МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
Кафедра «Захист інформації»
/
КУРСОВА РОБОТА
з дисципліни:
«Методи і засоби захисту інформації»
на тему:
«Розрахунок систем заземлення технічних засобів»
Виконав:
ст. гр. ЗІ- 32
Перевірив:
старший викладач
Курсова робота захищена з оцінкою _______ (_______)
Оцінка Бали Підпис
Львів 2011
ЗМІСТ
Анотація 3 ст.
Вступ 4 ст.
Терміни і поняття 7 ст.
Схеми заземлення 8 ст.
Основні вимоги до системи заземлення 10 ст.
Опір заземлення 11 ст.
Висновок 17 ст.
Використана література 18 ст.
У даній роботі розглядається тема : «Розрахунок систем заземлення технічних засобів». У ній сказано які схеми використовуються а також детальніше розказано про найпоширеніші види схем, і яку вони відіграють роль у системах захисту інформації.
In this paper the theme: "The calculation of grounding systems hardware». It said that schemes are used more and talked about the most common types of schemes, and they play a role in protection.
ВСТУП
Слід пам’ятати, що екранування технічних засобів прийому, обробки, збереження і передачі інформації (ТЗПІ) і сполучних ліній ефективне тільки при правильному їхньому заземленні. Тому однією з найважливіших умов захисту ТЗПІ є правильне заземлення цих пристроїв.
Системи заземлення розрізняються як за схемами з’єднання, так і кількістю нульових робочих та захисних проводів. Відсутність спеціального нульового захисного (заземлюючого) проводу у електропроводках однофазних мереж створює небезпеку ураження електричним струмом.
До системи TN-C належать трифазні чотирьох провідні (три фазних проводи: L1, L2, L3 та PEN-провід, який поєднує функції нульового робочого і нульового захисного проводів) та однофазні двопровідні (фазний та нульовий робочий проводи), що застосовуються у мережах старих будівель.
У ряді випадків технічні засоби автоматики і телекомунікацій встановлюються у приміщеннях, де відсутнє заземлення і є не струмопровідне покриття підлоги, на якому накопичується статична електрика. Відсутність заземлення і виникнення статичних розрядів при раптовому торканні до корпусу персонального комп’ютера спричиняють збої у роботі: можуть виникнути пошкодження обладнання, порушення роботи програмного забезпечення і втрати інформації.
/
При вмиканні сучасної комп’ютерної техніки у розетки електричної мережі TN-Cможе виникнути таке явище, як винос напруги на корпус, спричинене тим, що імпульсні блоки живлення мають на вході симетричний LC-фільтр, середня точка якого під’єднана до корпусу. При зануленні (заземленні) комп’ютера виникає технологічний витік через фільтр, що необхідно враховувати при застосуванні пристрою захисного вимкнення. За відсутності проводу PEN напруга 220 В розподіляється на плечах фільтру, і на корпусі з’являється напруга 110 В.
Сьогодні вимогами нормативних документів застосування системи TN-C у нових і реконструйованих будинках не допускається. При експлуатації системи TN-C у старому будинку, у якому є засоби інформатики та телекомунікації, необхідно переходити від системи TN-C до системи TN-S (TN-C-S).
/
Система TN-C-S застосовується в реконструйованих мережах, у яких нульовий робочий і захисний проводи об’єднані тільки у частини схеми. При переході від системи TN-C до системи TN-S необхідно дотримуватись послідовності розташування систем відносно джерела живлення таким чином, як це показано на рисунку. В іншому випадку зворотні струми електроприймачів системи TN-C будуть замикатись по захисних проводах PEN.
На рисунку 3 зображено перехід від системи TN-C до TN-S. Якщо частинами електроустановок будівлі є трансформатор, дизельний генератор, джерело безперебійного живлення або інший подібний пристрій, які мають систему заземлення типу TN-C і використовуються для живлення обладнання інформаційно-комунікаційних систем, то перехід на систему TN-S є обов’язковим.
/
Система TN-S є основною робочою системою заземлення для будівель з інформаційно-обчислювальним та комунікаційним обладнанням. У системі TN-S нульовий робочий і захисний проводи прокладені окремо. У такій системі не виникають зворотні струми у проводі PE, що зменшує ризик виникнення електромагнітних перешкод. При експлуатації цієї системи необхідно дотримуватись призначення проводів PE та N. Оптимальним випадком з точки зору мінімізації перешкод є наявність вбудованої трансформаторної підстанції, що дозволяє забезпечити мінімальну довжину проводу від місця вводу кабелів електропостачання до головного заземлюючого затискача. Дотримання цієї вимоги справедливе і для системи TN-C-S. У цьому випадку мова йде також про відстань між вводом системи електропостачання і головним заземлюючим затискачем. Для системи TN-C-S бажане виконання повторного заземлення нейтралі. Система TN-S за наявності вбудованої (прибудованої) підстанції не потребує повторного заземлення, оскільки існує основний заземлювач на трансформаторній підстанції.
ТЕРМІНИ І ПОНЯТТЯ:
Земля (відносна, еталонна) - провідна електричний струм і що знаходиться поза зоною впливу якого-небудь заземлітеля частина земної кори, електричний потенціал якої приймають рівним нулю.
Локальна земля - частина землі, що знаходиться у контакті із заземлітелем, електричний потенціал якої під впливом струму, що стікає із заземлітеля, може бути відмінний від нуля. У випадках, коли відмінність від нуля потенціалу частини землі не має принципового значення, замість терміну «локальна земля» використовують загальний термін «земля».
Електроустановка до 1 кВ - електроустановка, номінальне значення напруги в якій не перевищує 1 кВ.
Електроустановка вище 1 кВ - електроустановка, номінальне значення напруги в якій рівне або вище 1 кВ.
Електрична мережа з ефективно заземленою нейтралью - трифазна електрична мережа вище 1 кв, в якій коефіцієнт замикання на землю не перевищує 1,4.
Коефіцієнт замикання на землю - відношення різниці потенціалів в трифазній електричній мережі між непошкодженою фазою і землею в точці замикання на землю інший або два інших фаз до різниці потенціалів між фазою і землею в цій крапці до замикання.
Провідна частина - частина, здатна проводити електричний струм.
Нейтральна провідна частина (нейтральний провідник) - частина електроустановки, здатна проводити електричний струм, потенціал якої в нормальному експлуатаційному режимі рівний або близький до нуля, наприклад корпус трансформатора, шафа распредустройства, кожух пускача, провідник системи зрівнювання потенціалів, PEN-провідник і т.п.
Відкрита провідна частина - доступна дотику нейтральна провідна частина.
Стороння провідна частина - провідна частина, що не є частиною електроустановки.
СХЕМИ ЗАЗЕМЛЕННЯ
Існують різні типи заземлень. Тепер найчастіше використовуються схеми заземлення: одно точкові, багато точкові і комбіновані (гібридні).
На рисунку нижче наведена одно точкова послідовна схема заземлення
/
Ця схема найпростіша. Однак вона має недолік, пов'язаний із протіканням зворотних струмів різних ланок загальною ділянкою кола заземлення. Через це можлива поява інформативного сигналу в сторонніх ланках.
На рисунку нижче наведена одно точкова паралельна схема заземлення
/
В одноточковій паралельній схемі заземлення цього недоліку немає. Однак така схема вимагає великого числа протяжних провідників заземлення через, що може виникнути проблема з забезпеченням малого опору заземлення. Крім того, між провідниками заземлення можуть виникати небажані зв'язки, які створюють кілька шляхів заземлення для кожного пристрою. У результаті в системі заземлення можуть виникнути зрівняльні струми і різниця потенціалів між різними пристроями.
На рисунку нижче наведена багато точкова схема заземлення
/
Багато точкова схема заземлення практично вільна від недоліків, властивих одно точковій схемі. У цьому випадку окремі пристрої і ділянки корпуса індивідуально заземлені. При проектуванні і реалізації багато точкової системи заземлення необхідно приймати спеціальні заходи для виключення замкнутих контурів.
Як правило, одно точкове заземлення застосовується на низьких частотах при невеликих розмірах пристроїв, що заземлюються, і відстанях між ними меншими 0,5λ. На високих частотах при великих розмірах пристроїв, що заземлюються, і значних відстанях між ними використовується багато точкова система заземлення. У проміжних випадках ефективна комбінована (гібридна) система заземлення, що представляє собою різні сполучення одно точкової, багато точкової і плаваючої систем заземлення.
Заземлення технічних засобів систем інформатизації і зв'язку повинно бути виконане відповідно до визначених правил:
1. Заземлення засобів комп'ютерної та іншої техніки для обробки інформації в банківській діяльності повинно мати електричний опір не більше ніж 4 Ом.
2. Захист від блискавки забезпечується:
від наведеного електричного потенціалу - заземленням корпусів обладнання, металевих конструкцій і комунікацій, використанням елементів блокування перенапруг (позисторів, розрядників);
від наведеної магнітної індукції - обмеженням площі незамкнених контурів системи заземлення.
ОСНОВНІ ВИМОГИ ДО СИСТЕМИ ЗАЗЕМЛЕННЯ
Кожна система заземлення повинна підлягати під таки вимоги:
опори провідників заземлення, а також земляних шин повинні бути мінімальними (як правило не більше ніж 4 Ом);
кожний елемент, що заземлюється, повинен бути приєднаний до заземлювача чи до магістралі заземлення за допомогою окремого відгалуження. Послідовне включення в провідник заземлення декількох елементів, що заземлюються, забороняється;
у системі заземлення повинні бути відсутні замкнуті контури, утворені з'єднаннями або небажаними зв'язками між сигнальними ланцюгами і корпусами пристроїв, між корпусами пристроїв і землею;
варто уникати використання загальних провідників у системах екрануючих заземлень, захисних заземлень і сигнальних кіл;
якість електричних з'єднань у системі заземлення повинне забезпечувати мінімальний опір контакту, надійність і механічну міцність контакту в умовах кліматичних впливів і вібрації;
контактні з'єднання повинні виключати можливість утворення оксидних плівок на контактуючих поверхнях і зв'язаних з цими плівками нелінійних явищ;
контактні з'єднання повинні виключати можливість утворення гальванічних пар для запобігання корозії в ланцюгах заземлення;
Струмовідні частини електроустановки не повинні бути доступними для випадкового прямого дотику до них, а доступні для дотику відкриті і сторонні провідні частини не повинні перебувати під напругою, що становить небезпеку ураження струмом, як у нормальному режимі роботи технічного приладу, так і в разі пошкодження ізоляції.
забороняється використовувати як заземлювач нульові фази електромереж, металоконструкції будинків, що мають з'єднання з землею, металеві оболонки підземних кабелів, металеві труби систем опалення, водопостачання, каналізації.
ОПІР ЗАЗЕМЛЕННЯ
Опір заземлення визначається в основному опором витоку струму в землі. Величину цього опору можна значно зменшити за рахунок зменшення перехідного опору між заземлювачем і ґрунтом шляхом ретельного очищення перед укладанням поверхні заземлювача й утрамбуванням довкола нього ґрунту, а також підсипанням повареної солі. Тоді величина опору заземлення буде в основному визначатися опором ґрунту.
Питомий опір різних ґрунтів (тобто електричний опір 1 см3 ґрунту) залежить від вологості ґрунту, його складу, щільності, температури і т.п.. і коливається в дуже широких межах (див. табл. 7.4).
Добре провідні ґрунти втрачають свої властивості при відсутності вологи. Для більшості ґрунтів 30% вмісту вологи досить для забезпечення малого опору. Наприклад, для суглинків питомий опір при вологості 5% складає 165 000 Ом/см3, а при вологості 30% - 6 400 Ом/см3.
При промерзанні опір ґрунтів різко зростає. Наприклад, для суглинків питомий опір при вологості 15% і температурі 20°С складає 7200 Ом/см , при температурі -5°С - 79000 Ом/см3, а при температурі -15°С - 330000 Ом/см3.
Значення питомого опору різних ґрунтів
Тип ґрунту
Питомий опір (р), Ом/см3 |
середній
мінімальний
максимальний
Золи, шлаки, соляні відходи
2370
500
7000
Глина, суглинки, сланці
4060
340
16300
Теж з домішками піску
15800
1020
135000
Гравій, пісок, камені з невеликою кількістю глини
94000
59000
458000
Зрошення ґрунту навколо заземлювача 2-5 % соляним розчином значно (у 5-10 разів) знижує опір заземлення.
Врахувати усі фактори, що впливають на провідність ґрунту, аналітичним шляхом практично неможливо, тому при виконанні заземлення величину питомого опору ґрунту в тих місцях, де передбачається розміщення заземлення, визначають дослідним шляхом.
Як правило, вимір опору заземлення проводиться два рази в рік (зимою і влітку). Якщо заземлювач складається з металевої пластини радіусом r, розташованої безпосередньо біля поверхні землі, то опір заземлення R3 можна розрахувати за формулою: