Рабочее (функциональное) заземление – заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки ( не в целях электробезопасности ). (ПУЭ п. 1.7.30)

Примечание: фраза «не в целях электробезопасности» - акцент на надежную работу оборудования, но если сопротивление функционального заземления не более 4 Ом, то проблем с электробезопасностью не возникает в принципе.

Определение FE для сетей питания информационного оборудования и систем связи дано в следующих ГОСТах:

«Функциональное заземление: заземление для обеспечения нормального функционирования аппарата, на корпусе которого по требованию разработчика не должен присутствовать даже малейший электрический потенциал ( иногда для этого требуется наличие отдельного электрически независимого заземлителя )» ГОСТ Р 50571.22-2000 п.3.14 (707.2)

«Функциональное заземление может выполняться путем использования защитного проводника (РЕ-проводника) цепи питания оборудования информационных технологий в системе заземления TN-S.

Допускается функциональный заземляющий проводник (FE-проводник) и защитный проводник (РЕ-проводник) объединять в один специальный проводник и присоединять его главной заземляющей шине (ГЗШ)»

ГОСТ Р 50571.21-2000 п.548.3.1

ПУЭ 1.1.17. Для обозначения обязательности выполнения требований ПУЭ применяются слова "должен", "следует", "необходимо" и производные от них.

Слова "как правило" означают, что данное требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано.

Слово "допускается" означает, что данное решение применяется в виде исключения как вынужденное (вследствие стесненных условий, ограниченных ресурсов необходимого оборудования, материалов и т.п.).

Слово "рекомендуется" означает, что данное решение является одним из лучших, но не обязательным.

Слово "может" означает, что данное решение является правомерным.

Обозначение:

FE – рабочее ( функциональное, технологическое ) заземление.

Исторически, в связи с широким распространением вычислительной техники в 90-х годах, возникла необходимость обеспечения надежной работы нового оборудования в сетях типа ТN-C.

При передаче информации по линии связи между двумя компьютерами за опорную точку принимается корпусное заземление. Заземление, выполненное проводником РЕN, по которому текут рабочие токи, приводит к разнице потенциалов между корпусами приборов. Помимо разницы потенциалов вносимых в линию связи, туда же вносятся пульсации, гармоники и высокочастотные помехи при работе оборудования с большими реактивными токами. Локальное применение отдельной системы рабочего ( функционального ) заземления позволяло «малой кровью» обеспечить устойчивую работы вычислительной техники. Разумеется, перемонтаж всей электроустановки на «пятипроводную» систему типа TN-S обходился значительно дороже.

Вторая причина распространения функционального заземления – «безобразное» состояние защитного заземления в существующих электроустановках. Поставщик дорогостоящего цифрового оборудования не без оснований требует от заказчика выполнения отдельного заземления для своей «нежной» техники. Третья причина – специфические требования по защите информации, специализированные испытательные лаборатории и тд.

Основные схемы выполнения функционального заземления представлены на рис.2.

Вариант «А» - наиболее опасный из представленных, с точки зрения электробезопасности и безопасности объекта в целом. Нужно иметь «очень веские» основания для применения данной схемы или быть безграмотным инженером проектировщиком. Далее будут приведены аргументы против использования данной схемы.

Вариант «В» - формальное, но законное выполнение системы функционального заземления. Фактически представляет собой качественное защитное заземление с радиальной схемой разводки. Применяется для вновь строящихся объектов.

Вариант «С» - удобная схема для реконструируемых объектов. Имеет существенное преимущество перед вариантом «В» с точки зрения воздействия помех на ответственное оборудование.

Аргумент против схемы «А» №1: разрушение целостности основной системы уравнивания потенциалов и как следствие появление разности потенциалов на независимых системах заземления в процессе эксплуатации.

Причины появления разницы потенциалов:

1.КЗ на корпус в сети ТN-S до срабатывания системы защиты ( ~110B ).

2.Внешние электромагнитные поля ( близкий разряд молнии ) из-за разницы в длине проводников. Может достигать единиц киловольт.

3.Занос потенциала на ГЗШ при срабатывании молниеприемника. Разница потенциалов достигает сотен киловольт. См. статьи «Защитное заземление. Основная и дополнительные системы уравнивания потенциала» и «Занос потенциала в электроустановку.

Аргумент против схемы «А» №2:

крайне низкие токи короткого замыкания фаза – корпус применительно к сетям типа TN-S со всеми вытекающими последствиями.

Рассмотрим простой пример:

Рис.3. Схема протекания тока замыкания на корпус аппарата при использовании независимого функционального заземления в сети типа TN.

Так как функциональное заземление в отличие от защитного не имеет точки соединения с ГЗШ, а соответственно с нейтралью, то токи короткого замыкания составят не сотни и тысячи ампер, как это происходит при защитном заземлении, а всего лишь десятки ампер. Ситуация усугубится тем, что в цепи отсутствует УЗО ( вычислительная техника, томографы, рентгеновское оборудование и тд. ). Максимальный ток короткого замыкания составит 36,6А.

Время отключения составит от 30 до 120 секунд и все это время на корпусе будет присутствовать практически фазное напряжение по корпусным элементам будет протекать достаточно значительный ток ( возможность возгарания ). При наличии автоматов с номинальным рабочим током более 32А цепь вообще не отключится.

Использовать данный вариант для сетей типа TN-S опасно!

В случае варианта «D» FE соединено с ГЗШ посредством разрядника уравнивания потенциалов.

Проблема схемы с разрядником заключается в том, что срабатывать он будет исключительно в случае заноса потенциала при грозовых разрядах, когда разница в напряжении достаточна для срабатывания разрядника ( 600 – 900В ). В остальных случаях целостность системы основного уравнивания потенциалов электроустановки остается нарушенной и проблема электробезопасности при первичном пробое остается актуальной.

Успокоить поставщика «нежного» оборудования, о котором говорилось ранее, можно установкой в разрыв проводника уравнивания потенциалов дроссельного фильтра заземления ( Квазар Ф – ХХХРЕ изготовитель ГК «Полигон» ), как это представлено на схеме варианта «Е».

Далее рассматриваются варианты построения функционального заземления с постепенным улучшением уровня защиты ответственного электрооборудования от помех, без проблем, связанных с электробезопасностью.

Функциональное заземление применительно к учреждениям ЛПУ - для обеспечения нормальной, без помех работы высокочувствительной электроаппаратуры при питании от разделительного трансформатора или согласно техническим требованиям на некоторые виды оборудования.

При отсутствии особых требований изготовителей аппаратуры общее сопротивление растеканию тока заземляющего устройства не должно превышать 2 Ом. См. Циркуляр №24/2009. « …Устройство независимых заземлителей для защитного и/или функционального заземления медицинского оборудования, не подключенных к ГЗШ, в зданиях с медицинскими помещениями не допускается…»