2010与防雷厂家探讨安防系统防雷与接地问题

eie1992 · 发表于 2010-3-28 12:41:51

从一个开发商的电气工程师那里了解，小区内的楼宇接地都是将桩、梁内的钢筋焊接起来，直接做为一栋楼的接地体，并且各栋楼之间是没有采取等电位联接。——因为各栋楼都有自己完整的避雷系统。距离太远做到真正的等电位很难。

这种情况下，按照eie老师前述的理论，安装摄像机和安装中心设备的两个不同楼体之间是不是也存在着地电位差呢？——如果摄像机和中心设备都接大地，那就存在地环路。地电位差是客观存在，不管有雷无雷，都存在地电位差；大小和发生时间都无法估计，随机变化和发生；

这种地电位差是不是也同样会成为干扰源？如果前端设备的对地绝缘没做好的话是不是也会有损坏设备的风险呢？——会成为干扰源，也会有损坏设备的风险。

另外每栋楼都有各自的接闪器、引下线和接地体，那么前端设备是不是相当于装在避雷针上呢？——如果摄像机安装碰到下引线，也就等于装在避雷针上。

谢谢你，你是个有心人，你提的问题对于工程很有意义。明白了道理，就不会糊里糊涂的给自己工程安装“定时炸弹”了。
令人叹息的是，论坛里还有不少人在寻求“室外摄像机立杆一体化设计”，下载积分不够，就每天“顶”好几帖，“定时炸弹”制作方法下载到手后，还要说声：谢谢啊！！

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-3-28 12:57 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-3-29 00:14:31

原则是：
1.防直击由雷避雷针，或建筑物避雷系统担责任。摄像机，电源，控制设备和线缆，都要和避雷针高强度绝缘（远离），并在它的保护范围内。
2.安防系统本身只考虑防感应雷——用防雷器或防雷电路；视频，电源，控制等都可用防雷器保护；防雷器不能承担防直击雷任务。
3.系统主机单点安全接地，常态下，防雷器接地点，应与BNC呈现开路关系；

eie1992 · 发表于 2010-3-30 09:50:37

网友Dqniulei I6 j0 v$ h, J
2010-3-29 17:04:00 提供：

以前我有个工程，就曾经被雷劈过，当时前端监控杆上有避雷针，也做避雷器了，可是还是避免不了被劈，前端所有避雷器全部烧毁，中心主机、报警主机全烧、解码器、云台8 b) \3 f- t& q; ]& M
烧毁60% 唯一保住的是摄像机，不过几个月过去问题频频…… 始终想不过什么也办法。工程差点亏了！
4 ~4 Q; d& t# {# w. j3 k哪位大虾给分析下什么原因做成这个结果？？

立杆避雷针“引雷”（雷电放电超高压），地环路“引浪”（地电为浪涌电压），又通过视频线、控制线、集中供电电源线引到主机上，威胁全系统设备安全。两颗“定时炸弹”，任一个一旦爆发，都会发生类似上面案例的后果。

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-3-30 14:03 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-4-1 22:41:55

防雷器，浪涌保护器等设备，光听名字还不行，里面内容“大相径庭”；
“浪涌保护器在雷击发生的瞬间对地呈现低电阻，常态呈现的是高电阻”——这是对的，不过从系统保护来看，还不够，还要看这个对地呈现的低电阻上面，有多高的残压和响应时间，一般应该还有别的保护措施，包括万一出现地环路高电位抑制保护；

“如果前端摄像机与监控主机（矩阵、硬盘录像机）之间用光纤连接，是不是就不存在“地环路”了？”——只能说这个摄像机与系统不存在地环路了。光缆系统，特别是前端多路光端机，有多个摄像机用视频线在这里会接，要把这部分也看成一个“电气连接系统”，也要单点接地；

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-4-3 08:46 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-4-7 09:44:25

安防系统室外摄像机立杆的“专业防雷设计”，几乎都是“一体化等电位设计”，这从网上搜索便可以看到，在某网站的“防雷与接地”板块中，大量推荐的“专业设计”，几乎都是这类设计。许多工程用户也都“学会了”这种设计，许多工程甲方也这样要求，有的地方防雷工程审批验收部门，也按此设计审批验收。“一体化等电位设计”，几乎成了真理和法律；% Z+ _7 e5 X- z& k& V
这就是今天我国安防行业的现实。

最近我又看到一个名词“雷电反击”。查询后得知它的厉害。雷电反击，是避雷针接闪时，针体与大地形成的暂态高压，可以侧击建筑物和设备，在地面形成危险的“跨步电压”，可以打死一头牛，可以使附近接地设备电位突变。

结合安防系统室外摄像机立杆的“一体化等电位设计”进一步分析，我又发现：这个“雷电反击”竟然被直接引到了安防系统主机设备上来“防雷”，而且标榜为防雷的“专业设计”？？？

这类大同小异的“防雷专业设计”，如下描述：
直击雷防护:在室外摄象机的支撑杆上端,安装一个普天小避雷针(PTZ-1.5),高度要高于摄象机,避雷针的引下线,可以直接利用金属杆本身,还可以敷设人工引下线,引下线连接到下端的地网.地网的电阻要小于10欧姆.
摄象机的感应雷防护:在摄象机的电源,控制线,视频线路上分别安装防雷器,可以采用三合一集中式防雷器,型号是:普天PT-V3/220,把三种信号进行全面保护.此防雷器的地线连接到下面的地网上.

我的分析：
1）立杆设计成避雷针，摄像机与立杆等电位，接闪时，避雷针体和摄像机壳同时带有雷电放电的瞬态高压，也就是带有威胁极大地“雷电反击”电压；

2）安防系统的摄像机是通过视频线屏蔽层，连接到主机机壳上的，主机机壳又在所处位置接大地。系统其他设备又与主机连接着。——这就是说，设计者认为，把“雷电反击”电压用视频线引到主机上，号称是视频系统防直击雷的“有效办法”；

3）关于防雷器：摄像机防感应雷，是采用他们的防雷器，防雷器的地线连接到下面的地网上.——这就是说：
避雷针放电时针体上的“雷电反击”电压，通过摄像机壳+视频短线+防雷器（防雷元件）+接地线到地网；这个“防雷器通路”与避雷针是近距离直接并联接地关系。防雷器将怎么动作呢？它面对“雷电反击”电压，是能帮助泄流呢？即使“防雷器通路”是一条接地短路线，相对于粗大避雷针的并联接地，它还有什么用呢？假设这个“防雷器通路”真有能把“雷电反击”电压拉低的能力，那摄像机+视频短线+防雷器（防雷元件）+接地线到地网中的所有东西，恐怕都只能“灰飞烟灭了”；
再则，如果防雷器真有这个能力，那它就成了“防雷全才”了：既能防直击雷也能防感应雷，避雷针该淘汰了。几万元的避雷针，用几十几百元的防雷器替代，何乐而不为呢！
第三，防雷器既然是防感应雷的，但却和防直击雷的避雷针并在一起使用，这种“专业设计”，我们真还要刮目先看了！！！

把“雷电反击”电压引到监控主机上的“专业防雷设计”——天大的国际笑话。

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-4-7 09:52 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-4-10 09:38:42

本贴目的主要是：力求能在防雷与接地问题上，认识一些误导和误区，以便改善工程设计，减少工程风险。
下周准备开始对地电位，地环路及其危害，进行分析，因为这个问题与防雷和接地有较大的牵连，所以放在这个帖子里讨论更方便与大家参与和浏览。
希望大家多参与，有什么意见和建议也请直言不讳。

eie1992 · 发表于 2010-4-12 10:59:40

从“跨步电压”，理解地电位及地环路的危害（一/3）

安防工程中，地环路干扰发生概率很高，令设计施工人员十分头痛。地环路烧毁设备事件，更令人摸不着头脑。在烧毁设备的工程案例中，地环路烧毁设备事件概率，远远超过雷击烧毁案例，但是对许多案例的分析中，大都解释为“遭遇直击雷”了，这是一种免责的误解。许多朋友在咨询地电位问题时，对什么是地电位？什么是地环路，都很难理解。

我们就先从“跨步电压”的产生和物理概念上，来理解地电位及地环路的形成和危害吧。

【电网、电力设备故障引起的地电位变化】——引几条和容易理解的相关论述：

1）跨步电压，就是说在高压线接触的地面附近，产生了环形的电场。即以高压线触地点为圆心，从接触点到周围有一个放射状电压递减的电压分布。

2）在高压线接触的地面附近，产生了环形的电场。即以高压线触地点为圆心，从接触点到周围有一个放射状电压递减的电压分布。可以理解，圆心处电压等于高压电线上的电压，离开圆心越远的点上，电压越小。

3）带电导体，特别是高压导体故障接地处，流散电流在地面各点产生的电位差会造成跨步电压电击。

4）所谓跨步电压,就是指电器设备发生接地故障时,在接地电流入地点周围电位分布区行走的人,其两脚之间的电压。如“电机碰壳”，相电压开路或短路等因素引起的；

电网电力设备引起的跨步电压（地点为变化）特点是“持续时间很长”，直到故障排除；

【电网、电力设备故障形成跨步电压图例解释】

电机碰壳——指一相绕组故障，碰到电机壳，点机壳接大地，这时接地点就是该相电压电位。

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-4-13 09:22 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-4-12 22:41:06

从“跨步电压”，理解地电位及地环路的危害（二/3）

【雷电及防避雷设施放电引起的地电位变化】——引几条和容易理解的相关论述：
1）雷电反击通常是指接受直击雷的金属体（包括接闪器、接地引线和接地体），在接闪瞬间与大地间存在很高的电压，这电压对与大地连接的其他金属物品发生闪击（又叫闪络）的现象称为反击。

2）防雷装置接受雷击时，极大的流散电流在其接地装置附近地面各点产生的电位差会造成跨步电压电击

3）高大设施或高大树木遭受雷击时，极大的流散电流在附近地面各点产生的电位差会造成跨步电压电击

4）当防雷装置接受雷击时，电流就会从接地处向大地流散，由于防雷装置接地电阻的存在，则形成一个以此为中心，形成了一个电势分布区域，距离防雷装置越远，电流越分散，地面电势也越低。如果人或牲畜站在防雷装置8～10米以内。就可能发生触电事故，这种触电叫做跨步电压触电。

5）此外，当雷击到树上时，树木上的高电压与它附近的房屋、金属物品之间也会发生反击。要消除反击现象，通常采取两种措施：一是作等电位连接，用金属导体将两个金属导体连接起来，使其接闪时电位相等；二是两者之间保持一定的距离。

雷电引起的跨步电压特点是：电压高，功率大，范围大，持续时间短促；$ Y$ p: k: j& N9 T6 k9 S

【雷电及防避雷设施引起的跨步电压图例】

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-4-13 09:25 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-4-12 22:47:58

从“跨步电压”，理解地电位及地环路的危害（三/3）

【地电位、地环路形成示意图】

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-4-13 09:26 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-4-12 23:16:52

【地环路解读要点】：

1）“环形放电区”中心点电位最高，外部区域的电位降到大地零电位，见图五；

2）摄像机接大地点落在放电区内时，摄像机壳带有高电位。当摄像机安装在避雷针立杆上的时候，避雷针接闪时，摄像机壳带有全部“雷电反击电压”，这是最危险的设计。摄像机不接大地，不安装在避雷针立杆上，并不影响避雷针接闪，也不影响防雷，更不会造成地环路，见图五；

3）监控系统摄像机与主机之间有视频线连接，主机处在“零电位区”，两个接地点间的“地电位差”就加在了屏蔽线两端——构成了“地电位环路”（地环路），见图六；

4）视频线屏蔽层，通过前端摄像机75欧姆输出电阻和后端主机75欧姆匹配电阻，与芯线构成视频信号传输回路，见图七。地电位环路电压就加在视频线的两端，可以估算一下，如果一个摄像机安装在车间里的金属立架上，金属立架与一个大电机机壳接地点连在一起接大地，电机碰壳发生了一个火线绕组进线端碰壳，这时电机壳就带有220VAC或380VAC的电压，摄像机壳也带有这个电压，主机有安全接地，这时这个220VAC或380VAC的电压就加在了视频线的两端了，还会有好日子过吗？哪些主张把摄像机安装在立杆避雷针上的设计，更是把几万，几十万伏的雷电反击电压引进来了，尽管雷电的时间短促，什么设备受得了？？？这是不是引雷的设计，是不是恐怖设计，是不是安装定时炸弹，您自己分析判断。

5）当三相电网出现一些不平衡时（三相用电负载变化引起），就会有不太大的地电位差出现，地环路就会导致主机负载上将收到地电位“干扰信号”，图像出现横杠干扰，图像跳动，扭曲，图像“丢失”等现象——这是“小意思”；当三相电网或重要设备发生重大故障时，地电位差会发生突变，出现从几十伏到2、3百伏交流电压，高压设备故障时，电压还要高，可以瞬间烧毁摄像机、主机，以及它们之间连接传输设备、抗干扰设备、包括烧毁视频线和防雷器等；许多没下雨，没打雷却发生了烧毁设备的工程案例，大多与此密切相关。——根源还是在于“地环路”；

6）地电位的幅度大小和出现时间都是随机的；

7）“|地环路”是主观人为制造的“故障”，设计上只要遵循“系统单点接地原则”，就可有效解决(前面帖子已有举例和分析)；有人说：单点接地——指主机一点接大地，不能防雷，无法防雷。我说：“单点接地”不影响避雷针接闪，也不影响防雷器工作，因为合格的视频防雷器，视频信号地（屏蔽层）常态是与大地开路的，只在有雷电感应高压时，瞬间短路接地，抑制高压，保护设备安全，这并不矛盾。但是如果摄像机接地了，引来了雷电反击电压，那种防雷器能受得了？常规的地环路220伏电压来了，持续加在上面，哪种防雷器具有这种持续放电，而不被烧毁的功能？没有吧！

8）控制线和视频传输双绞线，尽管两根线都不是信号地线，但是两端电路也都有信号地，和匹配电阻，地环路照样威胁电路和设备安全；电源电路的“威胁”也一样存在。需要指出的是：双绞线传输，包括控制信号平衡传输和视频双绞线平衡传输，对地电位环路电压最敏感，常见的控制信号芯片莫名其妙的“坏了”，双绞线传输器“烧了”，发生概率高，与此有关吧。

9）检查或评价安防系统的安全设计，最简单的方法就是审查系统是否存在“多点接地”，是否符合“单点接地原则”；

10）考察安防系统防雷设计时：前端摄像机立杆避雷针一体化设计，视频防雷器把BNC外壳与接地点短路，制造系统多点接地，盲目提出“防雷就要接地”，误导安防系统到处接地，这是区分真假防雷设计的试金石和分水岭。

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-4-13 10:29 编辑 ]

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一个触目惊心的工程案例

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