2010与防雷厂家探讨安防系统防雷与接地问题

eie1992 · 发表于 2010-4-13 22:46:32

一个很现实的例子：
http://www.1000bbs.com/index.asp?action=frameon

做工厂监控一定要注意啊

前年给一家金属结构厂做了电视监控系统，主要监控车间内生产情况，车间内大多是重型设备，启动电流相当大，而且整个厂区的电源不干净，电压经常性的是230-240之间，当时安装时没怎么注意，红外机的电源都是现场取电然后接变压器，现在摄像机已经坏了3台，一查全是因为电源问题，变压器输出已经达到17v左右，长期这样不烧才怪，而且有几台摄像机直接安装在钢梁上，雷雨天气后，硬盘录像机视频输入接口坏了3个，发回厂家维修被通知是被雷打坏了，想了想，摄像机接在钢梁上，钢梁接地，因为二次雷电感应，将感应电直接传到硬盘录像机的端口上了，烧了端口。

大家以后做这种厂区监控一定要注意供电系统和防雷措施，不然以后的维修就相当的麻烦了，电源最好从UPS出来单独走线，摄像机不要直接安装在钢梁上，要注意绝缘，最简单的方法就是在钢梁上先安装一块木板，然后把摄像机安装在木板上，主机一定要接地并加装防雷器

eie1992 · 发表于 2010-4-14 11:03:16

说的对。
让大家分享你的经验与教训

eie1992 · 发表于 2010-4-19 08:25:52

朋友发给我他的一个工程实况，让我谈谈看法。很典型，很实际，有普遍意义，给大家参考一下。

【别墅群系统】：

你好!在千*也看了不少你关于防雷方面的帖子,真诚的希望你能帮我解决以下的问题.

大概描述下基本情况:

* M8 `$ V  ^# P+ ?

158栋的别墅项目，工地处于****地区，属于丘陵地带，砂岩土质，雨季多雷电。共计45台摄象机，其中13台摄象机安装于立杆上，剩余32台摄象机安装于周界围墙上，每个监控点做了两端防雷，基本为单独接地体。

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所有的设备基本都不存在遭遇直击雷的可能，安装在摄象机立杆上的摄象机基本没有被雷击的现象，避雷针直接安装在摄象机立杆上，摄象机立杆与接地极用镀锌扁铁连接，由于部分接地极无法做到4欧姆以下电阻，与就近建筑物连接（建筑物接地电阻绝对4欧姆以下）；避雷器外壳对地开路。

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注：避雷器外壳对地开路。——就是常说的“防雷器”，指BNC外壳（机壳）与防雷器的接地点之间。常态下是开路的。

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-4-19 08:27 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-4-19 08:42:08

我的回复意见：

1）“45台摄象机，其中13台摄象机安装于立杆上，剩余32台摄象机安装于周界围墙上”——全是室外摄像机，你说“所有的设备基本都不存在遭遇直击雷的可能”那就是说，监控系统都在别墅项目已有直击雷的避雷系统有效保护范围之内，那就没问题了。但是这一条不应包含摄像机立杆避雷针的作用。一定是监控系统在“别墅项目已有直击雷的避雷系统有效保护范围之内”，而且监控系统与避雷系统之间，没有任何电气连接。

2）“安装在摄象机立杆上的摄象机基本没有被雷击的现象，避雷针直接安装在摄象机立杆上，摄象机立杆与接地极用镀锌扁铁连接，由于部分接地极无法做到4欧姆以下电阻，与就近建筑物连接（建筑物接地电阻绝对4欧姆以下）”

1.摄像机立杆，为什么要做成“避雷针”模式？我很关心你们的这个设计思想是依据什么或听谁说的？

2.既然第1）条成立，那摄像机就没有必要再考虑防直击雷问题，立杆也就不用做成避雷针形式了。可是现在都做成了立杆避雷针，那就存在两个问题：

一是它可以有效引雷，放电时，立杆摄像机上带的雷电反击电压经视频线引到了主机上，这是我国任何设计规范都没有的“独创设计”。虽然你们视频线两头接有防雷器，但是目前还没有听说哪家的防雷器可以防直击雷，可以抑制“雷电反击电压”，而不被烧毁。

第二，这种摄像机立杆一体化避雷针设计，把摄像机接了大地，制造了监控系统多点接地的“地环路”，这有是安防系统的重大安全隐患。

这就是我一再提醒的：等于埋了两颗定时炸弹。

3.我的建议：在确保第1）条成立的原则下，所有摄像机立杆，拆掉避雷针，去掉接地体，意思就是可以是木头杆，水泥杆，唯独不能让摄像机立杆“有避雷针的引雷效果和作用”；所有摄像机，包括“32台摄象机安装于周界围墙上”的，都要做好与大地绝缘；——做好摄像机与立杆的绝缘，一定做好。

4.“避雷器外壳对地开路”，就是我说的避雷器BNC外壳对接地点开路，就对了。不过还要考察所选避雷器的限压数据和防浪涌性能，是否能与系统实际需要相匹配，余量太大，就没用了。

我认为，你们这个工程，立杆避雷针设计一项，是花了大价钱，买了两个重大安全隐患。

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-4-19 08:56 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-4-21 00:00:29

转来我在另一个主题帖中的回复

这个帖子虽然是早期贴，但涉及的问题很典型，我想和大家在这里探讨一下。

我很欣赏elechannel的观点：感应雷，如果做成单点接地，将会把不等电位差所造成的损害降低最低；

1）“不要每个立杆都要做接地的；如果要做，最好设备安装和立杆要绝缘处理”—— elechannel的意思是摄像机不要接地，要与立杆绝缘，我也提出过这样的观点，至于怎么“绝缘”，那就是另一回事了。

摄像机及附属设备都要和立杆绝缘。

当立杆做成避雷针时，绝缘强度要多大呢？要超过避雷针放电时，立杆上形成的“雷电反击电压”，而且要考虑阴天下雨，湿度100%时的绝缘强度。要安防工程人员做到这样，这比陈景润破解数学难题还要难。

2）上面多人都谈到“电位差”， elechannel的观点：“ 感应雷，如果做成单点接地，将会把不等电位差所造成的损害降低最低”；大胡子的观点：“还是电位差的问题，如果只做一个单点接地比如在监控中心，有感应雷发生时所有设备之间的电位差是没有了，但由于接地距离太远，设备本身的电位肯定在瞬时升高很多，与电源线（不论是12还是220V）之间的电位差肯定是几十倍以上，这就是为什么雷电最容易损坏的就是设备电源端口的原因。”

这里的问题是：雷电感应辐射是全向的，单点接地时，雷电感应只是“线缆无线接收到的”电磁波能量，这只是雷电感应辐射总能量的极少一部分，防雷器可以有效解决；严格讲这不叫电位差，属于雷电干扰信号；

当摄像机立杆做成避雷针时，问题发生了质的变化：立杆避雷针接闪时，摄像机带有100%的雷电反击电压。而远端设备还是“地电位零”，这时视频线，控制线，交直流电源线两端电位差都是“100%的雷电反击电压”，220VAC电源及变换器的耐压数值，相对“100%的雷电反击电压”来说，都是可以忽略的“微小量”。变压器也好，开关电源也好，都会瞬间灭了；根源就在于摄像机立杆避雷针化了，在于摄像机立杆接地可以有效泄放雷电流的“天真设想”，也在于这种人为引入的“地电位环路”中的“电位差”的存在。

一个是视频线，控制线，交直流电源线上，引入“100%的雷电反击电压”量级的“电位差”，再企图用“防雷器”来处理解决。

一个是单点接地，视频线，控制线，交直流电源线上接收到的雷电干扰信号，也用“防雷器”来处理解决。

两种设计思想，哪个设计合理，哪个符合客观实际？

避雷针的“雷电反击电压”有多大？应该按多大考虑？专业防雷厂家应该能提供出大概数据吧：几万伏，几十万伏，或者更大？

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-4-21 00:04 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-4-21 00:01:35

接前帖
3）为什么很多人把感应雷说成那么大、破坏那么严重？我猜想：这可能与把“雷电反击电压”和“地电位环路”引入系统，有很大关系。误认为这是“感应雷”的破坏。摄像机立杆能接闪了，就认为防直击雷的事解决了，不用考虑了，线缆上就 “只剩了感应雷了”。所以糊里糊涂被雷打了，感悟道：感应雷厉害！
我理解，感应雷就是发源于雷电因素的电磁辐射，是向整个自由空间的电磁波辐射，辐射电磁波有它的极化方向，线缆接收也有它的最佳“接收天线指向”和阻抗匹配问题，显然监控线缆只能是一种接收效率特别低的“接收天线”，所以，线缆上的“雷电感应”电动势，与避雷针接闪时的“雷电反击电压”相比，只能是一个极端微小量，但是和弱点电路信号比较，他又是一个超大、超强干扰信号。防雷器应该应付得了。
事情坏在那里？坏在摄像机立杆避雷针化能引雷了，坏在摄像机接了立杆又接了大地，也坏在系统多点接地，制造了许多“地环路”上了；

我的结论是，安防弱电系统防雷：
！！！摄像机不能接大地，必须与大地绝缘；系统只能主机单点接大地；
！！！防直击雷要靠独立避雷针，摄像机立杆和传输线路，都要在避雷针或建筑物避雷系统有效保护范围内，又要尽量远离它们。
！！！摄像机立杆本身不要装避雷针，也不用认真做接地体、接地网，木头立杆、水泥立杆更好，尽可能做到摄像机立杆是雷电流的高绝缘通路，摄像机要与金属立杆绝缘，立杆不接闪，绝缘强度要求大大降低；
！！！线缆和设备防感应雷，仍然要用优良的防雷器解决，视频防雷器的BNC外壳与接地点之间常态下应该绝缘。

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-4-21 00:05 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-4-25 10:00:03

我诚心希望更多的朋友能从原理上理解：我们的安防系统，特别是室外设备的防雷，既要在独立避雷针有保护下工作，又要尽量远离避雷针；防雷也不能违背监控系统只能“单点接地的原则”。

鉴别真假“防雷”的要点是：

凡是把摄像机立杆“避雷针化”的设计，大多是冒牌防雷厂家的设计，说明他们根本不懂安防弱电系统，没有资格参与安防系统的防雷方案设计。你可以质疑他们：这样做把“雷电反击电压”引到系统里来，怎吗处理？

防感应雷要用防雷器，凡是视频输入输出的BNC座外壳与接地点短路的防雷器产品，都是“危险品”。你可以质疑他们：“短路”制造了地环路，产生干扰，烧毁设备谁负责？

eie1992 · 发表于 2011-3-6 14:58:05

回：80楼
“看完eie老师的文章，受益匪浅~ 由于是刚刚看到eie老师的文章内容，时隔这么久了，不知道eie老师还有没在这个论坛。如果有的话还请教几个问题：1、在防范感应雷的时候，前端摄像机使用合格的防雷器，请问防雷器是否需要作接地处理（常态下 BNC输入输出口与接地点是开路），如果作了接地处理是否就是形成所谓的“地环路”了呢？（此时主机已经作了接地处理）2、如果前端使用的是视频光端机，光端机（主机）是否需要接地处理？如果前后端的光端机都作了接地处理，那是不是也相当于形成了所谓的“地环路”了呢？”

安防工程的防雷，到目前为止，是以“专业防雷”的设计占统治地位。特点是把建筑物防雷和电网防雷，搬到安防系统来，制造了很大隐患。
1）“防范感应雷”， “专业防雷”宣传的是“防雷必须接地，不接地就不能防雷”，做法也是防雷器必须接地。
常态下 BNC输入输出口与接地点是开路，也有的是短路。短路制造了多点接地，不行！开路可以吗？
2）常态下开路的防雷器，要看它设计的残压值是多少？对视频电路来说，假定是20~40V,它可以把视频线对地“高电压”限制在20~40V,似乎很合理。但是对地电位呢？当地电位差大于这个残压时，防雷器将连续出于泄流状态，许多防雷器没打雷就被烧毁了，大多是这个原因；
3）还有用气体放电管做接地“泄放雷电流”的，但是气体放电管击穿电压选择多高的呢？选几百~几千伏的，对地电位来说是安全的，但是对雷击来说，雷击高电位击穿放电管，BNC通过放电管接地，这叫“瞬态接地”，雷击高电位本来就是瞬态脉冲，这就是瞬态多点接地，隐患仍然存在。如果气体放电管击穿电压选择低电压型的，如前面说的20~40V,那地电位就可以击穿放电管，烧毁放电管。这就是防雷器常态接地或常态开路隐患结果。
4）要害问题是为什么要接地？感应雷属于电磁波的电磁感应现象，视频线屏蔽层接收的感应电动势，并不是BNC外壳对地的电压，而是等效在视频线屏蔽层中间的高频交变电压，防雷器接地线也会接收到感应电动势，怎么再接地呢？遗憾的是我们的“专业防雷们”，把雷电感应，当成对地电压了。这就是说防雷器常态接地或常态开路接地都是没有客观依据的，是对电磁感应的曲解。
不过接地，可以带来远高于安防工程的巨大利润，加上雷击本来就是低概率事件，有效性或隐患不是马上可以验证的，所以可以大行其道。

关于光端机系统，光缆不属于电气连接，属于电气隔离，它把安防系统分成几个电气连接分系统，应该是每个有电气直接连接关系的分系统，分别“单点接地”。例如，其中一个前端四路光端机，接四路摄像机输入，应该光发射机机壳接地，四个摄像机都应和大地绝缘；

[ 本帖最后由 eie1992 于 2011-3-7 23:43 编辑 ]

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