仅以此贴作为2010国庆献礼——防雷器接地，瞎指挥

eie1992

很久不见了。
晚上回复吧。

eie1992

关于摄像机与护罩绝缘问题：
于洪：“一直以来我一直遵循的就是摄像机一定要与防护罩罩体绝缘。”
1 M" K4 Q7 j* n2 }7 S9 V. N    这样就可以避免很多现场接地问题。因为工程中摄像机大都通过金属支架，安装在金属立杆，和钢结构上面这都是些是“天然接地体”。摄像机与护罩绝缘了，结果摄像机外壳就不会接地了。如果摄像机与护罩没有绝缘，这就是“盲目接地”了。这种“盲目接地”工程案例太多了，还说“我没给摄像机做接地线啊”。
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1 o  x5 ]9 K' M    在很多人还没有认识到安防系统“地电位环路”是重大安全隐患，“单点接地”的设计理念和方法还没有形成的情况下，明白“摄像机一定要与防护罩罩体绝缘”，实在是大好事，这也就预防了“盲目接地”。

    安防行业的现实是，多数摄像机外壳、与金属护罩、安装支架之间都是短路一体的。所以绝缘问题，就只好由工程人员自己想办法了，绝缘位置、绝缘方式和绝缘材料的选择，大都是根据现场情况达到绝缘目的就行了，也不太考究，也没有标准。过去很多塑料绝缘支架，其实很好用，现在很少了，大概因为没有铝合金支架漂亮吧。
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! q$ L  u) l  G# r8 t4 |    “一直以来我也一直说不清楚，设计要求还必须有防雷器，我更愿意使用的办法是接闪器、立杆（或专门的引下线）连接现场制作的地线，而将防雷器与视频相关的那个地线连接交流电源输入的地线。”
  W$ u. u+ ~% Z9 E    我不清楚这是不是属于“立杆避雷针化”设计范围，如果是，那就危险了。因为立杆要接闪，就必须防他的“雷电反击电压”（避雷针放电电压），这是上面说的摄像机与护罩绝缘轻度就远远不够了，因为它可以击穿空气的距离在三、四十公分以上。
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    “一直以来我也一直说不清楚，设计要求还必须有防雷器”——
( U3 H3 l( J. K5 K: R) m( J    直击雷只能靠避雷针解决，“防雷器”只能用于解决感应雷。我这个主题帖就是专对防感应雷的防雷器说的。
    “防雷器接地是用于泄放雷电流”，“防雷器必须接地，不解地就不能防雷”，这几乎是“天经地义的真理”了。我的实验和分析认为，接地没用，还有害。接地泄放雷电流的说法，没有理论和实践依据，反而说明对感应雷的本质认识是错误的，前面我有分析。
    为了能理解感应雷的本质，后面我还会进一步说明，力求对大家能有些帮助，好在现在高中都学到电磁感应知识了。

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-10-17 19:20 编辑 ]

eie1992

感应雷与电缆感应电动势
" P; j7 F& u) b0 R$ C    以视频线AB为例。空间电磁场可以在视频线屏蔽层上产生感应电动势。这就是我们常说的“干扰”。
雷电放电时，巨大的脉冲电流，可以在周围空间辐射出很强的交变电磁场——雷电波。雷电流包括发生在空中的带电云层间的“云-云”放电电流，“云-地”放电电流，也包括避雷针接闪放电电流。
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* B, E& l2 D  ]+ V0 n, I+ r. \    雷电波可以在任何导体上耦合出感应电动势，在视频线的屏蔽层上也会产生雷电感应电动势Uo;雷电感应电动势Uo,性质是一个交变电压。
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: m0 {# j1 A* i3 m# D5 o    同样，一根垂直的导线也会耦合出感应电动势。避雷针接闪时巨大放电电流的辐射电磁场，可以在离避雷针很近的摄像机立杆上，防雷器垂直接地线上，耦合出很强感应电动势Ud;
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) v0 T6 T3 z; u2 \$ C/ J【雷电感应电动势模拟】

    如图所示：AB为模拟视频线屏蔽层，AD为模拟立杆或接地线（可以是防雷器接地线），BD为主机接地线。为了理解感应电动势的性质，我们设计了这个模拟电路:
    用一个变压器，初级接高频信号源或脉冲信号源，次级串接在视频线屏蔽层中间（视频信号地中间），在视频线两端就可以观察到（测到）“感应电动势Uo”；
# R5 l5 m$ R4 g) c. T; k. C    同样在接地线中间，也串一个变压器次级，也可以得到一个“感应电动势Ud”；

8 H8 F. X! E# W( x! r    变压器的原理产生的Uo和Ud，也都是电磁感应形成的电动势，性质上和雷电感应电动势一样，不同的是变压器是集中参数元件的有源电流和磁路耦合，有电路基础就可以理解，雷电感应是空间电磁场的耦合关系，模拟实验的信号幅度也与实际雷电大不相同，这要从场的角度去理解。但这不影响我们对感应电动势性质的认识，Uo和Ud也是交变电压性质，也都是等效在导线两端。

    先看接地线上的感应电动势Ud，它不因为导线下端接地而不产生感应电动势，也不因为它下端接地而被“泄放到大地”。对于实际的雷电感应，即使在AD两端再并一个“短路线”，那也只能增加导线面积，提高电磁感应效率，感应电动势不会有丝毫减少。视频线上的感应电动势性质也一样。
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/ H" F: H  v6 R: i9 W    这就是说，防雷器接地，不仅不能够把感应电动势“泄放到大地”，而且本身还会产生感应电动势，增大雷电感应。所以防雷器接地是无用而有害。

    所谓防雷器接地泄放雷电流的说法，是对雷电感应本质的一种错误认识，这是首先要从原理上搞清楚的问题。

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-10-18 12:41 编辑 ]

eie1992

防雷器接地泄放什么雷电流,怎么理解？
什么东西可以通过接地泄放到大地？
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电位φ，是观察点相对于参考点的电压。
3 L# A, N6 u* q3 Z6 A1 N- O+ {! |对地地电位φ，参考点是大地；
7 v9 b+ A( z; R/ r# n; s感应电动势U0，他不是静电场的概念，是交变电磁场的概念，属于无线的空间电磁感应现象。
  N3 [# E8 P& {+ E2 O6 @
6 ^3 m& o3 D" A% f* }; _雷电在视频线上的电磁感应产生出来的是什么东西？它能用接地的办法泄放到大地？
第一个可能：感应出的是“对地电位φ”，表示视频线上“感应出”了正（或负）电荷增加，根据电容充电原理，视频线上电荷增加，对大地静电场电压升高，这时，用防雷接地办法，可以把视频线上的电荷，泄放到大地——合理。显然这是模仿带电云层与大地静电感应，通过避雷针放电原理想象推理出来的概念。
; Y# R1 `! \/ a$ Q1 l* q问题是，雷电波的电磁感应，是怎么通过“无线方式”在瞬间把单极性电荷“注射到”视频线上的？这种单极性电荷注射到视频线上的物理机制是什么？推动电荷瞬间注射到视频线上的动力是什么场？恐怕无人能回答这个超现实问题。

第二个可能：感应出的是一个“电压”，准确讲，是一个一端接大地另一端接视频线的“电压”。这样，用接地的办法，短路这个电压，把它放“干净”或者放到“残压”电平——也合理；
问题是，雷电波的电磁感应，是怎么通过“无线方式”在瞬间把一个“电压”加在了视频线和大地之间的？它的形成机制又是什么？谁能告诉我？
2 @  L) o4 G! q5 I9 `7 A; y除了上述两种“东西”之外，还有什么“东西”可以通过接地就能泄放到大地呢？无法想象。
3 q" H6 J: d: ]% [) m4 ^
. Y9 [! S7 ~4 d: _/ n电磁感应在线缆上形成的电动势（也是电压），是谁把它一端接地形成“线-地电压”的？防雷器的接地端，又是把感应电动势哪一端接地呢？

所以，防雷器接地泄放什么雷电流的说法，从理论上和实践上，估计都难找到依据。
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( g* ]/ g# w. S) V3 p) G* x我们安防行业的现实是：大量产品在这么应用，烧了设备还要用，系统瘫痪也得用。用了就有GDP，烧了设备换新的，又一个GDP，“业绩”大大的。但不知是“可庆可贺”呢？还是“可悲可叹”。
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[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-10-23 19:04 编辑 ]

eie1992

如果您也曾经认为：防雷器必须接地，不接地就不能防雷。
- @9 _1 K' D* X& G您是否想过：

1）感应雷在线缆上感应出来的到底什么东西？
2）什么东西可以通过接地，把它泄放到大地？
& d8 h# y. b  G& Q+ a- b3）接地会不会有什么负面影响呢？
2 y* ~8 X- w# B" b% @$ `' A带着这些问题，来看本贴，可能会有一定收获的。

例如，立杆避雷针化设计，确实给施工带来“方便”，它能够像避雷针一样的接闪，把云层电荷泄放到大地，这一点没错。
但能否达到被保护设备不被袭击目的呢？不能。这种“施工带来方便”，却给雷电反击电压袭击安防系统带来了更大的“方便”。这就是“负面影响”，影响到什么程度呢？成为安防系统最大的安全隐患，是安防系统的定时炸弹。

( n: i# s/ e, t* ]9 s6 ]这个立杆避雷针化设计，曾经被专业防雷厂家作为“标准设计”来宣传、推广。今天，“立杆避雷针化设计”，却几乎成了判断真假防雷设计的试金石和分水岭了。
' U* h' b( `. m# ?# I# l! @2 u
* M2 w4 \+ _: p6 e$ }9 s0 H   同样，我们也会思考，防雷器接地又有什么道理呢？会有什么负面影响呢？

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-10-26 11:08 编辑 ]

eie1992

该给楼上红牌了，公开在这里发广告。

eie1992

原帖由 22343234 于 2010-11-3 22:33 发表
赞 EIE 一个！！
! G# k4 G7 C4 j' y( }; ]4 o7 b希望您 继续发帖～～
看了你的帖子，想想以前，竖了根3米高室外的杆子～～上面架个摄像机～～

没过3伏天呢，就坏3次，感应雷打坏的！
6 ~9 S! I+ t0 `$ D8 b; b开始竖杆子的时候，那时候的技术经理说一定要摄像机外壳接地～～

于是一个夏天连续坏了3个球机！  ...

7 F! A  d% {% _8 T9 N
1 }6 f7 e, L! _1 S2 c    金属立杆上安装摄像机，通过金属支架，摄像机外壳必然接大地了，这就与系统其他接地点形成了地环路，把地电位引入了安防系统，其危害有两方面：
1）类似避雷针，方便引雷接闪，那就太可怕了；
0 L, K+ F( X, F+ l2）直接引入地电位：包括引入常规的电网形成的地电位，也包括雷击地面物体形成的“跨步电压地电位”；
) ?; x+ I' Y. o/ d! r' o! y) m- E' B
    你的烧摄像机问题，很大可能是地电位环路烧的，地电位是不稳定的，当电网发生重大不平衡故障时，地电位可以突变到几十、几百伏，接地点把这个电压引入安防系统，可以瞬间烧毁很多设备，使整个安防系统硬瘫痪。

- u5 x: J0 z$ T多点接地形成地环路，是安防系统的重大安全隐患，是第一杀手，是定时炸弹，工程设计和施工，一定要仔细检查有没有多点接地问题。
    安防系统安全设计原则是：单点接地——主机一点接大地。

eie1992

原帖由 lzhm2010 于 2010-11-4 00:19 发表
今天跟一个客户也谈了防雷的事情，他也强调了防雷必须接地的问题。我说我们设备主要是防感应雷，而不是直接的雷击的那种。但是我也没法说明很详细的原理来跟他解释 。今天看了也总算是明白了。 ...

    这个事例说明，某些“专业防雷厂家”的误导宣传的影响，十分广泛。
    “防雷必须接地，不接地就不能防雷”，现在几乎“家喻户晓”。
    但是谁见过专业防雷厂家的解释？没有。
" C$ w1 K* Z2 p: h, N    做工程，有没有疑问：雷电感应到底是什么东西？为什么接地能放掉？
. ]/ a$ a1 }# L; q* ]1 D
    今天看来，所谓防雷器接地，就可以把雷电感应“高电压”泄放到大地的说法，没有依据。
   
, K' O" ^2 X) O5 X    试想：视频线上感应出来的“高电压”，准确说应该是“电动势”，除非这个电动势是感应在视频线和大地之间的电压，接地才可能“放掉”，而实际上这个感应电动势是在整条视频线上产生的，接地怎么泄放？而且接地线，特别是室外离避雷针很近的摄像机防雷器接地线，避雷针放电脉冲电流可达100KA以上，在它周围会形成极强的交变电磁场，与它平行的“接地线”上，也会感应出很强的电动势，谁来把它放掉呢？同时，接地还可以方便的把跨步电压也引入安防系统，那就是“雪上结霜”了。
    应该明白：这些安全隐患，都是由地环路引入的。单点接地设计原则，可以有效避免这些安全隐患，既简单，又方便；

[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-11-4 09:15 编辑 ]

eie1992

原帖由 loginwjd303 于 2010-11-4 10:11 发表
1 o# o# N5 Y0 GEIE老师你好，请问“室外摄像机绝缘”是指防护罩与罩内摄像机绝缘还是防护罩壳与大地绝缘。现在我将一红外一体机装在外墙上，请问这个需要做绝缘处理吗？如果说需要作绝缘处理，是不是安装支架需要与外壳用绝缘材料隔开。谢 ...

; U  t) S2 _8 R/ N9 k# I( o没有及时跟帖，抱歉！那几天外出，后来可能帖子沉得太深了，没见到。
1）“室外摄像机绝缘”是指防护罩与罩内摄像机绝缘还是防护罩壳与大地绝缘？——最终要求摄像机连接的BNC外壳与大地绝缘；
/ z- V- T" `1 X, f2）安装在墙上的摄像机，一般和大地都是绝缘的。但也发生过固定螺丝碰到钢筋造成接地的。外墙安装，下雨天墙体有时也会发生绝缘不好问题；

eie1992

原帖由 嘌呤 于 2010-12-7 22:56 发表
我想只要能消除与大地的电位差，那就等于消除感应电动势

6 m  z3 D: w9 u6 p3 Q
这样理解，有些混乱。
* |# Y% l& m/ ~/ M1 Z( n
    假如，A点是主机，做了安全接大地。B点是一个远端摄像机，B点地电位Vb是独立于安防系统客观存在的，无法“消除”；如果B点摄像机接了大地，就把这个地电位电压，引到了摄像机端视频线上了，而主机端接大地的点位是0电位，这就形成了地电位差，危险就从这里开始了，地电位通过两端接地点和视频线构成环路，这就叫“地电位环路”。这个问题的要点是：地点为通过系统多点接地被引入安防系统的。
& K6 \  ^8 k3 f. g
* T$ _; U- o, ]- S    工程设计的任务是：不要把这个地电位人为地引入安防系统，方法很简单：系统主机单点接地。