СКС (структурированная кабельная система)

Данной статьей мы начинаем серию публикацию на тему распространенных заблуждений о сложностях монтажа экранированных кабельных систем, связанных с их конструкцией и подключением к системе заземления. В большинстве своем эти заблуждения не соответствуют действительности, и мы предлагаем разобраться в них.

     Согласно требованиям нормативных документов, заземление телекоммуникационных шкафов и стоек с оборудованием обязательно для обеспечения электрической безопасности в помещении и электромагнитной совместимости оборудования. Это требование справедливо для любых кабельных проводок, поэтому вопросы заземления приходится решать и для экранированных, и для неэкранированных информационных систем.

     Действующий европейский стандарт EN 50174-2, регламентирующий вопросы инсталляции структурированных кабельных систем, обязывает использовать на объекте инсталляции СКС систему электропитания TN-S типа, в которой нулевой N и защитный PE проводники разделены (и соединяются вместе только на главной заземляющей шине здания):

7.1.3 Заземление системы распределения электропитания переменного тока

7.1.3.1 Основные требования

a) При инсталляции СКС следует использовать систему электропитания ТN-S типа. Исключения возможны только для высоковольтных систем распределения электропитания, при наличии требований к бесперебойности электроснабжения (например больницы), а также если данное требование указано в национальных/региональных нормативных документах.»

     Российский стандарт ГОСТ Р 50571.21-2000 «Заземляющие устройства и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации» определяет систему TN-S типа обязательной для любых новых зданий.

Рис.1 Заземление системы распределения электропитания переменного тока

     Применение системы заземления TN-S в комбинации с системой выравнивания потенциалов, позволяет исключить разность потенциалов между корпусами IT-оборудования и, соответственно, наличие токов в защитном проводнике.

     Между тем считается, что экранированные системы обязательно должны быть подключены к системе заземления с двух сторон: со стороны телекоммуникационного шкафа и со стороны рабочего места.

     Чтобы прояснить ситуацию, обратимся к стандарту EN 50174-2. О заземлении экранированных кабельных систем в стандарте сказано следующее:

4.7.1.2 Экранированная кабельная система

Кабельный экран должен быть непрерывным на всем протяжении от передатчика до приемника.

     При подготовке к инсталляции следует учитывать способ заземления экранированной кабельной системы, так как заземление необходимо для повышения помехозащищенности и электромагнитной совместимости кабельного экрана.

     С практической точки зрения:

     а) заземление кабельного экрана с одной стороны создается для противодействия низкочастотным электромагнитным полям (помехоустойчивость зависит от свойств кабельного экрана).

     б) дополнительная защита от высокочастотных электромагнитных полей обеспечивается при заземлении кабельного экрана с двух сторон.

     Замечание 1. При соединении оборудования с экранированной проводкой, заземленной с одной стороны, создается двухстороннее заземление кабельной системы.

     Для повышения свойств экрана в условиях низкочастотных магнитных полей (50 Гц) в качестве материала экрана применяются специальные материалы (пермаллой и т.п.)»

     На этапе проектирования рекомендуется учитывать различие в электромагнитных характеристиках экранированных систем в зависимости от способа инсталляции и свойств кабельного экрана. В стандарте не указывается на обязательность подключения кабельного экрана с двух сторон к системе заземления.

     Независимое исследование «Сравнение неэкранированных и экранированных кабельных систем при передаче данных 10 Гбит/с», выполненное немецкой испытательной лаборатории GHMT, позволяет опровергнуть устоявшийся миф. В рамках данного исследования производилась передача данных 10 Гбит/с на реальном оборудовании 10 GBASE-T в условиях окружающей среды, соответствующих международной классификации MICE стандарта ISO/IEC TR 29106. На рисунках 2 и 3 показаны результаты испытаний воздействия электромагнитных помех на экранированные кабельные системы, заземленные с одной или с двух сторон.

Рис.2 Экранированная кабельная система с общим экраном из фольги (F/UTP).

Рис.3 Дважды экранированная кабельная система с общим экраном из медной луженой проволоки и индивидуальным экраном пар из фольги (S/FTP)

     По результатам испытаний не было выявлено каких-либо преимуществ двустороннего заземления. Экранированные кабельные системы оказались одинаково устойчивы к электромагнитным помехам как при заземлении с двух сторон, так и при заземлении с одной стороны.

     При этом, характеристики электромагнитной совместимости качественных экранированных систем значительно превосходили требования к офисным кабельным системам (уровень E1 в соответствии с классификацией MICE). Система F/UTP сохраняла работоспособность при уровне электромагнитных помех E2, а система S/FTP функционировала при уровне помех E3, соответствующем жестким условиям на промышленном производстве. Более подробную информацию об исследовании можно получить по ссылке: http://www.ampnetconnect.eu/web/Microsites/utp-vs-stp-RU/

Рис.4 Заземление кабельных экранов

     Можно сделать вывод, что для экранированных кабельных систем заземление кабельного экрана с двух сторон не требуется.

Рис.5 Заземление экранированного корпуса гнезда на корпус панели

     На практике, заземление кабельных экранов производится только с одной стороны – в телекоммуникационном шкафу (Рис.4). Для этого шкаф должен быть подключен к заземляющей шине в этажном распределительном узле. Каждая коммутационная панель индивидуально заземляется через штатный VDE-болт заземления или зубчатую шайбу. Заземление экранированного корпуса гнезда на корпус панели обеспечивается надежным контактом с неокрашенной стороной панели. Благодаря автоматическому круговому кабельному зажиму, входящему в состав гнезда, производится заземление непрерывного кабельного экрана через экранированный корпус гнезда.

     Однако, на некоторых существующих объектах выделенный заземляющий проводник отсутствует (система TN-C, совмещенный нулевой и защитный проводник PEN) или невозможно создать достаточную эквипотенциальность между телекоммуникационным шкафом и конечным оборудованием, что приводит к появлению токов на кабельном экране (токовая петля). Считается, что это ведет к неисправностям в работе экранированных cистем и невозможности передачи данных по ним. Результаты испытаний лаборатории GHMT опровергают этот миф.

     При тестировании в различных режимах передачи данных (1 Гбит/с, смешанный трафик, 10 Гбит/с) на кабельный экран наводились токи в соответствии с требованиями MICE (Таблица 1). Величины токов, наведенных на кабельный экран Системы 05, соответствуют токам, возникающим на экране дважды экранированной кабельной линии (S/FTP) длиной 90м при разности потенциалов между соединяемыми точками в 1 В.

Таблица 1

     Выяснилось, что наличие на кабельном экране токов указанной величины не влияет на передачу информационного трафика 1 и 10 Гбит/с (Таблица 2).

Таблица 2

     Тем не менее, наличие разности потенциалов между корпусами ИТ-устройств может привести к помехам при передаче информации, выходу из строя данных устройств или даже к поражению людей электрическим током. Поэтому в отдельных случаях (при наличии системы TN-C и невозможности выравнивания потенциалов между устройствами) применяется гальваническая развязка. Для этой цели может выступать неэкранированный коммутационный шнур до оконечного оборудования. Его применение снижает эффективность экрана, но электромагнитные характеристики такой системы по-прежнему будут превосходить характеристики полностью неэкранированной системы.

     При наличии значительной разности потенциалов между корпусами передающих устройств, рекомендуются использовать оптические кабели, которые обеспечивают полную гальваническую развязку.