从防雷接地谈监控系统的接地.docx
- 文档编号:11204883
- 上传时间:2023-05-29
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:153.44KB
从防雷接地谈监控系统的接地.docx
《从防雷接地谈监控系统的接地.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《从防雷接地谈监控系统的接地.docx(13页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
从防雷接地谈监控系统的接地
从防雷接地谈监控系统的接地
发布人:
嘉信铭远 浏览 10 次 发布时间:
2010 年 5 月 24 日 打印本页
安防系统的接大地,一般出于三点考虑:
安全,抗干扰,防雷。
安防行业有关防雷的文
章和帖子很多,但有些概念不够准确,甚至是错误的,在工程设计参考时让人感到有些无
所适从。
【有关防雷的两类观点】
我们先看看有关防雷常见的“第一类观点”:
1) “监控室内应设置等电位连接母线(或金属板),该等电位连接母线应与建筑物
防雷接地、PE 线、设备保护地、防静电地等连接到一起防止危险的电位差。
各种电涌保护
器(避雷器)的接地线应以最直和最短的距离与等电位连接母排进行电气连接”——总之
一句话:
主机系统机壳接大地。
2) “前端设备如摄像头应置于接闪器(避雷针或其它接闪导体)有效保护范围之内。
当红外摄像机独立架设时,原则上为了防止避雷针及引下线上的暂态高电位,避雷针最好
距摄像机 3-4 米的距离。
如有困难,避雷针也可以架设在红外摄像机的支撑杆上,引下
线可直接利用金属杆本身或选用 Φ 8 的镀锌圆钢。
为防止电磁感应,沿电线杆引上的摄
像机电源线和信号线应穿在金属管内以达到屏蔽作用,屏蔽金属管的两端均应接地”。
3) “根据 GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》的以上条款分析:
监控系统的防雷接地应与系统的交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接
地装置,接地电阻不得大于 1Ω”。
看了这一段论述,有一点是明确的:
监控主机系统要接好大地。
但是前端摄像机机壳到底
是接大地还是不接大地呢?
第二条里没有明确,按第三条理解,似乎应该和防雷接地“共
用一组接地装置”。
再看一个防雷厂家最有代表性、最明确、最典型,也被广为转载的论述,这是“第二类观
点”,节引如下:
1.“什么是等电位连接?
摄像机等电位连接怎么做?
GB50057-94 对等电位连接定义 :
将分开的装置、诸导电物体等用等电位连接导体或电涌
保护器连接起来,以减小雷电流在它们之间产生的电位差。
就红外摄像机等电位而言,等
电位是指摄像机的金属外壳、机架、金属管、槽、屏蔽线缆外层、设备防静电接地、安全
保护接地、浪涌保护器接地(SPD)接地端等均应与等电位连接端子连接。
等电位连接的
目的:
降低设备各部件之间的电位差及统一系统的零电位参考点。
”
2.“室外金属立杆摄像机需不需要与立杆绝缘?
不需要,且必须进行可靠的等电位连接。
当金属立杆遭受直接雷击或泄放雷电流时会在金
属立杆周围产生一磁场,这一磁场达到一定强度时会对附近的电子设备放电;而摄像机外
壳与金属立杆连接后不存在电位差;红外摄像机更安全。
”
防雷厂家要求安防工程设计时,考虑防止直击雷的接闪问题、电力系统的防雷问题,要求
安防系统所有市电接口,通信接口,视频接口,直流电源接口等等,凡是有“口的地方”
都要加防雷器,都要做好接大地;防雷投入是近几年安防工程设计者很伤脑筋的问题。
不少“只懂弱电的安防人”诚实地按照这类防雷厂家的“指导”,设计了安防系统的
防雷工程:
到处接大地,处处安避雷器。
“实践是检验真理的唯一标准”,一个这样布满防雷器的安防工程系统,干扰却十分严重,
用抗干扰器也很难解决问题;但有时把防雷器拆了,不用抗干扰器干扰也没有了;有的抗
干扰器暂时能够抗掉了干扰,后来却又出现了干扰,甚至发生成批烧毁抗干扰器,烧毁了
避雷器的问题;打雷照样烧毁设备,不打雷也烧毁设备,问题到底出在哪里?
笔者认为,这第二类防雷厂家的意见,没有一点弱电系统概念和观念,没有区域大系统电
磁兼容观念和意识,对远离主机的前端红外摄像机设备照搬了建筑物等电位连接的教条,
把监控系统的安全置于死地。
本文就针对这类问题做些分析,提供一些工程参考意见,以求引起安防行业的朋友注意和
思考。
【监控系统如何考虑防雷】
笔者的观点是:
1) 全面防雷不是安防工程应该考虑的问题。
有些防雷的文章,让安防工程全面考虑
接闪,防静电和防雷电电磁感应问题,弄得安防弱电工程商头都大了,无所适从,只好把
防雷任务交给“防雷专业厂家”设计。
安防工程属于弱电工程,属于建筑物建设项目完工
后的工程。
建筑物的区域防雷和避雷,建筑物电力系统的防雷和避雷,都是建筑物统一设
计施工的,都有安全标准和完工验收标准。
入住的人员,常用设备,都应该在它们的有效
保护之下安全运行,包括在它们有效保护范围之内的安防系统的安全运行。
所以建筑物避
雷接闪问题和电力电源取电中的雷电感应浪涌问题,都应视为已达到并符合安全标准要求。
这就是常用家电都不用加装防避雷设施的原因和惯例;
2) 安防工程设计时,应该考察甲方建筑物和供电系统的防雷避雷系统的验收报告,
了解有效防护范围,明确这些防雷责任在甲方;
3) 静电感应——带电云层对地面的静电感应会在局部地面形成与云层带电相反的电
荷积累,从而引起地电位的剧烈变化,这一现象是靠避雷针有效放电的“中和反应”来消
除并确保安全的。
多数情况下避雷针有效放电的“中和反应”是随着带点云层的靠近,实
时、逐步进行的,这就避免异性电荷的大量积累,避免闪电现象的发生,是在不知不觉中
“避雷”的。
上面引述的“防雷专家”意见,要求把红外摄像机壳“等电位”接大地,说
“摄像机外壳与金属立杆连接后,不存在电位差;摄像机更安全”;这就是说,有带电云
层对地面静电感应时,也要把摄像机作为“大电流放电”通道。
这等于说雷雨天气,把自
己脚腕上绑一根导线接大地,让带电云层通过人体,以低电阻、大电流对地放电。
这不是
防雷,是引雷,让大电流融化摄像机。
还有,安防工程是一个涉及区域广大的电气连接系
统,这 A 点发生了静电感应,红外摄像机与接地立杆是“等电位”了,但是远处没有发生
静电感应区域 B 的接大地的摄像机或主机,二者之间却制造了“不等电位的环路连接”—
—这就是上面说的“没有区域大系统电磁兼容观念和意识”造成的错误;
4) 雷电电磁感应指的是雷电电磁波对导线的电磁感应。
暴露在外部空间的导线——
电力线、监控传输线,金属立柱,金属支架等等,都可以“接收到” 雷电电磁波的感应
电流或电动势。
雷电电磁波脉冲是毫微秒级的“高压短脉冲”,它的频谱,可以扩展到几
十到几百兆赫以上。
这么高的频谱,接地线也都失去了常规的“接地”意义。
一根几米几
十米长的接地线,此时也变成了“接收天线”,对高频来说,它们增大了“天线有效接收
面积”,可以使系统接收的电磁脉冲能量更大,更高。
对于这种雷电电磁感应,传统的避
雷针系统是无能为力的。
所以,这才是弱电系统、安防工程必须考虑的现实问题;
5) 对于室外、超出已有防避雷系统有效保护范围的一些监控点应该考虑设独立“避
雷针”,使这些点位的摄像机等安防器材在“避雷针”有效保护之下安全运行。
实在要把
摄像机系统支架安装在避雷针立柱或塔架上时,必须做好摄像机机壳,视频线 BNC 头,电
源线,控制线等与避雷针接地立柱的绝缘,要高强度的绝缘.这应该是上面引用的“第一
类观点”所说:
“为防止电磁感应,沿电线杆引上的摄像机电源线和信号线应穿在金属管
内以达到屏蔽作用,屏蔽金属管的两端均应接地”的正确理解——屏蔽线缆、与大地绝缘。
而“第二类观点”错误的把它们接在一起——接大地;
6) 安防系统的防雷是为了保护安防系统的安全运行,这应该是第一原则。
前面引述
的所谓前端“等电位连接”接大地的意见,其实践结果是引雷,是制造地环路,制造安防
系统的安全隐患(后面有进一步分析)。
7) 防雷厂家的产品,包括某些“X 合一防雷器”厂家,都没有公开明确自己产品的
接地关系,有的就是把视频防雷器的接大地点与视频信号地(摄像机壳、BNC 外壳、电缆
屏蔽层)短路。
如果不考虑地环路问题,这种防雷器连接方式还不如就拉根接地导线更简
单,更方便,更便宜!
我国的防雷源于强电系统,但防雷进入安防行业就应研究安防行业的特点和实际情况,那
些“有口就接大地”的做法,只能是“专业的外行做法”。
把建筑物防雷采用的“等电位
体”概念,错误的用到“安防系统”,天真的设想出一种“区域系统等电位体”,这不仅
是异想天开的错误,更是系统安全的杀手;下面来分析这个问题。
【什么是地环路】
1) 地面不同点的电位是不相等的,简单说来,这是与电网系统用电平衡状态,接地
点方式和位置,零线和地线的关系(开路或短路),大功率用电设备运行状态、接电方式
和接地方式,线缆长度和类型等等因素都有关系。
由于导线存在电阻,地电位相等是相对
的,电位波动和不相等是绝对的。
当三相电网发生不平衡故障时会引起地电位剧烈变化,
局部地电位可以瞬间升高几十到几百伏,直到故障排除。
对于工程应用,我们只需知道
“不同点的地电位是不同的,波动的”,这是客观现实。
2) 室外摄像机 A,安装在户外一个金属立柱上,监控室主机系统设备机壳做了安全接
大地,视频线把摄像机和主机用 BNC 联系起来.这时,就会形成“摄像机——视频线——
主机——地面——摄像机”的电气连接回路,这就是地环路的概念。
假如 A 点地电位,相
对于主机点的大地有 10VAC 电位差,这个电压就加在了视频电缆的屏蔽层两端了,于是在
摄像机和主机之间的视频信号地线上,就可以等效出一个“干扰电压信号源和一个地电阻”
,这个电压可以通过视频传输电路两端的匹配电阻与芯线构成环路,在 75 欧姆负载上产
生“干扰信号”,这就是常见的“地环路干扰”。
如下面原理图所示。
地环路干扰原理
3) 一个监控系统如果有多个摄像机安装在金属立柱、金属塔架上,这些摄像机就都接
了大地,系统就会形成许多复杂的“地环路”。
如果说安防工程商这种接大地是“无意的”
接大地,那么上面引述的防雷厂家“第二类观点”——前端“等电位连接”,就是一种人
工制造“地环路”的典型例子。
4)摄像机,传输设备,数据通信设备等,本身已经具有防雷电电磁感应功能的,就不
需要再加防雷器了。
没有防雷电电磁感应功能的设备,可以选用合格的防雷器解决。
值得
注意的是:
自带防雷电电磁感应功能的设备,如果能紧密结合实际电路设计,其有效性要
优于通用防雷器性能。
这里我们不做进一步探讨。
本文“从防雷接地谈监控系统的接地”
的结论很简单,这就是安防系统“单点接地”原则。
典型的地环路“干扰”照片
【地环路是安防系统最大的安全隐患】
由于存在“地环路”,当地电位差较低时,可能表现为对图像的“干扰”。
模拟实验表明,
在视频 75 欧姆负载上,干扰信号低于 20 毫伏左右时,一般感觉“没有干扰”,大于 20
毫伏就可以看到干扰,幅度越大,画面的干扰越明显;500—1000 毫伏以上时,图像不稳,
扭曲,甚至 DVR 显示器“感觉无视频信号”了。
“地环路”干扰不属于常规意义上的“无
线”电磁干扰,它是典型的把地电位人为引入弱电系统的错误设计和施工引起的“假干扰”
。
多数抗干扰器对抑制这种“干扰”有一定效果,但是这种“抑制”,实际只是“掩盖”,
并没有消除安全隐患。
当电网发生不平衡故障时,这个“地电位差和干扰”就会突变到几十伏,几百伏或更大,
加在视频电缆两端的摄像机输出电路和主机的输入电路上,设备可以在瞬间被烧毁,被击
穿,造成永久性损坏。
据了解,安防系统很多所谓“被雷击坏了”案例,实际上多数是这
类地环路问题造成的。
地环路是安防工程重要的“系统杀手”,抗干扰器也难逃厄运,曾有一个系统 6 套抗干扰
器同时瞬间烧毁的案例,包括无源电路的 75 欧姆电阻、电位器都被烧毁。
烧毁摄像机,
烧毁采集卡的工程案例每年都屡见不鲜。
值得注意的是:
和雷电电磁感应 ns 级的脉冲不
同,这类地环路高压冲击是持续性的,直到电网故障排除为止。
上述“红外摄像机外壳与金属立杆连接后,不存在电位差;摄像机更安全”的做法,由于
制造了许多地环路,当雷电袭来时,同样制造了巨大的电位差,对监控系统同样会造成破
坏。
地电位差的事先考察和测量方法目前还未见报道。
地电位差是不稳定的,平时可能很小,
可能看不出有什么影响,但不要因此就麻痹大意、失去警惕。
除非你能保证运行电网永远
不发生故障。
防雷器的实用功能也应该是防雷电电磁感应,指闪电电磁波对线缆的电磁感应脉冲也能防
范。
但是如果你买的防雷器对于视频信号地和接大地点是短路的,那可要小心了,因为它
将是制造监控系统地环路安全隐患的元凶,这种东西是典型的“品牌假货”。
【安防系统接大地应该怎么做】
EIE 实验室的模拟实验和几年来工程经验总结,对安防工程设计施工中的接地提出如下建
议:
1) 安防系统可以,也应该在建筑物和供电防避雷系统保护范围之内安全运行,保护
责任在甲方,不在安防工程方。
在已有防避雷系统保护范围之外的室外摄像机和传输线缆
都应该设立独立避雷针,穿金属管或埋地保护,并保持绝缘关系。
2) 安防系统“单点接地原则”:
即只有主机系统一点接大地,这是安全接地,确保
操作人员安全;这也是泄放系统“静电”的安全通路;
3) 系统所有前端摄像机都要和大地绝缘,包括红外摄像机外壳,BNC 外壳,视频信
号地,直流电源地,解码器的地等都要和大地绝缘。
系统中如果远处有分控点,“分控机
壳”也不要接大地,这也从工程案例中得到证实。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 防雷 接地 监控 系统