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楼主: eie1992

仅以此贴作为2010国庆献礼——防雷器接地,瞎指挥

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 楼主| 发表于 2010-10-17 15:24:14 | 显示全部楼层

r:仅以此贴作为2010国庆献礼——防雷器接地,瞎指挥

很久不见了。
0 g+ b0 I) s" }. u: P3 h4 S晚上回复吧。
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 楼主| 发表于 2010-10-17 19:14:43 | 显示全部楼层

r:仅以此贴作为2010国庆献礼——防雷器接地,瞎指挥

关于摄像机与护罩绝缘问题:" }4 H# a4 L7 z" E5 z8 X7 E
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 A" C. j# Z0 o7 O
    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”。
1 l" K6 a  G1 f. d: }8 z) h8 {
7 {! X7 J/ o, b8 [6 |# 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”。
8 [+ Q; I" b& ~. c; V) \' c* Y& J0 b9 E+ N, ]" c. F: @
    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。
2 `4 u( \/ U  o% B( t9 O, o9 ^# D
    “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。”2 ~4 X6 [/ L! N" c$ N8 T; j
    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。" }% q% R, p& M* Q& ]) s

1 I7 I+ Y4 X4 y
    “一直以来我也一直说不清楚,设计要求还必须有防雷器”——
) s3 K: g4 S1 P; r$ s
    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。
3 X$ l) H0 }3 G" k" J) R    “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。
  e: u+ D/ r4 y; ]2 t7 @# u+ j    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。

/ _2 E# @3 W+ g, `& F
! I1 P3 m+ C+ S, p7 _  @[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-10-17 19:20 编辑 ]
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 楼主| 发表于 2010-10-17 23:46:35 | 显示全部楼层
感应雷与电缆感应电动势
' f' D$ A6 `! {7 R. `    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”。0 L! T, h- \4 i# G0 A# ^& l/ g0 y( z
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。4 f7 U$ d/ F1 c4 X- v( c
* x3 E: h6 B4 O) u
    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。
/ M5 f2 C7 C7 f  Q    8 |" l; m. C9 k  n
    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;
+ W/ d; t, H' i0 Q) D8 t$ M3 e% _9 U4 H! Q4 z6 i

0 F5 S4 f( w! d5 R4 K/ Z【雷电感应电动势模拟】+ g: T* Q- x  S( l5 Y
7 v) k9 T/ _2 u6 H  N0 e% ?+ q
    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:/ k2 A; [9 ?' m
    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”;( n0 O5 ]% Z2 k4 h) |8 n# X
    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”;: s/ L; s! {( Z8 r$ I# \3 n

  h; S5 F8 k* H# {    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。. F* U3 x8 F7 E" ^* r- m; C
8 U4 u; z3 ]- |7 }$ {0 k# W
    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。+ W; A5 @& f" q/ w8 g' h& O' `, F

4 K9 J$ D' P5 |0 j8 d    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。% R0 E  X  T6 ^1 w" O
# d2 ~8 t6 W  [9 O, t: M3 O( N
    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。- a: q3 j+ a1 R
7 b' Q8 P$ q, R) M- e
[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-10-18 12:41 编辑 ]
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 楼主| 发表于 2010-10-23 18:48:04 | 显示全部楼层

r:仅以此贴作为2010国庆献礼——防雷器接地,瞎指挥

防雷器接地泄放什么雷电流,怎么理解?
1 g) b3 b' g7 L什么东西可以通过接地泄放到大地?
1 I2 Z0 Z6 C) h& w! ~
* M7 F0 G6 c' w$ |' K$ p8 e电位φ,是观察点相对于参考点的电压。
0 @. J7 v/ |8 x2 k对地地电位φ,参考点是大地;2 l: _+ q( @; h3 v& k9 Q& W& O
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。
  _. I+ f/ u. }$ x9 e
* x$ e4 v/ K, F* O, {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?
( C: x# I* B3 X' J, L" H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。- \5 Y- b5 B2 h4 J" n# ]
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。
( Q; n) P; k& L& o
% w& L9 {0 ~0 J" A9 r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;
/ c$ r- N% s) W& I. O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 h$ o6 h* E) ~+ E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。! O: ~4 l$ V; T6 w& ^. s

8 {9 L: @, k8 [# G' v; ?* a5 x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?
4 u/ u- |( j* l8 _
. \: ^% m- y8 K) o* f# V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。
$ z: h0 q7 J6 f) j
6 T1 n; U% O7 C1 m  Y- A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”。
7 @/ C& h8 X$ b1 k) c2 w7 \
$ q4 Z; L& w& o+ L1 K2 \
[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-10-23 19:04 编辑 ]
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 楼主| 发表于 2010-10-26 11:06:24 | 显示全部楼层

r:仅以此贴作为2010国庆献礼——防雷器接地,瞎指挥

如果您也曾经认为:防雷器必须接地,不接地就不能防雷。
' Q" ^0 N: D$ f; t6 J) M
您是否想过:
$ F( [( b) b4 }
4 M) N( b2 W1 W0 F, `
1)感应雷在线缆上感应出来的到底什么东西?
# _6 W( _7 k: P2)什么东西可以通过接地,把它泄放到大地?! w+ ^/ t8 j/ _4 }6 o4 R; x
3)接地会不会有什么负面影响呢?" G3 w+ U& h" T9 o# V# {2 D
带着这些问题,来看本贴,可能会有一定收获的。
9 s; D  n5 I$ c' R- c- ]. J
; G% r6 p( E: b2 d5 a2 o5 b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。
. X% [  U& k/ z* S, E" D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。
0 }. q$ _5 B* F; [$ k+ e6 t3 W6 e" R
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。
; Q& P9 z9 z# ~3 R% `4 d# f; y- H: u2 J# S& m% o3 J5 N& [; B2 m3 k5 g
   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?

8 s8 C! w$ q% @' ]/ X! V
! l- p3 Q$ P6 s% |5 G( F[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-10-26 11:08 编辑 ]
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 楼主| 发表于 2010-10-29 20:36:08 | 显示全部楼层

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该给楼上红牌了,公开在这里发广告。
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 楼主| 发表于 2010-11-4 08:44:52 | 显示全部楼层
原帖由 22343234 于 2010-11-3 22:33 发表
/ W$ b5 b0 v8 I! A8 b( |7 e; E! X赞 EIE 一个!!
5 Z3 f! T" C  q, }/ i- G希望您 继续发帖~~
" s7 H) H* g. \5 ?: q' ^% S# `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~~
. k, R+ t5 [  _
5 y9 I7 |( w# f% o$ @& B6 D没过3伏天呢,就坏3次,感应雷打坏的!( E- M3 y# f: Q0 D9 R
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~~
1 J, \; B$ A% J# `( L3 e+ h! J
1 S5 r5 q, H( I% g于是一个夏天连续坏了3个球机!  ...

0 k6 z0 U3 g. X; q5 q+ W6 b+ q/ L  v5 @
    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:
+ J+ ^; h! Y" l5 F9 \1)类似避雷针,方便引雷接闪,那就太可怕了;
3 Z$ u/ b- l4 v$ I$ w9 p2)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”;
' w9 Y) J+ L" @9 T; f
0 N) o! \' P* B- R4 d- q    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。& u$ N% j! K8 Y2 @. J

5 y7 X9 c& z  e: B. F* X% f- D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。
9 i8 v% J8 P( e+ t3 L    安防系统安全设计原则是:单点接地——主机一点接大地。
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 楼主| 发表于 2010-11-4 09:11:39 | 显示全部楼层
原帖由 lzhm2010 于 2010-11-4 00:19 发表
4 K  L) H2 F9 B. p5 F3 a" p7 {0 L2 y0 W1 p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。 ...
  K# p5 ~5 M- L

. M- w4 M7 v: O; j" \& E5 X    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。) p1 ]/ ^" T4 W8 o+ ]- W
    “防雷必须接地,不接地就不能防雷”,现在几乎“家喻户晓”。
1 ^8 |+ p- J9 L0 u' |8 u    但是谁见过专业防雷厂家的解释?没有。
3 s# R; \" K2 j0 \$ ]2 h  P$ {    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?5 u% D: q. c6 c" u# A

5 B) p6 W, v$ @2 ~) \6 D3 q0 v  q, t0 z    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, _; t. |- x% h$ j& f8 r3 j0 f
   
2 Z, ?1 ]( p4 E4 |3 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。
' U" L6 `# g% v% q3 v8 p% ^+ S    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;

' V- U$ u9 n3 Q( E
& C2 W- E, w" ^% e[ 本帖最后由 eie1992 于 2010-11-4 09:15 编辑 ]
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 楼主| 发表于 2010-12-8 10:26:51 | 显示全部楼层
原帖由 loginwjd303 于 2010-11-4 10:11 发表
5 B8 o! k) L. ]" E( hEIE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 ...

' @/ x, k, N7 P3 |0 A9 |6 g* C; v5 |, M( I' r
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。. F, z) ?/ R5 E% U6 Z
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;9 Z6 {1 e1 C2 t3 D: f; _' e
2)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;
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 楼主| 发表于 2010-12-8 10:49:52 | 显示全部楼层
原帖由 嘌呤 于 2010-12-7 22:56 发表
6 [' o. Q# e& R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
0 t; J8 `) a9 y5 o5 U
+ i( N* u+ L9 z2 u! B: k
这样理解,有些混乱。
3 a. J3 k5 W$ F8 o: m! v  Z7 D" L7 _$ q% @0 R; Z8 Y5 X+ v- ]4 o
    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。
9 _/ |2 v% p  k7 H0 l5 P9 J- {4 A, R5 N" B4 z
    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。
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