина для телекоммуникаций (см. Рисунки 1 и 2).

TBB (по TIA/EIA-607) Telecommunications Bounding Backbone (заземляющая магистраль для телекоммуникций) — медный проводник, проложенный от Telecommunications Main Grounding Busbar (TMGB) к Telecommunications Grounding Busbar (TGB) на самом дальнем этаже.

TBBIBC (по TIA/EIA-607) Telecommunications bonding backbone interconnecting bonding conductor — проводник, соединяющий заземляющую магистраль для телекоммуникаций.

TEF (по TIA/EIA-607) Telecommunications Entrance Facility (служба ввода для телекоммуникаций).

Неполный список справочных материалов

NEC 2002, статьи: 100, 250, 645, 725, 760, 770, 800, 810, 820

ANSI/IEEE: National Electrical Safety Code (NESC)

ANSI TI.313: Electrical Protection for Telecom CO and Similar Facilities

UL 96: Lightning Protection Components

UL 96A: System Installation

UL 467: Grounding and Bonding Equipment

UL 497: A & B Communications Circuit Protectors

TIA/EIA-607: Commercial Building Bonding/Grounding Requirements for Telecommunications

NFPA 780: Standard for the Protection of Lightning Systems

назад