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从不合理的防雷接地来看监控系统的接地

来源:机房360 作者:EIE实验室 老竹 更新时间:2010/4/30 17:07:42

摘要: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。

  
  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,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。

地环路干扰原理图
  
  地环路干扰原理图

  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。

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