Министерство образования и науки Украины
Национальный горный университет
Кафедра электроники и вычислительной техники
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «ТСЗИ»
На тему:
Защита информации от утечки по цепям электропитанияДнепропетровск– 2010
Содержание
Введение
Условия и причины образования каналаутечки информации по цепям питания
1. Организационные мероприятия
2. Технические мероприятия
2.1 Пассивные методы
2.1.1 Сетевые фильтры
2.1.1.1 Принцип работы
2.1.1.2 Варистор
2.1.1.2.1 Изготовление
2.1.1.2.2 Свойства
2.1.1.2.3 Применение
2.1.1.2.4 Параметры
2.1.1.3 LC-фильтры
2.1.1.3.1 Применение2.1.2Разделительный трансформатор2.1.2.1Применение разделительных трансформаторов
2.1.2.2 Основные параметрытрансформаторов
2.2 Активные методы
2.2.1 Заземление
2.2.1.3 Обозначения системы заземления
2.2.1.4 Принцип защитного действия
2.2.1.5 Разновидности систем заземления
Литература
Введение
Циркулирующая в тех илииных технических средствах конфиденциальная информация может попасть в цепи исети электрического питания и через них выйти за пределы контролируемой зоны.Например, в линию электропитания высокая частота может передаваться за счетпаразитных емкостей трансформаторов блоков питания. В качестве мер защитышироко используются методы развязки (разводки) цепей питания с помощьюотдельных стабилизаторов, преобразователей, сетевых фильтров для отдельныхсредств или помещений. Возможно использование отдельных трансформаторных узловдля всего энергоснабжения объекта защиты, расположенного в пределахконтролируемой территории. Это более надежное решение локализации данногоканала утечки.
Одним из важных условийзащиты информации от утечки по цепям заземления является правильное ихоборудование.
Заземление — этоустройство, состоящее из заземлителей проводников, соединяющих заземлители сэлектронными и электрическими установками, приборами, машинами. Заземлителимогут быть любой формы — в виде трубы, стержня, полосы, листа и др. Заземлителивыполняют защитную функцию и предназначаются для соединения с землей приборов защиты.Отношение потенциала заземлителя к стекающему с него току называетсясопротивлением заземления. Величина заземления зависит от удельногосопротивления грунта и площади соприкосновения заземления с землей.
Магистрали заземления внездания надо прокладывать на глубине около 1,5 м, а внутри здания — по стенам или специальным каналам таким образом, чтобы их можно было внешне осматривать нацелостность и на наличие контактного подключения.
Следует отметить, чтоиспользовать в качестве заземления металлические конструкции зданий исооружений, имеющих соединения с землей (отопление, водоснабжение и др.), нерекомендуется.Условия и причины образования каналаутечки информации по цепям питания
Провода сети питаниясоединяют различные технические средства и системы, размещенные в различныхпомещениях, кроме того они являются линейными антеннами, способными излучатьили воспринимать электромагнитные поля.
При использовании сети питания как соединяющихпроводников чаще всего применяют так называемые сетевые «закладки». Кэтому типу «закладок» относят устройства, которые встраиваются вприборы, питающиеся от сети 220 В или сетевую арматуру (розетки, удлинители ит.д).
Передающее устройство состоит из микрофона, усилителяи собственно передатчика несущей низкой частоты. Частота несущей обычноиспользуется в диапазоне от 10 до 350 кГц. Передача и прием осуществляется поодной фазе или, если фазы разные то их связывают по высокой частоте черезразделительный конденсатор. Приемное устройство может быть изготовленоспециально, но иногда применяют доработанные блоки бытовых переговорныхустройств. Сетевые передатчики подобного класса легко камуфлируются подразличного рода электроприборы, не требуют дополнительного питания от батарей итрудно обнаруживаются при использовании поисковой аппаратуры, широкоприменяемой в настоящее время.
При использовании сетипитания в качестве линейных антенн различают ассиметричные и симметричныенаводки.
Ассиметричные наводкиимеют место, когда провода сети питания источника и приемника наводкипрокладываются вместе и имеют одинаковые емкости относительно источника иприемника наводки. В них наводятся одинаковые по величине и по фазеотносительно земли и корпусов приборов напряжения.
Эти виды распространениянаводок по сети питания являются ассиметричными или однопроводными, посколькуоба провода сети питания передают сигнал наводки в одном направлении. Обратнымпроводом является земля.
Симметричноераспространение наводки имеет место в случае, когда на проводах сетииндуцируются различные напряжения относительно земли. Между проводамиобразуется высокочастотная разность потенциалов, и по проводам сети проходяттоки наводки в разных направлениях. В приемнике наводки индуцируются равные повеличине и обратные по знаку напряжения, которые не могут проникнуть ввысокочастотную часть приемника и не являются опасными.
Вторичные источникипитания совместно с подводящими питание линиями могут создавать условия дляутечки информации, циркулирующей в питаемом техническом средстве. Колебаниеамплитуды информационных сигналов приводит к неравномерности потребления тока вцепи питания оконечных каскадов усилителей ТС, что, в свою очередь, приводит кколебаниям напряжения на внутреннем сопротивлении источника вторичного питания.
Для защиты информации отутечки по цепям электропитания, используют активные и пассивные методы. Впассивным относятся: сетевые фильтры и трансформаторы. К активным относитсязаземление. Рассмотрим перечисленные методы.
1. Организационныемероприятия
1.1 На этапе проведенияорганизационных мероприятий необходимо:
— определить перечень сведенийс ограниченным доступом, подлежащих технической защите (определяет собственникинформации в соответствии с действующим законодательством Украины);
— обосновать необходимостьразработки и реализации защитных мероприятий с учетом материального или иногоущерба, который может быть нанесен вследствие возможного нарушения целостностиИсОД либо ее утечки по техническим каналам;
— установить переченьвыделенных помещений, в которых не допускается реализация угроз и утечкаинформации с ограниченным доступом;
— определить переченьтехнических средств, которые должны использоваться как ОТС;
— определить техническиесредства, применение которых не обосновано служебной и производственнойнеобходимостью и которые подлежат демонтажу;
— определить наличиезадействованных и незадействованных воздушных, наземных, настенных и заложенныхв скрытую канализацию кабелей, цепей и проводов, уходящих за пределы выделенныхпомещений;
— определить системы,подлежащие демонтажу, требующие переоборудования кабельных сетей, цепейпитания, заземления или установки в них защитных устройств.
1.2 По результатамобследования составляется акт произвольной формы с перечнем выполненныхмероприятий и приложением (по необходимости):
— перечня ОТС, размещенных ввыделенных помещениях;
— плана выделенных помещений суказанием мест установки ОТС, а также схем прокладки кабелей, проводов, цепей;
— перечня технических средств,кабелей, цепей, проводов, подлежащих демонтажу.
Акт подписывается исполнителемработ и утверждается руководителем организации.
2. Технические мероприятия
2.1Пассивные методы2.1.1 Cетевые фильтры
Каждый проводник, которыйнаходится в помещении и выходит за пределы помещения, — это антенна, котораявоспринимает электромагнитные колебания электронной техники и передает сигналнаружу. Этот сигнал можно прочитать и использовать. Используя незащищенные сетипитания и сигнализации, можно осуществлять электромагнитное навязывание на Вашикомпьютеры и электронную технику, изменяя их роботу (базы данных, пароли,номера и состояние счетов, размеры платежей, и другое). Сетевые фильтрыуменьшают приведенный сигнал до уровня, который нельзя ни прочитать, нииспользовать.
Сетевой фильтр — устройство, содержащее варисторныйфильтр для подавления импульсных помех и LC-фильтр (индуктивно-ёмкостной) для подавления высокочастотныхпомех.
2.1.1.1 Принцип работысетевых фильтров
Основная задача сетевогофильтра – пропустить через себя переменный ток частотой 50 Гц (это рабочаячастота сети питания), попутно отфильтровывая всякие выбросы напряжения ипомехи. А их-то в сети достаточно много. Даже при включении холодильника —срабатывает пусковое реле его компрессора, а в момент включения он потребляетток, в десятки раз превышающий тот, что указан в паспорте. На этот миг впитающей сети возникает «просадка» напряжения с последующим всплеском — ипроисходит помеха!
Дажевключение обычной лампочки в люстре приводит к возникновению никем не заметнойпомехи такого же характера, поскольку она в момент включения потребляет токпримерно в 10 раз больший номинального (пока спираль холодная).
/>
Рис. 1 Общий видимпульсной помехи в сети питания (провал-выброс напряжения)
И амплитуда (напряжение)выброса помехи может исчисляться сотнями и даже тысячами вольт, а этого вполнехватит, чтобы сгорело какое-либо чувствительное устройство. Это импульсные (илибыстрые) помехи. Кроме них бывают еще помехи, представляющие медленноменяющиеся напряжение, другими словами — это сравнительно медленное (какправило, секунды и доли секунды) изменение напряжения в сети. Эту ситуациюспособен предотвратить сетевой фильтр, запретив пропускание всех вредныхвыбросов питающего напряжения. Однако медленные провалы напряжения ни одинфильтр питания скомпенсировать не способен (для этой цели гораздо лучшеиспользовать стабилизаторы напряжения, которые обычно содержат и фильтрпитания). Так как наиболее опасными для аппаратуры являются все же импульсныепомехи, то рассмотрим более подробно идеологию построения сетевых фильтров. Нарис. 2 приведена типовая схема сетевого фильтра питания. Промышленныеустройства, рассмотренные в этом тесте, могут отличаться от нее и в сторонуупрощения, и в сторону усложнения схемы (например, с включением в нее индикацииразличных режимов работы и т.д.).
/>
Рис. 2Типовая схема сетевого фильтра питания
Рассмотрим ее болееподробно. По схеме: сразу на входе фильтра стоит устройство VDR1 — варистор.Его основная задача — подавить высоковольтные выбросы напряжения сети. Припоявлении такого выброса электрическое сопротивление варистора резко падает, ион «замыкает» на себя эту помеху, не позволяя ей пройти дальше. Но особенностьв том, что варисторы, обычно устанавливаемые в промышленных фильтрах, начинают«работать» с напряжения 275–300 В (среднее значение), 350–385 В (максимальноенапряжение срабатывания) (из паспортной характеристики варисторов).А дляфильтрации таких помех, напряжение которых находится в пределах 230–300 В,обычно используют LC-фильтры, то есть электрические цепи, состоящие изиндуктивностей (L) и емкостей (C). На нашей схеме это специальный дроссель Tr1и емкости С1, С2, С3. Это так называемые реактивные элементы, сопротивление ихпостоянному току (или току низкой частоты) одно, а току высокой частоты —совершенно другое (отличающееся на порядки). А так как частота импульснойпомехи во много раз больше частоты сети питания (50 Гц), то становится ясно,что нужно сделать так, чтобы ток сети питания свободно прошел через фильтр, авот все высокочастотные добавки (импульсные помехи) были задержаны. Именно таки сделано — сопротивление LC-фильтра резко возрастает с увеличением частотытока, и таким образом происходит задержка помехи. Так как сеть питания в данномслучае трехпроводная, помехи могут возникать не только между сетевыми проводами(«фазой» и «нулем») — их «фильтрует» емкость С3, но и между «фазой» и «землей»,а также возможны помехи «ноль» — «земля». Для эффективного подавления такихпомех и необходимо наличие физического заземления, а в фильтре — наличиефильтрующих емкостей С1 и С2. Они замыкают на себя высокочастотные помехитакого рода и не позволяют им пройти внутрь защищаемого аппарата.
Еще один важный момент. Вслучае отсутствия заземляющего контакта (или плохого контакта) помехи типа«фаза» — «земля» и «ноль» — «земля» физически задерживаться не могут — это однасторона медали. А другая — при отсутствии земли общая точка емкостей С1 и С2получается в воздухе, что приводит к созданию ими и дросселем Tr1 паразитногоколебательного контура, который начинает излучать высокочастотноеэлектромагнитное поле, становясь источником потенциальной опасности длярасположенной рядом радиоаппаратуры, ну и пользователя. Поэтому применениепрактически любых сетевых фильтров в таких случаях нецелесообразно — тут нуженфильтр проще.
Все промышленные образцыболее чем разные и по функциональному назначению, и по электрическим схемам.
/>
/>
А поскольку, как ужеговорилось выше, все импульсные помехи в сети питания, представляющиемаксимальную опасность, носят высокочастотный характер, то для оценкиподавляющей способности фильтра построена его амплитудно-частотнаяхарактеристика. Из этого графика хорошо видно, насколько подавляются различныечастоты. Помехи длительностью 1—10 микросекунд (10 -6с) — типичныекоммутационные импульсные помехи, лежат в частотной области около 1 МГц (106Гц) и выше. Таким образом, если исследуемый фильтр задерживает частоты свыше100 КГц, то он не пропустит и короткие импульсные помехи.
Хорошо видно, что чемвыше частота помехи, тем эффективнее она подавляется. В реальных фильтрах — тотже процесс, только где-то лучше, где-то хуже. Естественно, если «фильтр-удлинитель»как такового электрического фильтра не имеет, то никакие частоты неподавляются, и получается такая картина.
Незначительное подавлениевысокочастотных составляющих происходит за счет образования «естественного»фильтра, образованного индуктивностью кабеля питания и емкостью монтажа, тоесть схема такого «фильтра» выглядит так.
/>
Здесь L0, Lф, Lз —соответственно индуктивности проводов «нуля», «фазы» и «земли», а С ф-з, С0-з,Сф-0 — емкости монтажа (блока розеток).
Существует целый класссетевых фильтров, у которых заземляющий провод не имеет никаких контактов свнутренней схемой, кроме самих евророзеток. Этим достигается очень важноепреимущество — при работе от сети с заземлением все розетки фильтра заземлены.Но и в случае отсутствия «земли» в розетке (типичный случай советской сетипитания) все розетки фильтра объединены между собой по заземляющему контакту(сам фильтр при этом не заземлен). Чтобы разобраться, почему это очень важнопредставлять, представим схему подключения различной периферии к компьютеру —типичный случай для подключения принтера, сканера, внешнего звукового усилителяили телевизора для просмотра видео на большом экране. Итак, схема выглядитследующим образом.
/>
Это «идеальная» схемаподключения периферии — здесь все подключено к заземленной сети питания,потенциалы (напряжения) корпусов устройств одинаковые — они равны 0, посколькуподключены к «земле». Даже в случае возникновения пробоя или поврежденияизоляции любого из устройств (даже при обычной работе потенциалы внешнихустройств могут и, как правило, существенно отличаются от нуля) «лишнее»напряжение уйдет на землю, и все будет в порядке. А теперь представим схемусоединений в случае использования сети без заземления. Она будет намного проще.
/>
Как видно, эта схемапохожа, за исключением провода заземления. В этом случае при разностипотенциалов компьютера и внешнего устройства, единственной связью потенциаловкорпусов устройств является слаботочный интерфейсный кабель (а точнее егоэкранирующая оплетка). Это опасная ситуация, поскольку сквозные токи, текущиеот большего потенциала к меньшему, могут «легко» выжечь входные и выходныепорты соединенных устройств. Таких случаев на самом деле имеется великоемножество: самый распространенный — это выгорание входа или выхода звуковойкарты, например в случае подключения ее к внешнему источнику или усилителюзвука. Далее предложена схема подключения этих устройств к «европейскому»фильтру-удлинителю, не подключенному к внешней «земле».
/>
Даже при отсутствии связис реальной «землей» электрические потенциалы всех устройств выровнены,поскольку их корпуса надежно соединены между собой. В этом случае сквозные токивыберут себе более легкий путь через заземляющие контакты евророзеток, и ничегострашного не произойдет.
2.1.1.2 Варистор
/>
Варистор — полупроводниковый резистор.Варистор — элемент нелинейный, его сопротивление зависит от приложенного к еговыводам напряжения: чем выше напряжение, тем ниже сопротивление. Варисторвключается параллельно защищаемому оборудованию, то есть к нему приложено то женапряжение, что и к защищаемому устройству. При нормальном напряжении в сетипитания и отсутствии импульсных помех ток, проходящий через варистор, оченьмал, и им можно пренебречь, и в такой ситуации варистор можно считатьизолятором. Если в сети питания возникает импульс высокого напряжения(напряжение импульса может быть выше 6000 В в течение короткого промежуткавремени (длительность импульса 10−6 — 10−9 с), то сопротивлениеваристора резко падает, и он преобразует электрическую энергию импульса втепловую, чем защищает включенные в сетевой фильтр приборы, в этот момент черезваристор может протекать ток силой в несколько тысяч ампер.2.1.1.2.1Изготовление
Изготавливают варисторыспеканием при температуре около 1700 °C полупроводника— преимущественно порошкообразного карбида кремния SiC или оксида цинка ZnO, и связующего вещества (глина, жидкое стекло, лаки,смолы и др.). Далее поверхность полученного элемента металлизируют и припаиваютк ней выводы.
Конструктивно варисторывыполняются обычно в виде дисков, таблеток, стержней; существуют бусинковые иплёночные варисторы. Широкое распространение получили стержневые подстроечныеваристоры с подвижным контактом.2.1.1.2.2Свойства
Нелинейностьхарактеристик варисторов обусловлена локальным нагревом соприкасающихся гранеймногочисленных кристаллов карбида кремния (или иного полупроводника). Прилокальном повышении температуры на границах кристаллов сопротивление последнихсущественно снижается, что приводит к уменьшению общего сопротивленияваристоров.
Один из основныхпараметров варистора — коэффициент нелинейности л — определяется отношением егостатического сопротивления R кдинамическому сопротивлению Rd:
/>,
где U и I — напряжение и ток варистора.
Коэффициент нелинейностилежит в пределах 2-10 у варисторов на основе SiC и 20-100 у варисторов на основе ZnO.
Температурный коэффициентсопротивления варистора — отрицательная величина.2.1.1.2.3Применение
Низковольтные варисторыизготавливают на рабочее напряжение от 3 до 200 В и ток от 0,1 мА до 1 А;высоковольтные варисторы — на рабочее напряжение до 20 кВ.
/>
Варисторы применяются длястабилизации и регулирования низкочастотных токов и напряжений, в аналоговыхвычислителях — для возведения в степень, извлечения корней и другихматематических действий, в цепях защиты от перенапряжений (например,высоковольтные линии электропередачи, линии связи, электрические приборы) и др.
Высоковольтные варисторыприменяются для изготовления ограничителей перенапряжения.
Как электронныекомпоненты, варисторы дёшевы и надёжны, способны выдерживать значительныеэлектрические перегрузки, могут работать на высокой частоте (до 500 кГц). Срединедостатков — значительный низкочастотный шум и старение — изменение параметровсо временем и при колебаниях температуры. В последние 5 лет появились на рынкетак называемые «нестарящиеся» варисторы, имеющие по ряду параметров улучшениеэлектрических свойств во времени под напряжением промышленной частоты.2.1.1.2.4Параметры
· Вольт-амперная характеристика
· Классификационное напряжение, В —напряжение при определённом токе (обычно изготовители указывают при 1 мА),практической ценности не представляет.
· Рабочее напряжение (Operating voltage) В (для пост. тока Vdc и Vrms —для переменного) — диапазон — от нескольких В до нескольких десятков кВ; данноенапряжение должно быть превышено только при перенапряжениях.
· Рабочий ток (Operating Current), А — диапазон — от 0,1 мА до 1 А
· Максимальный импульсный ток (Peak Surge Current), А
· Поглощаемая энергия (Absorption energy), Дж
· Коэффициент нелинейности
· Температурные коэффициенты (статич.сопротивления, напряжения, тока) — для всех типов варисторов не превышает 0,1 %на градус
2.1.1.3 LC-фильтр
/>
LC-фильтр предназначен для подавлениявысокочастотных помех (частотой 100 Гц — 100 МГц), которые искажают синусоидупеременного напряжения в сети и отрицательно ск азываются на работеэлектрооборудования. Эффективность работы LC-фильтра в различных диапазонах частот измеряется в дБ.Источниками ВЧ-помех являются различные электрические устройства:электродвигатели, генераторы, сварочные аппараты и т. п.
На рисунке показан примерпростейшего LC-фильтра нижних частот: при подачесигнала определённой частоты на вход фильтра (слева), напряжение на выходефильтра (справа) определяется отношением реактивных сопротивлений катушкииндуктивности (XL = щL) и конденсатора (XC = 1 / щC).
Коэффициент передачи ФНЧможно вычислить, рассматривая делитель напряжения, образованныйчастотно-зависимыми сопротивлениями. Комплексное (с учетом сдвига фаз междунапряжением и током) сопротивление катушки индуктивности есть ZL = jщL = jXL и конденсатора ZC = 1 / (jщC) = − jXC, где />, поэтому, дляненагруженного LC-фильтра.
/>
Подставляя значениясопротивлений, получим для частотно-зависимого коэффициента передачи:
/>
Как видно, коэффициентпередачи ненагруженного идеального ФНЧ неограниченно растет с приближением кчастоте />, и затем убывает. На очень низкихчастотах коэффициент передачи ФНЧ близок к единице, на очень высоких — к нулю.Вообще, зависимость модуля комплексного коэффицента передачи фильтра от частотыназывают амлитудно-частотной характеристикой (АЧХ), а зависимость фазы —фазо-частотной характеристикой (ФЧХ).
В реальных схемах квыходу фильтра подключается активная нагрузка, которая понижает добротностьфильтра и предотвращает острый резонанс АЧХ вблизи частоты щ0. Величину /> называютхарактеристическим сопротивлением фильтра. ФНЧ, нагруженный на сопротивление,равное характеристическому, имеет нерезонансную АЧХ, примерно постоянную длячастот щ
Аналогичным образомстроится и LC-фильтр верхних частот. В схеме ФВЧ меняются местами катушкаиндуктивности и конденсатор. Для ненагруженного ФВЧ получается следующий коэффициентпередачи:
/>
На очень низких частотахмодуль коэффициента передачи ФВЧ близок к нулю. На очень высоких — к единице.
2.1.1.3.1Применение
LC-фильтры используются всиловых электрических цепях для гашения помех и для сглаживания пульсацийнапряжения после выпрямителя. В каскадах радиоэлектронной аппаратуры частоприменяются перестраиваемые LC-фильтры, например, простейший LC-контур,включенный на входе средневолнового радиоприёмника обеспечивает настройку наопределённую радиостанцию.
Фильтры используются взвуковой аппаратуре в многополосных эквалайзерах для корректировки АЧХ, дляразделения сигналов низких, средних и высоких звуковых частот в многополосныхакустических системах, в схемах частотной коррекции магнитофонов и др.2.1.2 Разделительный трансформатор
/>
Разделительныйтрансформатор — это трансформатор, первичная обмотка которого изолирована отвторичных обмоток при помощи защитного электрического разделения цепей спомощью двойной или усиленной изоляции, т.е. между обмотками имеетсязаземленный металлический защитный экран.
Трансформатор будетявляться разделительным, если его вторичная обмотка не заземлена. Обычноиспользуются трансформаторы с коэффициентом трансформации 1. Допускаетсяподключение к одному трансформатору только одного потребителя. Применениетакого подключения электроприемника существенно снижает вероятность поражения электрическимтоком, так как токи, возникающие в случае пробоя изоляции, имеют небольшоезначение, что обусловлено гальванической изоляцией вторичных цепейтрансформатора от цепей заземления.
2.1.2.1 Применениеразделительных трансформаторов
Разделительныетрансформаторы предназначены для повышения безопасности электросетей, прислучайных одновременных прикасаний к земле и токоведущим частям илинетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случаеповреждения изоляции. Они также могут обеспечивать гальваническую развязкуэлектрических цепей. Для повышения электробезопасности, увеличения надежности исрока службы электрооборудования рекомендуется включение его в сеть черезразделительный трансформатор.
Например, согласно «Правилам техническойэксплуатации электроустановок» ванные комнаты входят в категорию особоопасных помещений из-за наличия повышенной влажности, текущей воды и обилияизделий из металла, имеющих неустойчивое заземление. В таких помещениях недолжно быть розеток на 220 В, или же эти розетки должны быть включены черезразделительный трансформатор.
Выбор разделительныхтрансформаторов по параметрам
2.1.2.2 Основныепараметры трансформаторов
— коэффициенттрансформации
— входное напряжение исилу тока (на первичной обмотке)
— выходное напряжение исилу тока (на вторичной обмотке)
— номинальную мощность
— предельно допустимоенапряжение между выходными зажимами и землёй
— тип и конфигурациювыводов
— способ монтажа (наплату, на DIN-рейку, навесной)
— габаритные размеры ивес
— допустимую рабочуютемпературу
— первичное и вторичноесопротивление
— климатическоеисполнение
— применениетрансформатора
2.2 Активные методы
2.2.1 Заземление
Заземление — это преднамеренное соединениенетоковедущих элементов оборудования, которые в результате пробоя изоляциимогут оказаться под напряжением, с землёй. Заземление состоит из заземлителя(проводящей части или совокупности соединенных между собой проводящих частей,находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточнуюпроводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемоеустройство с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическимстержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементовспециальной формы. Качество заземления определяется значением электрическогосопротивления цепи заземления, которое можно снизить, увеличивая площадьконтакта или проводимость среды — используя множество стержней, повышаясодержание солей в земле и т.д. Как правило, электрическое сопротивлениезаземления нормируется.2.2.1.1Обозначения
Проводники защитногозаземления во всех электроустановках, а также нулевые защитные проводники вэлектроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, в том числешины, должны иметь буквенное обозначение РЕ и цветовое обозначениечередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой ширины (для шинот 15 до 100 мм) желтого и зеленого цветов. Нулевые рабочие (нейтральные)проводники обозначаются буквой N и голубым цветом. Совмещенные нулевые защитныеи нулевые рабочие проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовоеобозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах.2.2.1.2Обозначения системы заземления
Первая буква вобозначении системы заземления определяет характер заземления источникапитания:
T – непосредственноесоединения нейтрали источника питания с землёй;
I – все токоведущие частиизолированы от земли.
Вторая буква определяетхарактер заземления открытых проводящих частей электроустановки здания:
T – непосредственнаясвязь открытых проводящих частей электроустановки здания с землёй, независимоот характера связи источника питания с землёй;
N – непосредственнаясвязь открытых проводящих частей электроустановки здания с точкой заземленияисточника питания.
Буквы, следующие черезчёрточку за N, определяют характер этой связи – функциональный способустройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников:
S –функции нулевогозащитного PE и нулевого рабочего N проводников обеспечиваются раздельнымипроводниками;
C – функции нулевогозащитного и нулевого рабочего проводников обеспечивается одним общимпроводником PEN.2.2.1.3Принцип защитного действия
Защитное действиезаземления основано на двух принципах:
Уменьшение до безопасногозначения разности потенциалов между заземляемым проводящим предметом и другимипроводящими предметами, имеющими естественное заземление.
Отвод тока утечки приконтакте заземляемого проводящего предмета с фазным проводом. В правильноспроектированной системе появление тока утечки приводит к немедленномусрабатыванию защитных устройств (устройств защитного отключения — УЗО).
Таким образом, заземлениенаиболее эффективно только в комплексе с использованием устройств защитногоотключения. В этом случае при большинстве нарушений изоляции потенциал назаземленных предметах не превысит опасных величин. Более того, неисправныйучасток сети будет отключен в течение очень короткого времени (десятые ч сотыедоли секунды — время срабатывания УЗО).2.2.1.4Разновидности систем заземления
Классификациятипов систем заземления приводится в качестве основной из характеристикпитающей электрической сети. ГОСТ Р 50571.2 рассматривает следующие системызаземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.
2.2.1.4.1 Система TN-C(фр.Terre-Neutre-Combine) предложена немецким концерном АЭГ (AEG, AllgemeineElektricitдts-Gesellschaft) в 1913 году. Рабочий ноль и PE-проводник(Protection Earth) в этой системе совмещены в один провод. Самым большимнедостатком была возможность появления фазного напряжения на корпусахэлектроустановок при аварийном обрыве нуля.
Несмотря на это, насегодняшний день можно встретить данную систему заземления в постройках странбывшего СССР.
/>
Литература
1. В.Г. Герасимов, О.М. Князьков,А.Е. Краснопольский, В.В. Сухоруков (Под ред. В.Г. Герасимова). Основыпромышленной электроники: Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп… — М.:Высшая школа, 1978.
2. В.Г. Колесников (главныйредактор). Электроника: Энциклопедический словарь. — 1-е изд… — М.: Сов.энциклопедия, 1991. — С. 54. — ISBN5-85270-062-2
3. Эндель Ристхейн. Введение вэнерготехнику. Таллин.: Elektriajam, 2008. глава №4.