仅以此贴作为2010国庆献礼——防雷器接地，瞎指挥

eie1992 · 发表于 2010-9-30 10:59:02

【探讨的问题】：质疑感应雷防护：“防雷器必须接地，不接地就不能防雷”的传统宣传观点；
Eie1992观点：防感应雷，接地没有用，还有害，接地是“瞎指挥”。

我在132楼说了：雷电感应，也就是雷电干扰，本质上就是导体上耦合的电动势，他可以等效成一个“交流信号源”（干扰源），这和带电云层上的单极性电荷，性质完全是两回事。带电云层电荷可以通过避雷针导入地下，是因为云层和地面避雷针之间形成有强大的静电场，云层电荷在电场的推动下，经空气电离通道和避雷针接地导体，顺利的流入大地。模仿这个原理，进行想象推理，就说雷电感应也可以通过接地线导入地下，合理么？感应电动势怎么流动？动力是什么？这都是一些最基本的概念问题。所以我说：

首先要把“信号线缆上的浪涌（雷电感应）”，信号性质搞清楚，再谈接地又是怎么把它引入地下的。

专业防雷说：必须接地才能泄放雷电流---当视频线缆当中有一个过电压产生时不会凭空消失，才用大地中和的方式，所谓的必须“接地”这里可以理解为两部分，一部分是接地体，二是大地，就是一个回路一样，从SPD的观点出发的-必须接地才能泄放雷电流--接“地”时指接地体，只有通过接地体才可以把电荷泄放到大地。---毋庸置疑

不是毋庸置疑，该质疑的就是这一概念错误。（图在下面）

我用图解来分析这个质疑点：
系统主机接地，前端摄像机分两种情况：与大地绝缘和通过立杆接地。
A)视频线AB上，有雷电感应电动势Uo；这是由与视频线平行的雷电感应交变电场分量激励产生的；只有与视频线平行的水平极化分量，才能在水平走向的视频线上产生感应电动势；它分布在整个AB导体全部长度上。
B)立杆接地情况下：除视频线AB上有雷电感应电动势Uo外，垂直接地线（或立柱）上也产生感应电动势Ud；这是由与接地线平行的雷电感应交变电场分量激励产生的——垂直极化分量激励的；例如避雷针接闪巨大的放电电流产生的垂直极化交变电磁场，周围垂直导体上，都会产生感应电动势，这就是Ud；
C)Uo和Ud性质是高频电磁感应“电压”，需要用电磁场的概念来理解。这对部分人来说会感到很奇怪，例如：从电路的概念看，你把“电压”Uo两端用导线“短路”，就可以把电压短路为0了，但是从高频电磁感应“场”的概念来看，在AB之间加一根“短路导线”，实质是加大“接收天线的面积”，产生的感应电动势更大了。同样，摄像机端接地线上的雷电感应电动势Ud，也是无法短路消失，更无法引入地下“中和”没有了的。
B)前面我说过：防雷器接地，不仅不能把雷电感应导入地下，反而会加大感应电动势，因为接地线变成了“接收天线”，会使雷电感应加大；这里可以看到：前端摄像机不接地，只有视频线接收的感应电动势Uo,有了接地线，是“Uo+Ud”；

【基本论点】
1）前端摄像机立杆避雷针化接地，会引入雷电反击电压和地电位环路电压——这是双杀手设计；
2）前端摄像机如果立杆接地（上端不按避雷针），对雷电感应来说，立杆也是接收天线，会加大感应电动势，也会引入地电位环路电压这个杀手，也是系统防雷设计的严重错误。
3）对雷电感应来说，防雷器接地没用，且有害；
4）目前广泛流行的“防雷器必须接地，不解地就不能防雷”,和所谓“防雷器有用”的说法，来源于广泛误导的错误系统防雷设计：立杆避雷针化设计和制造系统多点接地，从而错误的把“雷电反击电压”和“地电位环路”引入了安防系统，再用浪涌保护器或防雷器接地，来抵御这两个杀手。这叫引狼入室，再用麻杆打狼。这就是为什么系统装了防雷，还反复被雷击，反复烧毁设备的根本原因。
5）本贴本意，是揭示所谓专业防雷错误的防雷设计，提醒安防系统的设计：防雷不轻信，接地要小心。

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-9-30 11:10 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-9-30 15:26:00

原帖由 监控摄相机 于 2010-9-30 13:48 发表 " f' v) y+ A. @) I: T3 T' \9 t
照楼主的意思是接也不行，不接也不行那到底接还是不接呢？

先搞明白防雷器接地防感应雷，为什么没用？
专业防雷厂家为什么要你把防雷器接地？因为他们“立杆避雷针化和系统多点接地”的防雷设计，给安防系统认为引入了“雷电反击电压”和制造了“地电位环路”两个重大安全隐患，企图再用防雷器来防防护。对很小的雷电和很低的地电位环路来说，防雷器有些用处，还烧不坏他。但是作为通用防雷设计，防雷器和系统设备，几乎要100%被烧毁。所以说这是引狼入室，画蛇添足的错误。
很简单：安防系统单点接地，这两大安全隐患就不存在了。防雷器只考虑雷电感应防护就够了。而真正雷电感应的防护，防雷器接地没用，还有害。不用接地也可以轻松防御。

安防工程防雷部分，按照专业厂家的设计，每个室外摄像机立杆都要按照避雷针设计，都要做专门的地网，每个防雷器都要做专门的接地措施。符合他们“标准”的防雷总投入，甚至高于整个安防系统的投入。如果真能有效防雷，那也值得，现实是花大钱给安防系统按了两颗定时炸弹。我不知各位工程商意见如何？

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-9-30 15:29 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-9-30 22:24:10

现在还不是时候。
我从工程和安防系统考虑，现在是提出警示：
某些专业防雷厂家的误导，影响太广了，现在还在大量的采用这类安全隐患设计。
我的考虑是，让更多的朋友能了解真相，避免上当。
实际安防防雷并不复杂：
1）室外独立摄像机防直击雷，应该由独立避雷针保护，摄像机立杆远离避雷针，摄像机也要不受避雷针跨步电压影响；
2）安防系统防雷和安全设计要求：系统单点接地——主机一点接大地，前端所有摄像机和远端设备，都要和大地绝缘。
以上两点，就从根本上消除了雷电反击和地电位环路两大安全隐患的发生。
3）安防系统防雷就剩下感应雷的防护，这就是现在讨论的防雷器要不要接地问题。
我的分析是：对感应雷来说，防雷器接地泄放雷电流的说法，没有依据，是基本概念错误。线缆上的雷电感应电动势，与大地毫无关系，拉根接地线，想把雷电感应电动势引到地下，那只是天真的幻想。上面帖子里我有分析。这里不重复了。简单说来，防雷器接地没有用，也就不用接地了，也不用做接地端了，更不需要每个防雷器都做一个专用防雷接地体了，工程大大化简。
那感应雷防雷器到底怎么防呢？这就看各厂家的本事了，能不能抓住雷电感应信号的特点，采取有效措施了。
我希望，主张和坚持要接地的朋友，能给大家作出原理性解释。

eie1992 · 发表于 2010-10-3 13:08:14

原帖由 TCP 于 2010-10-1 23:22 发表 / }0 M: g* E5 F# ]8 h% t" P
祝EIE老师节日快乐！祝大家节日快乐！

谢谢你，版主。
祝网友们国庆节愉快，放松，常来论坛聚会交流。

eie1992 · 发表于 2010-10-6 20:05:21

应该是工作人员平时操作的主机，如果主机就是服务器，那就把服务器做好接地——这属于“安全接地”，同时用于泄放系统上的静电。

eie1992 · 发表于 2010-10-8 09:39:56

关于雷电感应电动势的理解：

空间电磁波可以在手机小天线上产生感应电动势（电压），也可以在小电视机的拉杆天线上产生感应电动势；

避雷针接闪放电时，脉冲雷电流可以达到100KA,甚至更高，电流可以在周围产生辐射交变电磁场，形成雷电波；

避雷针旁立着一根接地导线(或金属杆)CD,由于CD与避雷针平行，雷电波可以在接地导线CD上产生感应电动势Ud;

CD下端本来就是接地的，CD上感应电动势Ud，怎么能放掉呢？把CD两端再并联一个导线，用来“短路”Ud可以么？不行。因为并联这根导线本身也会感应出电动势。
避雷针放电产生的雷电波极化方向主要是“垂直极化波”，垂直放置的导线（接地引线）和立杆可以有效接收这种“垂直极化波”，这就是平行导线相互干扰大的原理；

基本水平走向的视频线（控制、电源线也一样），可以接收到同方向水平极化雷电波的电磁感应，形成Uo感应电动势；而对于避雷针放电产生的“垂直极化波”，接收效率很低。

【Uo,Ud的影响分析】
视频线上的雷电感应电动势Uo，可以直接通过两端75欧姆匹配电阻，进入视频信号传输回路，威胁前后端设备的安全；
接地线上的雷电感应电动势Ud，抬高了摄像机视频信号地电位，通过地环路，威胁前后端设备的安全；

这个例子说明，对于雷电感应，用防雷器接地的办法，企图把视频线上的感应电动势“泄放到大地”，是违背基本电磁场原理的主观臆想。不了解雷电感应的空间电磁耦合本质和感应电动势的本质，也想不到接地线也会像天线一样，接收到雷电感应。

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-10-8 10:14 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-10-9 09:38:20

转一个帖子给大家参考
来源：千*论坛--系统集成社区(计算机网络//智能建筑//安防//物联网) → 智能建筑&安防系统 → 监控系统(CCTV) → 老话题——立杆上的摄像机需要接地吗？
75楼 hua0785 2010-10-8 16:34:00
我这样来分析：假设ＳＰＤ是有效的
ＳＰＤ安装于设备与机房的两端。并且都接地。
当机房附近受直击雷击中，避雷器将电流引入地下，地电位升高。此时电子设备因为作了等电位联接，所有设备的电位均同等升高，ＳＰＤ也一样，视频接入端口也一样。那么机房是安全的，因为即使电位升高，但电位差保持不变，就象小鸟一样。
此时　高电位通过信号线缆输出到前端摄像机，前端ＳＰＤ感应到电压升高，立即动作，将过电压引入到地下（因为接地了），那么电位立刻为０.
　　　此时会产生什么结果？前端摄像机因ＳＰＤ的作用电位依然为０.而管理中心后端电位升至很高。这个电位差谁来承受？避雷器吗?
(以上是假设ＳＰＤ是完全有效的情况下，来分析的，我没有对ＳＰＤ的功能作任何怀疑，只是想不通这产生的电位差该由谁来承受的问题）
　　　再反过来，当前端摄象机附近遭受雷击，这时分析有两种极端情况（ＳＰＤ均接地）：
１、摄像机没有接地，且与地完全绝缘。
２、摄像机接地了。
　　　第１种：摄像机没有接地，且与地完全绝缘，那么摄像机的电位不会瞬时升高，依然为0,ＳＰＤ因接地的关系，又由于中心没有遭雷击，电位为0,信号线路上电位为0.电位瞬时升高。那么，这ＳＰＤ的电位瞬时升高，信号线电位却为０,此时ＳＰＤ是否会被烧坏？或者将升高的电位带入到信号线路，带入到信号线路就会带入到摄像机也会带入到中心端ＳＰＤ？
　　　第２种：摄像机接地了，此时摄像机电位瞬时升高，而机房电位为０,我假设ＳＰＤ还是有作用的。前端ＳＰＤ由于接地的作用，电位也升高，ＳＰＤ和摄像机之间电位平衡，信号线随着摄像机的电位升高也随之升高，等升高的电位到达中心端，中心端的ＳＰＤ由于接地候选用，电位为0,而信号电位非常高，ＳＰＤ起作用，将升高的电压瞬时降为0.机房所有电位没有受到线路的影响，依然为０，机房是安全的。但是问又出来了，前端摄像机的电位很高，到了中心端被ＳＰＤ降为0了。前端摄像机和前端ＳＰＤ与中心机房及中心ＳＰＤ之间就存在非常高的电压差，这电压差谁来承受？
　　　还是假设ＳＰＤ非常有效，前端电压由接地线引入到摄像机，然后又由信号线引入到中心端ＳＰＤ，然后又由ＳＰＤ地引入到地面。这样做的意义是什么？维护前端摄像机一个高的电位，然后又维护中心一个0电位，人为地形成了电位差。
　　　　　　那ＳＰＤ的作用到底是什么？
　　　ＳＰＤ根据定义可为：电涌保护器（SPD）是用于低压配电系统和数据信号线路中防止雷电浪涌和操作过电压沿电源线和信号线侵入，保护电气设备免受损害的防护器件。
　　如果是我的理解有误，请各位高人批评指正。如果理解无误，请各位高人指点迷津，谢谢！
　还有一个问题是前端避雷器针设计
避雷器的作用在于引雷，将可能击中其它建筑物及设备的雷电引至自身，并通过自身的能力将其化解，避雷器的命真是苦。
　　以下引用一位高人对避雷器引雷的分析（网上大家可搜索到）：
“在《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004规范中给出了雷击风险评估的方法，但未考虑对于用避雷针保护建筑物电子信息系统中避雷针引雷增加的概率问题。
规范中雷击次数N=N1+N2，N1为建筑物年预计雷击次数，N2为入户设施年预计雷击次数，但并未考虑到如果建筑物安装避雷针的年预计雷击次数N3的影响，如果直击雷采用避雷针保护无疑增加了信息系统被雷击的规律，一般N3的经验公式N3=0.015K1K2Td*H2*10-6，所以建筑物信息系统雷击次数N=N1+N2+N3,这样才更合理。”
　　根据他的经验公式，避雷器能够将无雷区变成有雷区，有雷区变成多雷区，总之一句话，在保护建筑物及设备的同时，增加了雷击风险。就凭这一点，能尽量不安装避雷器的地方就不要安装避雷器，何况避雷器的安装造价不低。
　　那么前端摄像机避雷针的设计是怎么出来的呢？
　　ＥＩＥ引用的摄像机防雷设计的方案里面讲到关于摄像机安装避雷针的说法我确实也在各大论坛及各种模板方案里面看到过，甚至曾将其作为自己的模板方案照抄，虽然没照做过，但现在想想也是捏了一把汗。
　　首先说设计避雷针：
　　摄像机本身安装高度不高，一般也就３米，这种情况下是否需要防直击雷设计？如果摄像机安装很高，这时如果不设计避雷针，摄像机作为唯一带电体，被击中无疑，此时防雷该怎么设计？
　　　我的意见是，３米左右无需防直击雷。真的千年等一回给辟了，只能算倒霉。
　　　至于更高的摄像机，就是特殊要求了，这种情况下还是单独设计避雷器，使摄像机在它的保护范围之内。

　　再说下摄像机的接地。
　　信息系统接地的目的不是为了防直击雷（接地也防不了直击雷），而是为了防地电位反击造成的电压差使系统损坏。既然是这个目的，那么维护信息系统的电位平衡就是唯一的目的。
　　地电位一般情况下都是一致的，将之看成为0,但是当雷电引入地下的时候，某一范围地电位会瞬时升高，所以地电位并不是时时等同的，这就是为什么要强调整个系统单点接地，接地点多了，电位平衡自然就被打破了。
　　那么前端摄像机接地后会有什么结果？
　　前端摄像机附近建筑物，树木和其它设备不能排除被雷击中的可能性，雷电被引入地下后，地电位势必会升高，假如摄像机接地了，摄像机电位必然升高，与中心的地电位平衡被打破，设备必然被烧坏。接地的目的本来是为了保持电位平衡，但是现在却因为接地而被打破。
　　
　　唉，我才疏学浅，分析了半天还是搞不明白，ＳＰＤ不装不行，因为传输线路，前端设备，管理中心，任何一方都有电位瞬间升高的可能，那ＳＰＤ要不要接地呢？

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-10-9 09:42 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-10-9 09:46:31

我的回复帖：
首先，我很赞赏楼上的认真分析态度和探求真理的精神。值得学习和思考。

楼上对地环路的安全隐患认识，已经到位了。对于SPD防雷器的问题和诸多不理解，也是很现实的问题。在此，我先提出一点参考思路，希望对你分析有帮助。

【防直击雷问题】还是避雷针可信、可靠，室外孤立摄像机如果确认需要防直击雷，就在旁边立一个独立避雷针保护摄像机。只是注意不要用摄像机立杆做避雷针。立杆要尽量远离避雷针，但保护范围有限，不能太远，立在地上的摄像机立杆还会受到避雷针接闪时“跨步电压”影响，所以摄像机还要与立杆做好高强度绝缘。

【防雷器】只能用于防感应雷，对于感应雷到底会给安防系统感应出什么东西，说法太多了。楼上对SPD所进行的假定分析里，着重是分析了雷电引起的地电位变化，防雷器的作用。

当前端摄象机附近遭受雷击：

第１种：摄像机没有接地，且与地完全绝缘，那么摄像机的电位不会瞬时升高，依然为0,ＳＰＤ因接地的关系，又由于中心没有遭雷击，电位为0,信号线路上电位为0.电位瞬时升高。那么，这ＳＰＤ的电位瞬时升高，信号线电位却为０,此时ＳＰＤ是否会被烧坏？或者将升高的电位带入到信号线路，带入到信号线路就会带入到摄像机也会带入到中心端ＳＰＤ？

这个例子是，ＳＰＤ不会被烧坏，而是里面的开关元件（如气体放电管）导通，信号线通过开关元件接地，把地电位瞬态高电压，引到信号线上，传输到主机上，威胁系统安全。但是信号线后端还有一个防雷器，也得开关动作，把瞬态高电压引入地下，保护主机。看来“似乎还合理”。

再进一步分析：
1.“维护前端摄像机一个高的电位，然后又维护中心一个0电位，人为地形成了电位差”，这个视频线上的电位差，可以通过视频线两端75欧姆负载与芯线构成回路，直接威胁摄像机和后端主机，所以防雷器又要在信号回路设防；

2.在前端摄像机不接地情况下，是前端的防雷器接地，把地电位瞬态高电压引到了信号线上的，然后，后端防雷器再进行“保护”。祸根是防雷器接地，功劳也是防雷器接地，这是在没事找事吧？

我们要问了：为什么要“引狼入室呢？”如果防雷器不接地，这个地电位瞬态高电压又怎么会威胁安防系统呢？
不过这个分析我们还是有一个收获：防雷器接地，必然给安防系统制造了“瞬态地电位环路”隐患。

第２种：摄像机接地了。……还是假设ＳＰＤ非常有效，前端电压由接地线引入到摄像机，然后又由信号线引入到中心端ＳＰＤ，然后又由ＳＰＤ地引入到地面。这样做的意义是什么？维护前端摄像机一个高的电位，然后又维护中心一个0电位，人为地形成了电位差。

从这两个例子分析高电压入侵防护来看，SPD接地既是祸首，又是功臣。

对于电网造成的地电位变化，或来自电网的浪涌，SPD一样：接地既是祸首，又是功臣。

这里我们不禁要问：为什么先要“引狼入室”，再来打狼呢？？？

这些东西属于感应雷的概念和范畴吗？？？根本不是！！！这是设计者允许系统“多点接地”的错误设计，引来的一系列麻烦，所造成的困难和困惑。

安防系统单点接地——彻底切断了地环路，这类问题和这些麻烦与困惑，还会发生么？

感应雷是什么?还是没涉及到。

eie1992 · 发表于 2010-10-9 10:51:52

安防系统“单点接地”就像高速公路的护栏，用于阻隔和切断非法入侵的路径。

所谓防雷接地，防雷器接地，如同打掉高速路的护栏，还要主动设置非法入侵路径——多点接地的“地环路”，就是各种地电位入侵安防系统的方便路径。

把各种地电位：常态的电网地电位，雷电瞬态地电位，跨步电压地电位,通过人为制造的“地环路”，引入安防系统，再用所谓“防雷器接地”，来抑制、削弱各种地电位影响。即使“抑制、削弱”效果十分完美，这种设计也永远是“拙劣的”。

有一点“好处”：防雷业务可以大赚特赚了，要把摄像机立杆做成避雷针，要买他们的各种防雷器，每个防雷器要拉接地线，接地体，做接地网等等，防雷造价甚至比安防投入还要大得多。安防系统收获的却是“两颗定时炸弹”——雷电反击电压和地电位环路两个杀手。

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-10-9 10:55 编辑 ]

eie1992 · 发表于 2010-10-9 19:13:54

原帖由 giggsfe 于 2010-10-9 13:54 发表 4 [" T* O3 j7 z' i
2年没来了。。eie还是这样热情。。但工程上，很多时候，不是我们工程商能左右的。。人家业主就要你这个设备。。不装，不给验收。。

我能理解。说心里话：这个帖子主要是献给工程商的，尽量让大家心里有数，了解目前安防防雷设计和防雷器产品存在的问题，知道风险在哪里，明眼人也就知道了该怎么做。

“业主就要你这个设备。。不装，不给验收”，一是要看系统防雷怎么设计，防雷器到底防什么感应雷？接地防雷原理是什么？二，如果了解后确认设计和产品存在风险，就要向甲方说清楚，甲方坚持用这个设计和产品，安全责任应有言在先，由甲方负责。

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