 |
Заземление компьютера
Пpaвильнoe peшeниe cepьeзнoй пpoблeмы, к кoтopoй oтнocятся несерьезно
Сергей Коструба,
действительный член (академик) Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности (МАНЭБ), главный научный сотрудник лаборатории электробезопасности Всероссийского НИИ электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ), д.т.н.
Облучение человека электромагнитным полем бытовых электроприборов - вопрос, в последнее время все чаще поднимаемый специалистами. Его рассматривают со многих сторон, но очень редко - с позиции заземления
электроприборов.
 Любой бытовой электроприбор образует вокруг себя вредное для здоровья человека электромагнитное поле (ЭМП) частотой 50 Гц. На человека, находящегося вблизи работающего бытового электроприбора, воздействует как электрическая, так и магнитная составляющая ЭМП. Наибольшую опасность, как считают исследователи, представляет магнитная составляющая. Единицей измерения магнитной индукции в системе едициц СИ, как известно, является Тесла, обозначаемая как Тл. Электромагнитное поле вблизи электроприбора принято характеризовать именно по его магнитной составляющей и измерять в миллионных долях Теслы - микротеслах (мкТл). Опасным для здоровья человека является ЭМП, уровень которого превышает 0,2 микротесла. Вокруг многих незаземленных бытовых электроприборов, а особенно компьютера, за которым человек, как правило, работает по многу часов кряду, уровень ЭМП в разы, а иногда и на порядок превышает указанное значение.
По данным Центра электромагнитной безопасности наиболее чувствительны к воздействию ЭМП являются нервная, иммунная, эндокринная и половая системы человека. Биологический эффект ЭМП в условиях длительного воздействия имеет свойство накапливаться. В результате возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови, опухоли мозга, гормональные заболевания.
Снизить влияние ЭМП на человека может правильное заземление бытовых электроприборов. Для примера остановимся на заземлении компьютеров.
Прежде чем говорить о том, как правильно заземлить компьютер, рассмотрим основные электрические сети, от которых квартирная электропроводка получает электроэнергию. Говоря «квартирная» электропроводка, будем подразумевать также и проводку в офисе, кабинете, конторе, т.е. везде, где имеется компьютер.
ТИПЫ СИСТЕМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Электрические сети принято делить по типам применяемых в них систем заземления. Подтипом системы заземления понимают показатель, характеризующий отношение к земле нейтрали трансформатора на подстанции или генератора на электростанции (в сельской местности с автономным электроснабжением) и открытых проводящих нетоковедущих частей электроприборов у потребителя и нейтрального проводника в электроустановке напряжением до 1 кВ. Различают ТN-, ТТ- и IТ-системы заземления электрических сетей (обозначения по ГОСТ Р 50571.2). Две первые из них имеют заземленную нейтраль трансформатора на трансформаторной подстанции (генератора на электростанции), а третья - изолированную. ТN-система по устройству нейтрального проводника в свою
очередь делится на ТN-3-, ТN-С- и ТN-С-S-системы. Название типа системы заземления электрической сети часто присваивают самой сети. Так, например, электрическую сеть с системой заземления типа ТN-5 называют сетью типа ТN-5, или просто сетью ТN-5.
Электрические сети с системами заземления типов ТТ и IТ для питания квартирных проводок применяются крайне редко и в этой статье не рассматриваются.
В электрической сети с системой заземления типа ТN-5 нулевой рабочий проводник (N-проводник) и нулевой защитный проводник (РЕ-проводник) разделены между собой на всем протяжении сети, начиная от трансформатора или генератора и заканчивая подлежащим заземлению электроприемником у потребителя электроэнергии. Электрическая схема такой сети приведена на рис.1.
Рис. 1 Схема электрической сети с системой заземления типа ТМ-5.
В отличие от электрической сети с системой заземления типа ТN-S, в электрической сети с системой заземления типа ТN-С нулевой рабочий проводник (N-проводник) и нулевой защитный проводник (РЕ-проводник) совмещены в одном так называемом РЕN-проводнике на всем протяжении сети, начиная от трансформатора или генератора и заканчивая электроприемником. Электрическая схема такой сети приведена на рис.2.
Рис. 2 Схема электрической сети с системой заземления типа ТN-C.
На рис. 3 приведена электрическая сеть с системой заземления типа ТN-С-S. Она совмещает в себе обе предыдущие системы и содержит как совмещенный РЕN-проводник, так и раздельные N- и РЕ-проводники.
В помещениях с электрическими проводками, получающими электроэнергию от рассмотренных выше электрических сетей с системами заземления типов ТN-S и ТN-С-S, устанавливают, как правило, трехполюсные розетки (иногда их называют трехконтактными или трехштырьковыми), в которых один из полюсов используют для целей заземления бытовых электроприборов. В таких розетках заземляющий полюс должен быть обязательно соединен с РЕ-проводником.
Рис. 3 Схема электрической сети с системой заземления типа ТN-C-S.
Напрашивается естественный вопрос. Если электрическая проводка помещения содержит трехполюсную розетку европейского типа, один из специальных разъемных полюсов которой предназначен специально для целей заземления, является ли нормальным заземлением компьютера включение его трехполюсной вилки в указанную розетку? Однозначно ответить на этот самый главный вопрос нельзя. Все дело втом, правильно или неправильно смонтирована трехполюсная розетка. Автор, участвуя в расследовании смертельных несчастных случаев, сталкивался со многими ошибками в монтаже розетокс заземляющими контактами. Приведу некоторые, наиболее характерные из них.
ДВА ПРОВОДНИКА. ВАРИАНТ ПЕРВЫЙ
К розетке подходят два проводника, один из которых фазный, а второй нулевой рабочий (обозначаемый, как было указано выше, буквой N в системе заземления ТN-С). Фазный проводник подсоединен к одному из двух рабочих контактов розетки, а нулевой рабочий проводник подсоединен ко второму рабочему контакту розетки и одновременно к ее заземляющему контакту, как показано на рис. 4.
Рис. 4 Электрическая схема неправильно подключенной розетки
На нем цифрой 1 отмечены фазные провода сети; цифрой 2 - совмещенный нулевой рабочий и защитный проводник; 3 - фазный проводник квартирной проводки; 4 - нулевой рабочий проводник квартирной проводки; 5-трехпо-люсная розетка; 6 - полюс розетки, к которому присоединен нулевой рабочий проводник; 7 - проводник, соединяющий заземляющий полюс 8 розетки и полюс розетки, к которому присоединен нулевой рабочий проводник; 9 - полюс розетки, к которому подсоединен фазный проводник квартирной проводки.
Такой монтаж розетки является грубейшим нарушением требования правил электробезопасности и превращает розетку, предназначенную обеспечивать защиту от поражения электрическим током, в свою прямую противоположность, ибо создает повышенную опасность поражения электрическим током. Действительно, при любом повреждении нулевого рабочего проводника на всем своем протяжении на заземляющем (в кавычках) полюсе розетки, а, следовательно, и на корпусе «заземленного» таким образом электроприемника, появится опасное для жизни человека электрическое напряжение значением 220 В. Оно попадет туда через проводимость включенного в розетку однофазного электроприемника, например компьютера.
Повреждение нулевого рабочего проводника может произойти, как уже говорилось, на всем его протяжении, и причин для таких повреждений может быть достаточно много. Во-первых, сам проводник может оказаться некачественным. Микровкрапление частичек инородного металла при его изготовлении нередко приводит к локальному окислению и нарушению целостности проводника. Далее, при усадке фундамента дома не исключено образование трещины в стене с заложенными в ней проводами, в результате чего один из проводов может оборваться, и при этом, как назло, не фазный, а нулевой рабочий. Наконец, вы решили в комнате повесить картину, для чего пробойником или перфоратором стали в бетонной стене делать отверстие и попали как раз на проложенные в стене провода, опять-таки, как назло, нарушив целостность именно нулевого рабочего проводника.
ДВА ПРОВОДНИКА. ВАРИАНТ ВТОРОЙ
Как и в предыдущем случае, к розетке подходят два проводника, один из которых фазный, а второй нулевой. Фазный проводник подсоединен к одному из двух рабочих полюсов розетки, а нулевой проводник на своем конце, который находится в подрозетной коробке, т.е. непосредственно у самой розетки, разветвляется на два очень коротких проводника длиной буквально 1-2 см каждый (рис. 5).
Рис. 5 Электрическая схема неправильно подключенной розетки
Один из них подсоединен ко второму рабочему полюсу розетки. Называют этот короткий проводничок нулевым рабочим и обозначают буквой N. Второй короткий проводничок подсоединен к заземляющему контакту розетки. Его называют нулевым защитным, т.е. РЕ-проводником. Проводник до разделения на N и РЕ называют совмещенным нулевым рабочим и нулевым защитным, т.е. РЕN-проводником, а саму систему заземления - ТN-С-5-системой. Это формально. Практически же этот вариант монтажа розетки ничем не отличается от предыдущего и представляет такую же высокую опасность поражения человека электрическим током, которое может иметь место при нарушении целостности так называемого РЕN-проводника.
ТРИ ПРОВОДНИКА
Разделение РЕN-проводника на нулевой рабочий и нулевой защитный выполнено не в подрозеточной коробке, как в двух предыдущих случаях, а в квартирном щитке, находящемся на лестничной клетке многоквартирного многоэтажного дома или на вводе одно- двухквартирного одноэтажного дома. В этом случае к розетке подведено уже не два, а три проводника - фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный. Фазный и нулевой рабочий проводники присоединены к рабочим полюсам розетки, а нулевой защитный - к заземляющему полюсу.
На первый взгляд кажется, что теперь все в порядке. Любое нарушение нулевого рабочего проводника не приведет к опасной ситуации. Электроприемник, в данном случае компьютер, будет оставаться заземленным. А что произойдет, если нарушится целостность РЕN-проводника, т.е. проводника, совмещающего функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников? Например, оборвется нулевой провод воздушной линии, питающей одноэтажный жилой дом в сельской местности или дачу в дачном поселке. Или произойдет короткое замыкание фазного провода на РЕN-проводник с образованием электрической дуги, под воздействием которой РЕN-проводник отгорит со стороны источника питания, а замыкание останется. Тогда опасное электрическое напряжение значением 220 В появится не только на заземляющем полюсе одной розетки, а на заземляющих полюсах всех розеток в квартире, заземленных на указанный РЕN-проводник.
Хорошо, если замыкание произойдет в щитке на лестничной клетке, а если на вводе в многоквартирный дом? Тогда опасными станут все розетки во всех квартирах этого многоквартирного дома.
Особо хочется обратить внимание на то, что указанная здесь опасность поражения электрическим током будет иметь место только в том случае, если в дополнение к разделению РЕN-проводника на N- и РЕ- проводники не использовано защитное выравнивание и уравнивание электрических потенциалов. Защитное выравнивание и уравнивание электрических потенциалов - это мера обеспечения электробезопасности, заключающаяся в снижении относительной разности электрических потенциалов между различными точками на поверхности электропроводящего пола (покрытия) и частями, доступными для прикосновения.
ТРИ ПРОВОДНИКА ПЛЮС ОГРАНИЧИТЕЛЬ
Если в трехполюсную розетку поместить элемент, ограничивающий электрическое напряжение на заземляющем полюсе розетки до безопасныхзначений, то такую розетку можно с успехом устанавливать взамен обычной двухполюсной в квартире, электрическая проводка которой получает электроэнергию от электрических сетей с системой заземления типа ТN-С. При этом не требуется иметь в квартире никакого дополнительного заземляющего проводника (так называемого третьего провода). А это значит, что нет необходимости долбить бетонные стены, чтобы сделать штробы (канавки) для закладки в них заземляющих проводников с последующей заделкой их бетонным раствором, алебастром или иным заполнителем. Отпадает необходимость побелки, покраски или наклейки обоев в местах прокладки проводов.
Электрическая схема подключения к электрической сети такой розетки приведена на рис. 6.
Рис. 6 Электрическая схема подключения трехполюснои розетки, содержащей элемент 7, ограничивающий электрическое
напряжение на заземляющем полюсе 8 розетки
до безопасных значений.
Систему заземления такой сети целесообразно было бы обозначать ТN-С-Р, где В - начальная буква слова Restriction - ограничение, поскольку речь идет именно об ограничении до безопасных значений электрического напряжения на заземляющих полюсах розеток, подключенных к указанной сети, и об ограничении до безопасных значений облучения электромагнитным полем человека, работающего за заземленным таким способом компьютером. Этот способ применим не только в сетях с системой заземления типа ТN-С, но и в сетях с системами заземления типа ТN-С-S и ТN-S.
Этот способ заземления компьютера разработан в лаборатории электробезопасности ВИЭСХ и в настоящее время находится в стадии патентования, и поэтому технические характеристики элемента 7, изображенного на рис. 6, в данной статье не раскрываются.
ЧТО В РЕЗУЛЬТАТЕ?
Сравнивая рассмотренные выше способы заземления компьютера с позиции защиты человека от вредного облучения электромагнитным полем, отметим, что не все они равнозначны, т.к. не все обеспечивают одинаково надежную защиту. В сетях с системами заземления типа ТN-С-S и ТN-S при обрыве РЕ-проводника защита сразу же нарушится, но это не будет замечено, поскольку никак не проявится на работе компьютера. Начнется облучение работающих за компьютером, причем во всех квартирах, розетки которых подсоединены к указанному поврежденному РЕ-проводнику. Длиться такой режим может очень долго. Если же произойдет нарушение целостности нулевого рабочего проводника в предложенной новой системе защиты, то компьютер просто не включится и нарушение будет сразу обнаружено. Вероятность повреждения элемента 7, изображенного на рис. 6, крайне мала.
К недостатку предложенного способа следует отнести отсутствие защиты компьютера при нарушении электрической изоляции между его токоведущей частью и корпусом. Однако вероятность такого нарушения невелика. Съемный питающий кабель компьютера имеет двойную изоляцию, и питающий блок тоже. Автору в своей многолетней практике неизвестно ни одного случая такого нарушения. При желании можно в дополнение к электрической изоляции компьютера установить в квартире выключатель дифференциального тока (ВДТ), который раньше называли устройством защитного отключения (УЗО).
К недостатку традиционных способов заземления следует отнести то, что нулевой защитный проводник очень часто превращается в свою противоположность. При нарушении его целостности, например при обрыве, нормальная работа электроустановки не нарушится, в силу чего повреждение может длительное время, иногда месяцами, оставаться незамеченным. Но стоит произойти замыканию на корпус в каком-либо одном электроприемнике за местом обрыва (по ходу движения энергии), как на корпусах всех соединенных с РЕ-проводником электроприемников, в том числе компьютеров, появится опасное для жизни человека полное фазное напряжение 220 В. Это напряжение тоже может долго оставаться на корпусах электрооборудования, по крайней мере до тех пор, пока не начнут гибнуть люди. Это самая опасная ситуация, связанная с наличием РЕ-проводника, и она может стать причиной групповых электропоражений.
Но даже в том случае, когда целостность РЕ-проводника не нарушена, при любом замыкании на корпус на нем обязательно появится опасное для жизни человека электрическое напряжение. Точно такое же напряжение появится на корпусах всех остальных присоединенных к РЕ-проводнику электроприемников, находящихся за местом замыкания, и будет оставаться до тех пор, пока не сработает основная или резервная защита.
Опыт эксплуатации электроустановок показывает, что рассмотренная ситуация, связанная с повреждением проводов, не является такой уж и редкой. Например, начальник ПТО «Волгоградских электрических сетей» Н.Н. Мироненко рассказывает [2] о весьма вероятной смертельной опасности, связанной с поражением электрическим током, вследствие отгорания нулевого провода сети (редко - у источника питания, достаточно часто - на воздушной линии, на вводно-распределительном устройстве, этажном щите, между щитом и вводом в квартиру вследствие протечек), в результате чего корпус электроприемника оказывается под фазным напряжением сети.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Правила устройства электроустановок. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002.
2. Мироненко Н.Н. Контакт нулевого провода требует особого внимания. «Новости электротехники», № 5 (17), 2002.
|  |
