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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Mitos sobre aterramento e UPS. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Proteção de equipamentos contra operação de emergência da rede Recentemente, devido à ampla disseminação de equipamentos eletrônicos, ao rápido desenvolvimento de tecnologias de rede, ao comércio eletrônico e ao crescimento anual do volume de negócios monetário nesta área, um número crescente de empresas no mercado russo reconhece que as perdas financeiras e de imagem causadas por equipamentos de informática as falhas estão a tornar-se tão visíveis e que a questão de garantir o seu funcionamento sem problemas se torna uma das maiores prioridades. Um estudo conduzido pela London Business School e pela consultoria de TI Connect descobriu que as interrupções tecnológicas custam às empresas em todo o mundo US$ 48 bilhões em perdas diretas a cada ano /1/. Surge uma questão razoável: o que exatamente precisa ser feito e quais soluções técnicas devem ser implementadas para garantir o nível adequado de desempenho e imunidade a ruídos de tais dispositivos. No nosso país, devido à rápida introdução da tecnologia da informação em quase todas as áreas de negócio, o pessoal que atende os sistemas de engenharia dos edifícios não estava preparado para uma mudança tão rápida na situação, pelo que “soluções simples” para os problemas emergentes foram rapidamente encontrado. Fontes de alimentação ininterruptas (UPS) estão sendo amplamente introduzidas e também está sendo realizado trabalho para desenvolver e instalar um “sistema de aterramento limpo” para computadores e equipamentos de rede. Infelizmente, tais medidas técnicas não só não resolvem as tarefas que lhes são atribuídas, mas na maioria dos casos conduzem ao efeito oposto. Por outras palavras, as soluções técnicas emprestadas pelos especialistas russos aos seus colegas estrangeiros são necessárias, mas estão longe de ser suficientes e, portanto, muitas vezes revelam-se não só erróneas do ponto de vista de um funcionamento sem problemas, mas também perigosas (do ponto de vista do ponto de vista de garantir a segurança elétrica e contra incêndio). Mitos sobre UPS O principal equívoco sobre a instalação de fontes de alimentação ininterruptas se resume ao conceito pregado pela maioria das empresas russas que oferecem dispositivos semelhantes e relacionados no mercado. Em geral, este conceito resume-se à afirmação de que o UPS “resgata” todos os problemas existentes e possíveis futuros no sistema elétrico. Nesse sentido, é necessário lembrar que apesar do constante aprimoramento técnico dos dispositivos fabricados, a principal função das fontes de alimentação ininterrupta é proteger os equipamentos contra longas interrupções no fornecimento de energia. Ao mesmo tempo, a principal tarefa dos sistemas de alimentação ininterrupta é a fiabilidade resultante, o que implica: garantia de segurança dos dados, segurança dos equipamentos, bem como garantia de protecção contra tempos de inatividade. A prática de inspeção de sistemas de alimentação ininterrupta em vários edifícios de escritórios em Moscou, bem como as normas internacionais e a documentação regulamentar sobre este tema (IEC, IEEE, ANSI, IEC) mostram que, para cumprir todas as tarefas atribuídas, é necessário realizar uma inspeção completa do sistema de fornecimento de energia do edifício. Além das verificações padrão obrigatórias: resistência de isolamento, resistência do circuito fase zero, verificação do funcionamento dos disjuntores, é necessário inspecionar a instalação elétrica do edifício quanto a erros na implantação do sistema de aterramento (o que leva à ocorrência de correntes de fuga), bem como realizar monitoramento de longo prazo de tensões e correntes, analisar o sistema de proteção contra raios existente e o sistema de proteção contra sobretensões de raios e manobras. Para que serve? Em primeiro lugar, a presença de correntes de fuga no sistema de alimentação do edifício provoca distorção de imagem nos monitores de vídeo dos computadores, mau funcionamento dos equipamentos e perda de informação na transmissão de dados pela rede. Em segundo lugar, é quase certo que um sistema de proteção contra raios e sobretensão implementado incorretamente sob um determinado conjunto de circunstâncias (como resultado de uma queda direta e/ou remota de um raio) levará à falha física do equipamento eletrônico. Em nossa prática, houve um caso em que uma fonte de alimentação ininterrupta instalada em um prédio de escritórios e alimentando um grupo de consumidores elétricos críticos frequentemente e injustificadamente passou a usar baterias. O monitoramento de longo prazo da tensão de alimentação do UPS não mostrou desvios significativos da norma. Além disso, foi realizado um exame de aterramento de proteção e sistemas de aterramento. Durante a fiscalização, foram identificados erros grosseiros na implementação dos sistemas acima, após terem sido eliminados e colocados em conformidade com os requisitos da documentação regulatória nacional e internacional, o número de trocas frequentes de fontes de alimentação ininterruptas para baterias diminuiu drasticamente. Com base nisso, podemos concluir que os modernos UPS de média e alta potência são altamente sensíveis ao aumento e à mudança de tensão entre os sistemas de aterramento de trabalho e de proteção causados por. Uma vez que todos os fatores acima afetam direta ou indiretamente a confiabilidade exigida de todos os sistemas e equipamentos eletrônicos , pode-se argumentar que só depois de completar todo o conjunto de medidas técnicas é aconselhável desenvolver um sistema de alimentação ininterrupta e tomar a decisão de instalar determinados tipos de UPS, dependendo da natureza e potência das cargas instaladas no edifício , bem como de acordo com a garantia do nível de confiabilidade exigido. Mitos sobre o aterramento Ao contrário dos sistemas de alimentação ininterrupta, cuja utilização é um meio adicional de garantir a confiabilidade, o aterramento serve principalmente a função de proteger as pessoas contra choques elétricos, além de garantir a segurança contra incêndio de edifícios e estruturas. Hoje em dia, é cada vez mais sugerido que para o normal funcionamento dos equipamentos informáticos, redes de informação e sistemas de comunicação é necessária a utilização de uma ligação à terra separada, “pura”, isolada do sistema geral de ligação à terra de protecção do edifício. No entanto, a implementação destas soluções não só é errônea e leva à falha de dispositivos eletrônicos, mas em alguns casos é perigosa para a saúde e a vida das pessoas. Para dissipar esse mito, consideremos uma situação simples. Suponhamos que para aterrar equipamentos de informática em qualquer sala, foi instalado um sistema de aterramento “limpo”, ou seja, todas as caixas metálicas de equipamentos de informática, rede e outros dispositivos são conectadas a um circuito de aterramento dedicado que não está conectado ao sistema de aterramento de proteção do edifício (Fig. 1.).
Portanto, quando o equipamento for alimentado com tensão de 220 V, a corrente máxima de curto-circuito que flui pela linha danificada será:
Esta corrente não será suficiente para desarmar o disjuntor instalado na linha danificada. Se um disjuntor com corrente nominal de 16 A for instalado na linha, para desligar rapidamente a corrente de curto-circuito, deverá operar um disparador eletromagnético, cujo valor de ajuste está na faixa de 45 a 100 A ou mais. Conseqüentemente, quando uma corrente de 15,7 A flui, o dispositivo de proteção simplesmente “não entenderá” que a corrente que flui por ele é resultado de uma emergência no sistema de alimentação e não desconectará a linha danificada. Quando as pessoas tocam o corpo de tais equipamentos elétricos, elas ficam energizadas; além disso, os fios de conexão de pequena seção transversal e os elementos de interface do equipamento aquecem intensamente. O aquecimento ocorre devido à diferença de potencial entre a caixa e as blindagens dos cabos de rede, fazendo com que a corrente flua através deles, o que pode levar à sua falha e incêndio. O potencial que surgirá no corpo do equipamento pode ser facilmente calculado da seguinte forma:
portanto, quando uma pessoa toca o corpo, surgirá uma diferença de potencial igual a 157V e uma corrente fluirá pela pessoa (cuja resistência, em média, é de 1 kOhm):
Embora o choque elétrico dependa de muitos fatores (o estado do sistema nervoso, a condição da pele, etc.), no entanto, a partir dos cálculos é óbvio que com uma corrente não liberada de 20-30 mA /7/, uma corrente de 155 mA fluindo pelo corpo humano é fatal. Ao mesmo tempo, existem métodos de aterramento que atendem a todos os padrões, são seguros e reduzem as diferenças de potencial entre as caixas dos equipamentos eletrônicos e os objetos aterrados próximos, além de garantir a operação estável do equipamento. A ideia principal é que todas as partes aterradas do equipamento, condutores de proteção neutros, tubulações metálicas de comunicação, partes metálicas da estrutura do edifício, partes metálicas de sistemas centralizados de ventilação e ar condicionado, dispositivos de aterramento do sistema de proteção contra raios, condutores de aterramento de trabalho, as bainhas metálicas dos cabos de telecomunicações e de rede devem ser combinadas no sistema principal de equalização de potencial (Fig. 2.). Para conectar ao sistema principal de equalização de potencial, todas as peças especificadas devem ser conectadas ao barramento de aterramento principal /3/.
Este acordo minimiza as interferências decorrentes do fluxo de correntes pelo sistema de aterramento em modos de emergência, garantindo assim o funcionamento confiável dos equipamentos e a segurança das pessoas. Neste caso, uma corrente significativamente maior fluirá através da linha danificada (determinada pela resistência do loop de fase zero), o que permitirá que a liberação eletromagnética do disjuntor desconecte rapidamente a linha danificada, e a corrente que flui para isso pouco tempo através do sistema de aterramento se espalhará uniformemente e não causará interferência devido à presença de um sistema de equalização de potencial. Deve ser lembrado que nenhuma corrente deve fluir através do sistema de aterramento durante a operação normal. Porém, existem diversas fontes possíveis de interferência no sistema de aterramento, são elas sobretensões causadas por descargas atmosféricas diretas e/ou remotas, bem como chaveamento no sistema de alimentação, além disso, podem ocorrer danos em circuitos de medição e circuitos de relé proteção e automação. Você também não deve subestimar as correntes de fuga nas estruturas metálicas e tubulações de um edifício. Se o computador estiver localizado em uma sala com linhas de cabos ao longo das paredes, atrás do teto ou sob o chão com correntes de fuga que causam um nível aumentado do campo magnético, a imagem no monitor pode ficar visivelmente distorcida (“flutuante” ou "tremor"). Há casos em que a imagem fica coberta por manchas coloridas de vários tons e, às vezes, a imagem desaparece total ou parcialmente por alguns segundos e reaparece. Naturalmente, trabalhar atrás de tal monitor é impossível e prejudicial. O fluxo de correntes através do sistema PE do edifício e, portanto, através das telas de proteção dos cabos de interface e rede dos computadores, pode causar falhas e congelamentos das redes de computadores e a impossibilidade de funcionamento normal de outros equipamentos eletrônicos e de escritório. Tais problemas surgem devido a alterações de potencial no sistema de aterramento de proteção, que por sua vez é o sistema de potencial de referência para equipamentos de informática. Além disso, sobretensões causadas por descargas atmosféricas diretas e/ou remotas, bem como comutação no sistema de alimentação, podem iniciar interferências que fluem através do sistema de potencial de referência do edifício; estas interferências têm frequências diferentes (de alguns Hz a dezenas de MHz). e, portanto, em Um sistema de aterramento feito com base no princípio de ponto único (Fig. 2) pode sofrer interferências significativas causadas por fenômenos de ressonância nos condutores de proteção. Para suprimir interferências de alta frequência, o sistema de aterramento de proteção principal pode ser complementado com a instalação de um aterramento funcional (funcional). Porém, deve-se lembrar que o aterramento funcional serve apenas para garantir o funcionamento do equipamento, mas em nenhum caso para garantir a segurança elétrica. Portanto, é estritamente proibido usar o aterramento de trabalho como único sistema de aterramento. Literatura
Publicação: cxem.net
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