监控系统的接地与防雷接地2009思考2

eie1992

[ 本帖最后由 eie1992 于 2011-10-31 09:49 编辑 ]

监控系统的接地与防雷接地    监控系统的接地与防雷接地有矛盾么？有！！！
　 有的防雷器产品厂家明确主张“到处接地”，特别指出摄像机要接地；为了防雷制造了“多点接地”，那地环路问题怎么办？
监控系统的接地要求是：系统（主机）单点接地——摄像机不接地，那防雷又怎么办？
: X' `- G- P4 I4 C这都是尖锐的问题、有趣的问题，又是很久以来许多人一直关注的问题！！！。
+ ?9 w4 v- c( h  {3 ^6 s( @; k　　 一个网友问：“多点接地可以防雷却制造地环路干扰，单点接地虽可排除地环路干扰，但能防雷吗？”这个问题提得太好了！！值得深思和重视。
　　 不过，我也要提醒的发问：“多点接地真能防雷吗？”，“摄像机接地到底是防雷还是引雷呢？”
下面想就这些疑问，谈点抛砖引玉的看法，以求探讨监控系统的接地与防雷接地，能有个基本合理统一的设计方法。
7 D2 ~& K2 Z% d" f3 U7 m' f　　 【防雷第一类观点】
    这类观点是转载时间最久，转载次数最多，又比较“权威的防雷论述”。
2 `$ t  x* E: z7 E' K　　 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）“根据以上条款（GB50343－2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》）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”。
! N$ d7 z3 b  U看了这一段论述，有一点是明确的：监控系统主机要接好大地。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”——怎么公用？特别是距离远了怎么“共用一组接地装置”？安防工程人一直看不明白。　　【防雷第二类观点】
9 a! G% j: K5 i/ B$ e" p5 U　　防雷产品厂家最有代表性、最明确、最典型、也被广为转载的论述，节引如下：
) S& f- s- h: ^& o' a　　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。
$ n1 T4 e3 `" p: L! _3 K　　2.室外金属立杆摄像机需不需要与立杆绝缘？
1 |- s! E7 D7 G6 }8 I* C( R　　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；摄像机更安全。”
5 {+ B9 p3 F! t+ W: L& x/ g5 B这里说的十分明确的：室外摄像机都必须接大地。我们不知道这类论述，是不是防雷第一类观点的实施细则和具体说明，也没见到有关权威部门，人士，厂家等对此观点的评述。
　　更值得注意，防雷厂家在安防行业重点宣传的是：视频，电源，通信等，凡是接口都要加防雷器产品。但是，对于咨询他们的“视频防雷器的视频信号地（摄像机壳）和防雷器接大地点是短路关系还是开路关系”的咨询问题，防雷器产品厂家都回避回答或解释，实在令人费解。
　　eie1992在这个主题帖里，就防雷，防雷接地，监控系统接地等相关问题，谈谈自己的观点，供大家参考分析和质疑。（为了减少主题帖篇幅，这里只提出结论性观点）：
　　【观点一】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，包括在他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，都应视为已达到并附和安全标准要求。
& I1 V' ^* X5 d/ t) _' V( n0 m3 W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；
　　【观点二】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”；主张摄像机都接大地防雷的做法，存在致命的安全问题：
　　1）这不是“防雷”，而是引雷。这是把摄像机当成避雷针用，让雷电电流以最少的电阻通过摄像机导入地下；
9 _5 m! G+ N* o3 A- c5 p　　2）在一个完整的监控系统中，“地环路”可以引入地电位环路干扰；
　　3）监控系统中，地电位环路的存在，属于系统重大安全隐患，因为地电位是不稳定的因素，当电网发生故障时，地电位差有时会突变到几十到几百伏，可以瞬间烧毁摄像机，采集卡，主机等传输设备。安防业内许多所谓雷击烧毁设备的案例，“静电麻手，打火花”等现象，大多是地电位环路造成的；
, a. \) ^- s3 k* [　　【观点三】安防工程设备和传输线路，都必须在避雷针的有效保护范围之内工作。室外独立摄像机，也应该专门安装避雷针做防雷保护；摄像机和传输线都要远离避雷针；摄像机立柱与避雷针共用时，摄像机与立柱必须高强度绝缘，传输线缆应穿铁管屏蔽绝缘（防雷第一类观点2）；
　　【观点四】“单点接地”是监控系统的基本设计原则之一，即系统只有主机设备一点接大地，这是确保操作人员安全的“安全接地”，也是泄放系统“静电”的安全通路；系统所有前端摄像机都要和大地绝缘，包括摄像机外壳，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了证实。
      【观点五】雷电电磁感应，指雷电电磁波对导体的电磁感应。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，传统的避雷针针系统，是无能为力的。所以，这才是弱电系统、安防工程应该考虑的现实防雷问题。
　　【观点五】监控系统的摄像机，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，如果能紧密结合设备实际电路设计，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）。这类防雷电电磁感应技术设备，一般可以没有专门接大地点（线），有接大地点的防雷器，应该是通过放电管接大地，常态应该与大地绝缘。
0 x( s- E8 c! F6 j6 R监控系统的接地与防雷接地是可以统一的。
欢迎讨论，质疑。

eie1992

哪点使你晕，看不明白，说出来。

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1、 室外摄像机是否要和铁塔做绝缘？【观点三】安防工程设备和传输线路，都必须在避雷针的有效保护范围之内工作。室外独立摄像机，也应该专门安装避雷针做防雷保护；摄像机和传输线都要远离避雷针；摄像机立柱与避雷针共用时，摄像机与立柱必须高强度绝缘，传输线缆应穿铁管屏蔽绝缘（防雷第一类观点2）；
- u# W" b6 P( I' c" l' s z+ Y$ H: B2、 3合1防雷器的接地是否和铁塔相连？——这个问题你要问3合1防雷器产品厂家，他们的3合1防雷器产品里面，视频信号地（BNC外壳也就是摄像机壳）和接地点，是短路关系还是开路关系？——不过这个问题厂家都是避而不答的，你可以自己测一下：短路——是引雷器。开路问厂家防什么雷？原理上是怎么防的？
9 O6 A6 k9 I: I4 f' F+ C6 Q, {3 e3、 野外的无线视频监控工程，怎样做能最大限度的保障设备的正常运行？——可靠的避雷针保护+雷电电磁感应的信号防雷器（电路）。
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【主题充实一】——地环路分析 2009.3.20.
防雷第二类观点，核心主张是“多点接地”，在监控系统中，客观上制造了许多“地环路”。
% O9 }6 N0 E9 h! `6 j6 L9 V【什么是地环路】
1） 地面不同点的电位是不想等的，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。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到几十到几百伏，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。
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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） 一个典型的地环路“干扰”照片
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【主题充实二】地环路是安防系统最大的安全隐患2009.3.26.
“地环路”的存在：当地电位差较低时，可能表现为对图像的“干扰”。Eie实验室模拟实验表明：
*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”或“几乎看不出干扰”；
*干扰信号大于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。
电网发生不平衡故障是常见的事情，如大功率负载设备启停，电机“碰壳”，线电压或绕组碰机壳，而机壳是接大地的，地电位就升高为很高的电压或线电压；三相4线制电网负载不平衡，零线中电流很大，在零线接地方式中，地电位就会有随机起伏的变化，断相时地电位也会突变。
当电网发生不平衡故障时，这个“地电位差干扰”就会突变到几十伏，几百伏或更大，这个“地电位差干扰”加在视频电缆的两端的摄像机的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，在安防系统所谓“被雷击坏了”的案例，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，我们有一个系统6套抗干扰器同时瞬间烧毁的案例，包括无源电路的电阻，电位器，都被烧毁电容被击穿。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。有些防雷器被烧毁，也是这类持续性的高压冲击造成的。只是公开说成是直击雷破坏，可以免责罢了。
有人说射频传输可以解决地环路干扰，以此来推销射频抗干扰产品。射频传输高频交流耦合原理，确实可以隔离掉频率很低的地环路干扰，但是客观上又是“允许保留地环路”，似乎一切都“万事大吉”“安全无事了”，系统安全隐患也能消除了么？是否合理可行，自行判断吧。
地环路的存在，“干扰”已经是“次要问题”了，严重的是人为制造了“系统重大安全隐患”。这是我的观点，也是我的“忠告”。
某些防雷厂家的上述“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，同样产生了巨大的电位差，对监控系统同样会造成破坏，包括防雷器本身被烧毁。
防雷器，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。但是如果你买的防雷器，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。
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。除非你能保证运行的电网永远不发生故障。
主题【观点四】： “单点接地”是监控系统的基本设计原则之一，即系统只有主机设备一点接大地，这是确保操作人员安全的“安全接地”，也是泄放系统“静电”的安全通路；系统所有前端摄像机都要和大地绝缘，包括摄像机外壳，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。
人为制造了地环路，又“设计了”各种降低地环路影响的“产品”盈利，让你买，让你用，滑稽吧！？但这是现实。
有人问：单点接地可以解决地环路干扰，那防雷怎么办？
没有疑问：多点接地真能防雷吗？是防雷还是引雷？
地环路是安防系统最大的安全隐患！！！
“单点接地”应该是监控系统的基本设计原则之一！
8 K; R1 L8 }' z【主题充实一】地环路分析——10楼

eie1992

楼上问“关于”传输产品自带的防雷措施”能说仔细点吗？”先向你介绍一篇文章。
防雷器|电涌保护器（SPD）工作原理和结构
http://www.gb50343.com/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=1100
文章最后说：
& D- g$ f7 c4 n: N B6 H( E/ }* |( a+ k“电涌保护器的电路根据不同需要，有不同的形式，其基本元器件就是上面介绍的几种，一个技术精通的防雷产品研究工作者，可设计出五花八门的电路，好似一盒积木可搭出不同的结构图案。研制出既有效又性能价格比好的产品，是防雷工作者的重任。”
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eie1992

楼上两位来这里打广告了，找错了地方了。建议版主删掉这类东西。

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把你的工程实例拿来大家分享一下可以吗？

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请楼上详细介绍你的系统连接关系，也介绍一下发现的过程；

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【主题充实三】电梯地环路干扰和安全隐患的实例
- x! ~# e4 m! ]% v& a' q i原帖：http://www.1000bbs.com/index.asp?action=frameon
[求助]电梯飞碟摄像机（金属外壳）图像总是出现扭曲、变形
: O; u/ p' [( H* d# Z7 @大虾们：
电梯里用的飞碟型金属外壳摄像机，开通几个月21个摄像机坏了9个。具体情况是，先是图像出现抖动、然后变形、扭曲、最后没有了图像。送去厂家检测维修，结果是说是里面一个电阻烧掉了，说是电压不稳造成的。但现场电压量过了，还是挺稳定的。
) U, e4 K3 y$ [ O+ `6 h我的供电方式是，从电梯机房通过电梯的随行电缆送AC220到轿厢顶部，用12稳压电源给摄像机供电，飞碟摄像机在轿厢里开孔嵌入式安装。但还遇到奇怪现象，出现图像扭曲的摄像机从轿厢里拆卸，不与轿厢接触，图像就不扭曲。怀疑是不是轿厢接地不良静电对摄像机造成的呢？电梯一般会有3种接地，不应该出现接地不良的而造成！！
所以，求助大虾们，想想是怎么回事？…………………………..
& g* K+ K6 G3 {# I* o* N+ Y点评：
这是典型的地电位环路干扰，并再次证实：“地环路是安防系统的重大安全隐患”——烧坏摄像机。
正确的设计安装：摄像机外壳必须与电梯轿厢绝缘。
5 r& k/ N: z9 Y8 K【主题充实一】地环路分析——10楼
【主题充实二】地环路是安防系统最大的安全隐患——14楼