Экранировать СКС или не экранировать? Вот в чем вопрос!

Запорощенко Евгений Кадарович, к.т.н., доцент, главный технический специалист по СКС SPL GROUP Работа со структурированными кабельными системами (СКС) часто связана с их инсталляцией в местах с повышенным электромагнитным фоном или, как мы часто говорим, помехами. Возникает резонный вопрос: надо или нет монтировать экранированные версии СКС. С одной стороны напрашивается простой ответ – конечно нужно, ведь вокруг СКС помеховый фон. Но так ли это. Давайте разбираться. Начнем наши рассуждения с типов электрических сетей, которые в настоящее время используются в мире и в нашей стране.  Для этого обратимся к Правилам Устройства Электроустановок (ПУЭ) издания 6 и 7, актуальным в России на 2021 год [1]. Международными стандартами IEC (МЭК) и ПУЭ рекомендуются три типа электросетей в зависимости от вида заземления: TN, TT и IT. Первая буква в типе электросети определяет тип заземления электроустановки. T -глухозаземленная нейтраль, I – изолированная нейтраль. Вторая буква определяет тип заземления нагрузки. T -непосредственное заземление, N -соединение токоведущих выводов к нейтрали электроустановки (функциональной земле). В TN сетях (рис. 1), дополнительные буквы указывают на установленные нейтральный и ащитный проводники. S -независимый защитный проводник во всей электросети, C -нейтраль и защитный проводник объединены вместе в одном проводнике. C-S -в части электросети функции нейтрали и защитного проводника объединены.

Рис. 1 Сеть TN

Различают три разновидности сетей TN. Сеть TN-S (рис. 2): отдельный защитный проводник используется во всей сети.

Рис. 2 Сеть TN-S Сеть TN-С (рис. 3):функции нейтрального и защитного проводника во всей сети совмещаются в одном проводнике PEN.

Рис. 3 Сеть TN-С Сеть TN-C-S (рис. 4): в части электросети функции нейтрали и защитного проводника совмещаются в одном проводнике.

Рис. 4 Сеть TN-С-S В электросетях ТТ (рис. 5) нейтральный проводник источника питания, как правило, глухозаземлен. Токоведущие части оборудования подключаются к электродам заземления, которые являются нейтральными по отношению к заземлению источника питания.

Рис. 5 Сеть TТ В электросетях IT (рис. 6) нейтральный проводник источника электропитания не заземляется или подключается к высокоомному сопротивлению.Токоведущие части оборудования заземляются. Электросети IT неудобны для подключения электроустановок, т.к. в них нет нейтрального проводника.

Рис. 6 Сеть IТ Как видно из вышеуказанного, в нашей стране превалируют сети TN-C, хотя многие увидели еще и сети IT, сохранившиеся в нашей стране со времен советского прошлого.

Для инсталляции СКС предпочтительно наличие в здании системы заземления TN-S. Она позволяет устранить «токовую петлю», когда разность потенциалов дает паразитный ток в кабеле. Можно использовать также потенциаловыравнивающую шину. В ГОСТе 50571.21 рассматриваются три варианта достижения эквипотенциальности: уравнивающая шина, радиальное соединение защитных проводников с корпусами оборудования ИТ (эффективное в небольших зданиях при коротких проводниках) и потенциалоуравнивающая сетка (более эффективный способ), описанная и в европейском стандарте EN 50174-2 как рекомендуемое решение для электроустановок зданий [2]. В EN 50174-2 приведены детальные рекомендации по проектированию и инсталляции системы в целом. Если детально проработать проект, предусмотрев все возможные варианты, то ни с заземлением, ни с инсталляцией никаких трудностей не возникнет. В данном случае многое зависит от умения и профессионализма специалиста, осуществляющего проектирование сети. В Германии, Франции, Швейцарии, Англии и Австрии экранированный медный симметричный электрический кабель служит стандартной средой передачи сигналов, обеспечивая защиту канала от электромагнитных помех и межкабельных наводок (AXT). Это связано, прежде всего, с наличием в этих странах качественно спроектированных и выполненных электросетей системы TN-S и систем заземления. Однако в России и в большинстве других стран, включая США (на эту страну приходится более 40% мирового рынка СКС), как правило, используются более дешевые неэкранированные системы [2]. Рыночная доля экранированных СКС в России составляет 5-10% [2]. По оценкам [2], для вновь инсталлируемых систем она приближается к 5% и лишь через пару лет может увеличиться до 10% для решений 10 Гбит/с Ethernet. Однако по числу портов системы U/UTP категории 6 имеют еще более значительный перевес. Основные заказчики — госсектор и офисы зарубежных компаний, которые привыкли руководствоваться последними требованиями международных стандартов (ISO/IEC 11801-2017-3-й ред.). В основном экранированные системы устанавливаются из соображений безопасности, однако в большинстве случаев имеет смысл выбирать волоконно-оптические системы, как полагают большинство специалистов по СКС [2]. К установке экранированной системы следует подходить очень избирательно. Нередко разумнее использовать СКС с кабелем U/UTP высокой категории или оптику. По оценкам Андрея Семенова (д.т.н. по СКС, профессора), в крупных проектах экранированные СКС составляют 15-20%, а в мелких практически не используются, поскольку в нашей стране в офисных зданиях (даже специализированной постройки) нормальное телекоммуникационное заземление встречается нечасто. Что касается альтернативы «экран/оптика», то медная неэкранированная СКС более экономична. Безусловно, с внедрением мультимедиа и 10GbE-решений доля экранированных проводок будет расти до 32% в год. Выбор в пользу экранированных систем обусловлен требованиями обеспечения непрерывности и надежности бизнес-процессов. Это касается банковского сектора, логистики, риэлтерского бизнеса, а также телевизионных компаний, которые осуществляют переход на цифровые методы обработки видеоинформации [2]. При правильном монтаже экранированные СКС обеспечивают лучшую защиту от электромагнитных помех и межкабельных наводок, однако, экранированным системам присущ ряд недостатков, включая трудности монтажа, массогабаритные показатели кабеля, необходимость учитывать особенности системы заземления и электропитания здания, высокую стоимость. По сравнению с неэкранированной U/UTP системой, они остаются более дорогими — будь то стоимость компонентов, монтажных работ или сопутствующих систем (телекоммуникационная шина заземления и т.п.), а при отсутствии контура заземления сделать его по всем правилам слишком накладно, что приводит к удорожанию всей ЛВС [2]. В случае неверной инсталляции характеристики экранированной СКС могут оказаться хуже, чем у неэкранированной системы той же категории: протекающий по неправильно заземленному экрану ток между точками с разными потенциалами будет наводить помехи на проводники пар. Экранированные системы требуют более продуманного проектирования, внимательного монтажа и эксплуатации. Вместе с заземлением решение получается далеко не дешевым, хотя при определенных условиях может дать выигрыш по TCO. Инсталляция компонентов экранированной СКС не намного сложнее, но основная трудность заключается в выполнении безукоризненного заземления. При этом необходимо наличие у телекоммуникационной системы заземления и опыта инсталляции у монтажников. Кроме того, экранированные СКС имеют увеличенный размер и вес компонентов и высокую стоимость, которая порой в два раза дороже, чем версия U/UTP, и примерно еще на столько же возрастает за счет установки системы заземления в сети TN-S [2]. По оценке [2], экранированный вариант СКС обойдется на 30-40% дороже по стоимости продуктов, и на 10-15% — по стоимости инсталляции. В последнее время большое внимание уделяется электромагнитной совместимости в различных информационных приложениях кабелей на основе экранированной витой пары (F/UTP) по сравнению с кабелями на основе неэкранированной витой пары (U/UTP). Широко распространенные традиционные взгляды на экранирование привели к вере в то, что физически “экранированный” кабель безусловно обладает лучшей невосприимчивостью к шуму и более низкими уровнями излучательной способности, чем “неэкранированный” кабель. Однако полученные результаты исследований [3] показывают, что невосприимчивость к шуму и излучательные характеристики информационных кабелей типа неэкранированная витая пара практически не отличаются от таких же характеристик кабелей типа экранированная витая пара. В кабелях U/UTP и F/UTP применяются две различные стратегии противостояния шумовым помехам. В неэкранированных кабелях витая пара для повышения невосприимчивости к шуму основная ставка делается на хороший баланс пар в кабеле. Когда сбалансированность кабельной U/UTP-системы приближается к идеальной, наведенные шумовые токи на витых проводниках выравниваются и приемник, который способен обнаруживать только разницу напряжений на паре, становиться невосприимчивым к шумовым помехам. Таким образом, даже без защиты с помощью физического “экрана” идеально сбалансированная пара будет демонстрировать отличную невосприимчивость к шуму [3]. В экранированных кабелях витая пара для улучшения невосприимчивости к шуму используется легко разрушимая и дорогостоящая технология. Поле шумовой помехи наводит ток в металлическом экране кабеля. В результате стекания на землю наведенного тока на сигнальных проводниках под экраном будет наводиться одинаковый по амплитуде и разнофазный ток. По мере приближения качества экрана к идеальному два тока становятся равными по амплитуде и противофазными, компенсируя влияние шумовых помех [3].Главной задачей огромного большинства конечных пользователей является то, насколько хорошо будет функционировать система в различных конфигурациях и при различных кабельных решениях. Невосприимчивость к воздействию со стороны электромагнитных шумов является главным критерием при определении рабочих характеристик установленной системы (часто выражается в виде параметра BER – Bit-Error-Rate – уровень битовой ошибки). В сетях ЛВС ухудшение рабочих характеристик может значительно увеличить время реакции системы и в экстремальных ситуациях вызвать аварию в сети. С точки зрения конечного пользователя хорошая кабельная система позволяет реализовать множественные конфигурации (то есть количество пользователей, количество подключений, длины кабельных участков) и в то же время сохранять приемлемые рабочие характеристики по параметру BER.  По этой причине экранированные кабели обладают несомненной привлекательностью для тех, кто не подозревает об опасностях, создаваемых неправильно смонтированным экраном, и не знает о хорошей невосприимчивости к шуму и отличных рабочих характеристиках неэкранированных кабельных систем для передачи данных. Многие проектировщики систем и оборудования, а также конечные пользователи уверены в том, что качество их кабельных систем на основе F/UTP является следствием физического присутствия “экрана”. Однако, любой экран, если он изготовлен и смонтирован некачественно, будет вести себя как антенна, излучая или поглощая шумы. Эффективно экранированная кабельная система должна иметь экран, правильно инсталлированный с обоих концов и быть целостностным в каждом соединении по всей кабельной системе [3]. Так, измерения рабочих характеристик, проведенные компанией AT&T, развеяли некоторые заблуждения, связанные с рабочими характеристиками кабелей на основе экранированной и неэкранированной витой пары. Результаты измерений вторично наведенного тока привели к заключению, что “сам по себе экранированный кабель не обеспечивает невосприимчивости к шуму. Следует рассматривать внешнее экранирование всей линии, так как на первый взгляд безобидные соединения могут оказывать и оказывают значительное влияние на эффективность экранирования. Кроме того, поддержание высокого качества экрана в каждой точке становится дорогим, а разработчик системы должен найти компромисс между требованиями, предъявляемыми к системе, учитывая требуемые рабочие характеристики электромагнитной совместимости, а также стоимость компонентов и обслуживания системы”.  В заключение можно констатировать, что при использовании обычных кабельных конфигураций, неэкранированный кабель полностью способен обеспечивать такой же уровень устойчивости к шуму, как и экранированный кабель. Это касается как часто используемой категории 6, так и всех неэкранированных решений. Литература Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ) (издание 6 и 7), 2021 г. За экраном, Сергей Орлов, «Журнала сетевых решений/LAN», 06, 2007 г. Экранированный кабель «витая пара» против неэкранированного кабеля «витая пара». Ошибочный взгляд на рабочие характеристики. Е. Оганесян, База знаний ICS, 2000 г.

Свяжитесь с нами

Мы свяжемся с вами в течении 12 часов!

SPL (System Professional Line), © 2019
Производство:
Республика Башкортостан, г.Ишимбай, Левый берег, 6.

Центральный офис:
Адрес: г.Москва, Мичуринский проспект 11 корпус 2, офис 4

Сэкономь от 30% и получи готовый расчет проекта за 30 минут по старым ценам

Заполните поля, чтобы сделать расчёт!

Оставить заявку сейчас!

Заполните поля для отправки!

Скачать прайс лист по старым ценам!

Заполните поля для отправки.