Функціональне заземлення (FE) проти захисного заземлення (PE) — дві різні цілі, зі спільним провідником або без

Гід про §444 — заходи ЕМС згадує дрібнокомірчасту систему вирівнювання потенціалів як захід проти електромагнітних завад. Одне поняття в цих рамках часто плутають, і воно заслуговує на чітке розмежування: функціональне заземлення (FE) на противагу захисному заземленню (PE). Обидва з'єднують струмопровідну частину із землею, але з принципово різною метою — і плутанина цих цілей призводить або до небезпечної установки, або до установки, яка не функціонує належним чином.

Дві абсолютно різні цілі

• Захисне заземлення (PE) має єдину мету: безпеку людей. У разі пошкодження ізоляції між струмоведучим провідником і відкритою струмопровідною частиною обладнання з'єднання PE забезпечує протікання достатнього струму пошкодження, щоб захисний пристрій (автомат, ПЗВ) спрацював у потрібний час, а напруга дотику на цій частині тим часом залишалася в безпечних межах (див. основні принципи в гіді 131-principles). PE є заходом безпеки і підпадає під положення розділів 41 і 54 стандарту NEN 1010.
• Функціональне заземлення (FE) має на меті покращення функціонування обладнання: стабільна опорна точка напруги для сигнальних кіл, відведення високочастотних струмів завад на землю або обмеження електромагнітного випромінювання. З'єднання FE жодним чином не сприяє безпеці людей — якщо з'єднання FE зникне, нічого не зміниться в безпеці установки, хоча може змінитися якість сигналу або ЕМС-характеристики підключеного обладнання.

Чому FE ніколи не повинно бути єдиним заземлювальним з'єднанням

Це той момент, де на практиці найчастіше припускаються помилки: з'єднання FE (часто тонкий, окремо марковий провідник до сигнальної або екрануючої шини) ніколи не повинно бути єдиним з'єднанням із землею для пристрою класу захисту I. Провідник FE не розраховується, не випробовується і не оцінюється як захисний провідник — він не зобов'язаний відповідати вимогам до перерізу з §543 або вимозі низького імпедансу, необхідній для протікання струму пошкодження за потрібний час відключення. Обладнання, якому потрібне як функціональне, так і захисне заземлення, повинно тому завжди мати окреме, повноцінне з'єднання PE на додаток до з'єднання FE.

Коли FE та PE все ж об'єднуються

Для більшості звичайного ІТ-обладнання (сервер, мережевий комутатор) окрема точка FE взагалі не виконується: корпус заземлений через звичайне з'єднання PE силового кабелю, і це єдине з'єднання PE на практиці виконує як роль безпеки, так і (обмежену) функціональну роль. Це допустимо за умови, що об'єднаний провідник повністю відповідає всім вимогам до захисного провідника — функціональна вимога додається поверх вимоги безпеки, а не замінює її. Для обладнання з окремою низькоомною високочастотною точкою заземлення (наприклад, 19-дюймова серверна стійка з власною сигнальною заземлювальною шиною, або телекомунікаційне обладнання з окремо позначеним затискачем FE) шина FE зазвичай з'єднується з шиною PE/головною заземлювальною шиною в одній точці, щоб уникнути замкненого контуру між обома системами — див. також гід про заземлення екрана кабелю для того самого принципу однoточкового заземлення екранів.

Ризик кількох неузгоджених з'єднань FE/PE

Коли установка має кілька взаємно неузгоджених заземлювальних з'єднань — наприклад, окрему точку заземлення FE в серверній кімнаті та звичайне PE через мережу TN, без об'єднання обох в одній точці — утворюється замкнений контур між двома точками заземлення, який (особливо при установці TN-C) пропускає частину нормального робочого струму через цей контур, з супутніми магнітними полями та напругами завад. Це саме та проблема, яку §444 покликаний запобігти вимогою добре узгодженої, сітчастої системи вирівнювання потенціалів замість довільних, окремих точок заземлення.

Увага: провідник FE часто роблять впізнаваним за допомогою власної кольорової або маркувальної конвенції (наприклад, синьо-жовтий або окремо позначений провідник, що відрізняється у різних виробників — універсального кольорового коду NEN-1010, специфічного для FE, як для PE, не існує). У разі сумніву слід звірятися з документацією виробника обладнання, а не припускати, що тонкий, окремо маркований заземлювальний провідник є повноцінним захисним провідником.

Практична значущість

При підключенні ІТ-, телеком- або вимірювально-регулювального обладнання з окремо позначеним затискачем FE важливо спочатку встановити, чи має пристрій також власне, повноцінне з'єднання PE (через вхідний роз'єм живлення або окрему точку захисного заземлення). Якщо це не так, необхідно перевірити, чи відповідає сам затискач FE всім вимогам до захисного провідника — якщо ні, то захисне заземлення для цього пристрою відсутнє і повинно бути додано окремо від з'єднання FE.

Часті помилки

1. Прийняття тонкого сигнального провідника FE за повноцінний захисний провідник — з'єднання FE не розраховане і не випробуване як PE і не забезпечує доказової безпеки людей.
2. Влаштування кількох точок заземлення, не об'єднаних в одній точці в тій самій установці (наприклад, окрема «чиста земля» для чутливого обладнання поряд зі звичайним PE) — це створює саме той контур завад, якому захід мав запобігти.
3. Відключення з'єднання FE, «бо воно все одно лише для обладнання», без перевірки, чи виконує той самий провідник також захисну функцію — для об'єднаного провідника це дійсно так, що створює ризик для безпеки.
4. Переконання, що окрема «чиста точка заземлення» дає краще заземлення, ніж звичайне PE — з точки зору безпеки має значення лише одне заземлення (захисне заземлення за розділом 54); окрема точка FE вирішує сигнальну проблему, а не проблему безпеки.

Пов'язані матеріали

• §444 — Заходи проти електромагнітних завад (ЕМС)
• ЕМС — розділення силових та інформаційних кабелів
• Захисний провідник — вибір перерізу
• Заземлення екрана кабелю — одно- чи двостороннє