Безопасные расстояния между информационной проводкой и электрическими устройствами

С появлением новых услуг и увеличением числа устройств, питающихся от электросети, вопросы электромагнитной совместимости (ЭМС) ИТ-оборудования и правильности его монтажа приобретают все большую важность. К созданию информационной проводки для приложений 1 и 10 Gigabit Ethernet необходимо подходить с учетом требований ЭМС.

Новая редакция европейского стандарта EN 50174-2 и его международная версия ISO/IEC 14763-2 являются основными нормативными документами в области ЭМС кабельных систем.

В соответствии с требованиями данных стандартов, при проектировании информационной проводки необходимо рассматривать помимо характеристик самой кабельной системы, также электомагнитную обстановку на объекте инсталляции. Требования стандарта в первую очередь относятся к кабельным системам, предназначенным для передачи высокоскоростных приложений (1 Гбит/с и выше), так как они наиболее чувствительны к электромагнитным помехам в канале передачи информации.

Еще одним нормативным документом, имеющим существенное значение, является стандарт ISO/IEC 29106. Данный стандарт вводит классификацию условий окружающей среды на объекте инсталляции СКС, такая классификация называется MICE (расшифровывается как Mechanical, Ingress, Chemical and Electromagnetic - механические воздействия, проникновение пыли и влаги, климатические условия и электромагнитные влияния). Для каждого из критериев предусмотрены 3 уровня, где 1 (низший) уровень характеризует среду с контролируемыми параметрами (т.е. офисные помещения), а 3 (наивысший) – среду с неблагоприятными условиями эксплуатации СКС (промышленные предприятия, медицинские лаборатории и т.п.).

Рис. 1 Пример классификации MICE в различных помещениях промышленного предприятия.

Определение электромагнитной совместимости информационной проводки

При определении электромагнитной совместимости информационной кабельной системы необходимо рассматривать следующие факторы:

• • Собственное излучение кабеля вовне в момент передачи информации
• • Устойчивость кабеля к воздействию на него внешних элекромагнитных помех

Рис.2 Пример электромагнитного взаимодействия информационной проводки.

Электромагнитная совместимость в витопарных медножильных кабелях обеспечивается двумя способами :

• • Скруткой пар
• • Экранированием

Параметр, который позволяет оценить уровень электромагнитной совместимости витопарных кабелей получил название Затухание излучения (coupling attenuation). Параметр затухания излучения может быть измерен на частотах до 1000 МГц и применяется для оценки как для неэкранированных, так и для экранированных систем. Такие параметры как TCL и LCL (поперечные и продольные потери преобразования) не позволяют в полной мере оценить характеристики ЭМС, не применяются для оценки экранированных кабельных систем и могут быть измерены только на частотах до 250 МГц.

Электромагнитное воздействие	E1	E2	E3
Радиочастотные помехи 80 МГц – 1,0 ГГц 1,4 ГГц – 2,0 ГГц 2,0 ГГц – 2,7 ГГц	3 В/м 3 В/м 1 В/м	3 В/м 3 В/м 1 В/м	10 В/м 3 В/м 1 В/м
Кондуктивные помехи 150 кГц – 80 МГц	3 В	3 В	10 В
Наносекундные импульсные помехи	500 В	1000 В	2000 В
Магнитное поле (50/60 Гц)	1 A/м	3 A/м	30 A/м
Электростатический разряд - контактный разряд (0,667 мкКл) - воздушный разряд (0,132 мкКл)	4 кВ 8 кВ	4 кВ 8 кВ	4 кВ 8 кВ

Табл.1 Пять параметров электромагнитного воздействия модели MICE

Требования MICE, показанные в таблице 1, отражают типовые электромагнитные воздействия, необходимые для оценки ЭМС кабельной системы. Каждое электромагнитное воздействие имитирует определенный тип источника электромагнитных помех, присутствующий на объекте (Табл.2).

Электромагнитные воздействия	Источники
Электростатический разряд – контактный (0, 667 мкКл)	Декоративные покрытия пола или материалы, при контакте с которыми человек получает заряд; прикосновение (к другим объектам) вызывает разряд.
Электростатический разряд – воздушный (0,132 мкКл)	Декоративные покрытия пола или материалы, при контакте с которыми человек получает заряд; разряд происходит через воздух.
Радиочастотные помехи	Электромагнитные радиоволны от ТВ или радиостанций, мобильных радиосредств и т.п.
Кондуктивные помехи	Электромагнитные радиоволны от ТВ или радиостанций, мобильных радиосредств и т.п.
Наносекундные импульсные помехи	Передаточные процессы в силовых кабелях и результат их воздействия на кабели передачи данных. Устройства, потребляющие электроэнергию, такие как двигатели и лампы накаливания, включаются и выключаются, генерируя при этом высокочастотные импульсы.
Магнитное поле (50/60 Гц)	Оборудование, работающее на промышленной частоте (50 Гц), напр. трансформаторное оборудование и низковольтные распределительные панели. Затрагивает расстояние между силовыми кабелями и кабелями передачи данных

Табл.2 Источники электромагнитных помех

В реальной жизни различные источники электромагнитных помех не работают по отдельности, все они взаимодействуют между собой и оказывают влияние на прочие системы, в том числе на информационную проводку. Это могут быть переходные процессы в силовых кабелях, беспроводные устройства и т.д.

Приведенная ниже Таблица 3 позволяет оценить влияние на информационную проводку, предназначенную для передачи гигабитных и 10 гигабитных приложений, реально-существующих источников электромагнитных помех в зависимости от расстояния.

Источник влияния	Расстояние от информационной проводки		Электромагнитная („E“) классификация
Передатчик (ТВ, радио, мобильная телефония)	< 3 км		E3
	≥ 3 км	E1 или E2
Флуоресцентные лампы дневного света	< 0,15 м		E3
	? 0,15 м	E1 или E2
Электродвигатели	< 0,5 м		E3
	? 0,5 м	E1 или E2
Мобильные телефоны	< 3 м		E3
	? 3 м	E1 или E2
Силовые кабели, 230 В	< 0,5 м		E3
	? 0,5 м	E1 или E2

Табл.3 Влияние различных источников электромагнитных помех на информационную проводку

Важно: современные стандарты СКС настаивают на обязательном использовании критериев оценки ЭМС по классификации MICE на стадиях проектирования, инсталляции и эксплуатации СКС. Информационная кабельная система, установленная на объекте заказчика, должна стабильно функционировать в существующих условиях окружающих среды и электомагнитной обстановки. Так, минимальным уровнем электромагнитного воздействия является уровень E1 в соответствии с MICE.

Расстояние между силовыми и информационными кабелями.

Вопрос паралельной прокладки силовых и информационных кабелей является достаточно актуальным. Для обеспечения электромагнитной развязки силовой и информационной проводки, новая редакция европейского стандарта EN 50174-2 2009 требует прокладывать информационные кабели на определенном расстоянии от силовых. Минимально-допустимое расстояние зависит от параметра ЭМС информационной кабельной системы (затухание излучения), потребляемой мощности силового кабеля, наличия или отсутствия металлического разделителя. В соответствии с Табл. 4 стандарта EN 50174-2 2009, каждому типу информационной проводки в зависимости от конструкции (экранированная или неэкранированная) присваивается определенный Класс разделения. Так, например, для дважды экранированных кабелей S/FTP или F/FTP это Класс «d», а для неэкранированных кабелей U/UTP – Класс «a» или «b». Основным параметром оценки ЭМС для любых типов кабелей является параметр излучения. Введение параметра TCL (поперечных потерь преобразования) в стандарт для UTP кабелей произошло под влиянием Северной Америки.

Информационные кабели					Класс разделения
Экранированные		Неэкранированные		Коаксиальные/Двухпро-водные экранированные
Затухание излучения при частотах от 30 до 100 МГц, дБ		TCL при частотах от 30 до 100 МГц, дБ		Затухание экранированияпри частотах от 30 до 100 МГц, дБ
? 80 дБа	? 70-10x lg f		? 85 дБг		d
? 55 дБб	? 60-10x lg f		? 55 дБ		c
? 40 дБ	? 50-10x lg fв		? 40 дБ		b
< 40 дБ	? 50-10x lg f		< 40 дБ		a
а Кабели, соответствующие EN 50288-4-1 (EN 50173-1:2007, Категория 7) удовлетворяют требованиям Класса разделения “d". б Кабели, соответствующие EN 50288-2-1 (EN 50173-1:2007, Категория 5) and EN 50288-5-1 (EN 50173-1:2007, Категория 6) удовлетворяют требованиям Класса разделения“c". Эти кабели могут обеспечить характеристики Класса разделения “d" при условии, что они соответствуют применимым к конкретному случаю требованиям для затухания канала. в Кабели, соответствующие EN 50288-3-1 (EN 50173-1:2007, Категория 5) and EN 50288-6-1 (EN 50173-1:2007, Категория 6) удовлетворяют требованиям Класса разделения “b". Эти кабели могут обеспечить характеристики Классов разделения “c" или “d" при условии, что они соответствуют применимым к конкретному случаю требованиям для затухания симметрии заземления (earthing symmetry attenuation). г Кабели, соответствующие EN 50117-4-1 (EN 50173-1:2007, Категория BCT-C), удовлетворяют требованиям Класса разделения “d".

Табл. 4 Классы разделения информационной кабельной проводки в соответствии с EN 50174-2 2009

Примечание: Параметр затухания излучения применяется как для экранированных, так и для неэкранированных системам и полностью коррелирует с характеристикой электромагнитной совместимости систем информационных кабельных систем.

Класс разделения	Разнесение без металлической перегородки	В лотке / за перегородкой находится один из кабелей: информационый или силовой
		Металлическая Перегородкаа	Перфорированная металлический лоток b,c	Цельный металлический лоток d
d (S/FTP, F/FTP Кат.7)	10 мм	8 мм	5 мм	0 мм
c (F/UTP, Кат.6 и 5E)	50 мм	38 мм	25 мм	0 мм
b (U/UTP Кат. 6 и 5E)	100 мм	75 мм	50 мм	0 мм
a Прочие типы кабелей	300 мм	225 мм	150 мм	0 мм
a Характеристики экранирования (в диапазоне от 0 до 100 МГц) эквивалентны корзине из сварной стальной сетки с размером ячейки 50 x 100 мм (кроме лестниц). Такие экранирующие свойства достигаются также со стальным лотком (жёлобом без крышки) с толшиной стенки менее 1,0 мм и имеющему более 20% области с равномерно распределённой перфорацией. b Характеристики экранирования (в диапазоне от 0 до 100 МГц) эквивалентны стальному лотку (жёлобу без крышки) с толшинойстенки1,0 мм и имеющему не более 20% области с равномерно распределённой перфорацией. Такие экранирующие свойства достигаются также с экранированными силовыми кабелями, характеристики которых не соответствуют определённым в Примечании d. c Верхняя поверхность проложенных кабелей должна находиться по крайней мере на 10 мм ниже верха барьера. d Характеристики экранирования (в диапазоне от 0 до 100 МГц) эквивалентны стальному кабельному каналу с толшиной стенки 1,5 мм. Указанная дистанция является добавочной к обеспечиваемой разделителем/барьером

Табл. 5 Минимальное разнесение проводки

Далее минимально-допустимое расстояние между силовой и информационной проводкой определяется путем умножения значения минимального разнесения (Табл.5) на коэффициент электрической мощности силового кабеля, P (Табл.6).

Тип электрической сети	Количество электрических цепей		Коэффициент электрической мощности, P
20 А 220 В однофазная	1-3		0,2
	4-6	0,4
	7-9	0,6
	10-12	0,8
	13-15	1
	16-30	2,0
	31-45	3,0
	46-60	4,0
	61-75	5,0
	>75	6,0
	- трехфазный электрический кабель при расчете приравнивается к трем однофазным
	- Ток более 20А при расчете разделяется на несколько кабелей в 20А
	- Более низкое постоянное напряжение при расчете следует принимать как эквивалент приведенным в таблице (например ток 100А постоянное напряжение 50 B = 5 кабелей с током 20А (P=0,4))

Табл.6 Определение коэффициента электрической мощности силового кабеля

Пример: Необходимо определить минимально-допустимое расстояние при паралельной прокладке в пластиковом кабельном коробе без разделителя информационных кабелей типа S/FTP (индивидуально экранированные витые пары + общий экран) и силового кабеля, содержащего 15 однофазных силовых кабелей с напряжением 230 В.

Информационный кабель типа S/FTP соответствует Классу «d» из Таблицы 4, таким образом, минимально-допустимое расстояние составит: 10 мм (Таблица 5) x 1 (Таблица 6)=10 мм.

Если вместо кабеля типа S/FTP на объекте будет использоваться неэкранированный кабель типа U/UTP, соответствующий Классу «b», то минимально-допустимое расстояние составит: 100 мм. Для прочих кабелей типа U/UTP, соответствующих Классу «a», расстояние составит 300 мм.

Необходимо учитывать, что минимально-допустимого расстояния, определенного в соответствии со стандартом, на практике обычно бывает не достаточно. Это подтверждается результатами испытаний в тестовых лабраториях. Поэтому полученное значения в соответствии с Табл. 4,5,6 следует рассматривать как минимальное оценочное значение и разносить кабели на большие расстояния.

Количество показов: 11208