【技术讨论】安防防雷2：立杆避雷针为什么是重大安全隐患

eie1992

安防防雷2：立杆避雷针为什么是重大安全隐患
【防雷理念】：
    确保安全防范系统自身的运行安全至关重要。如果用于保障社会安全的技术系统自身的安全都得不到可靠保障，那么安全防范也就无从谈起。
    安防系统防雷，本意是确保系统自身安全运行的技术手段之一，但是如果防雷设计和产品的应用，基本原理上就存在重大安全隐患；
    九十年代的一般安防工程，很少考虑防雷和强调接地问题，实际工程也很少出现雷击事件和系统安全问题；
4 x+ L/ F" [- L' ^) ^    2000年以后，“专业防雷”越来越多的进入安防市场，安防工程的防雷设计和产品，都打着浓浓的“专业防雷”色彩。然而，安防系统被雷击的事件，从此开始频发。值得深思的是：安装有防雷设备的安防工程，“设备受损和系统瘫痪”的比例，远远高于没有安装防雷的工程比例；同时，安防系统“接地”带来的问题也越来越多，越来越突出。近十年来，安防工程的设计、施工和维护，越来越多的关注着防雷与接地问题。
$ C; C5 i3 j4 [& Y1 x* q# |6 M% j立杆避雷针为什么是重大安全隐患
1 Z2 l  N. r# L    室外立杆摄像机防直击雷设计，GA/T670-2006《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》实施指南（后面简称《指南》）第五章指出：
5.2必须安装在直击雷非防护区（LPZOA）的前端设备，其安装杆上应设置避雷针，如图1所示。

, q8 x: B7 k( Y5 z* ^) }! ?7 H“专业防雷厂家”的典型设计描述（1）：
“  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Φ8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”
5 a/ P9 Z2 h1 q  }“专业防雷厂家”的典型设计（2）：
2 t; v+ k1 C% I) w$ V8 A    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.
' L# [5 ?# h1 j5 G4 ]% Z; M    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.
3 c. k8 ]0 t3 e- }% ~( l2 p! {# a9 s“专业防雷厂家”的原理性描述：
& M2 R3 Q2 N( H5 F3 d    “室外金属立杆摄像机需不需要与立杆绝缘？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。”
    摄像机立杆避雷针，在各地各种安防工程和道路监控工程中，已经司空见惯。

' i0 m, {9 y5 g7 M: O& G【立杆避雷针防直击雷的安全性分析】
: Y7 f0 M1 a' [+ F( ^1）避雷针的雷电反击电压：避雷针接闪时的雷电反击电压，可以达到1000KV（100万伏）以上；对于独立避雷针来说，这个瞬态高电压，可以在地面形成环形“跨步电压区”，带电避雷针体可以闪击（反击）周围临近的物体。空气的击穿强度为30KV/公分，雨天1000KV击穿距离高达1米以上。这就是为什么要求立杆离避雷针的距离要大于3、4米的原因，防止闪击。

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5 e! d; u4 x, P4 q: ]  x& X2）忽略了系统电气连接关系：“摄像机外壳与金属立杆连接，接闪后不存在电位差；”但是摄像机立杆避雷针不属于独立避雷针，它通过视频线，控制线和电源线，与主机和全系统有着紧密的电气连接关系。接闪时摄像机外壳和避雷针一样带有百万伏瞬态高电压，而主机和其他摄像机接地端的地电位是零，这样一来，摄像机端的视频线、控制线、电源线上，就都附加有这个百万伏瞬态高电压；这一事实，竟然被“专业防雷”们忽略了，“专业”的常人难以想象的技术漏洞。

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  F- S1 c# h" o& R! |5 J9 v2 \3）一次接闪必烧设备：把百万伏瞬态高电压引入系统和立杆周围大于33公分~1米闪击距离，这是不可抗拒的，显然，立杆避雷针只要一次接闪，安防系统必然瘫痪。
4）接地防雷器的美梦：

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1）专业防雷设计告诉我们，在避雷针立杆摄像机输出端安装三合一、二合一接地防雷器，设想是：雷电压使气体放电管导通，视频线上的瞬态高压被拉到大地0电位，或者被限压元件箝位在15V或30V安全电压范围，这可能吗？安全么？

      瞬态高电压是雷电流在避雷针体和接地网上形成的，高达百万伏。如果防雷器能把瞬态高电位箝位在15伏或30V，那就是说这种防雷器的放电能力，远远大于立杆避雷针，完全可以替代避雷针了。接地防雷器安在这里，只能自毁。
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' x/ g- [1 \  |- P$ S/ J0 \" d5）引入地电位环路：立杆避雷针把摄像机接地，造成安防系统多点接地，把地电位引入了安防系统，即使不下雨不打雷，立杆不接闪，地电位环路的存在，轻则引入地环路干扰，重则可以瞬间烧毁防雷器和系统设备。说明“专业防雷”对地电位还没有起码的认识。关于电网地电位，后面会有专文介绍。
6）摄像机与立杆避雷针绝缘：有人主张：把摄像机与立杆避雷针绝缘，避免多点接地，把沿杆引上的摄像机线缆，穿在金属管内，金属管接地，以达到既防直击雷又屏蔽感应雷的目的，可行么？
不打雷，不接闪，似乎可行。既然是防直击雷设计的避雷针，立杆接闪是必然的。还是上面的数据，百万伏瞬态高电压的击穿距离大于33~100公分，这是不可抗拒的。屏蔽金属管贴在立杆上，与立杆等电位，接闪时屏蔽金属管上也带有百万伏瞬态高电压，来自远端地电位为零的摄像机线缆穿到管内，怎么能避免被闪击烧毁呢？谁也无法避免。
    摄像机与立杆避雷针绝缘，怎么绝缘？多厚的绝缘层能抵抗1米以上的高压闪击距离？
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【结论一】防直击雷，室外摄像机立杆避雷针化设计，防雷变成了引雷，并人为制造了系统多点接地，使安防系统自身完全丧失了安全。
显然这是比“高铁追尾”还要低级的“专业防雷”设计。
2 Q0 n  p# t0 B! n* M, d6 y6 g% M    这种设计，公开载入《指南》中了。
) e. p# O8 j2 [. e/ Z    安防工程遍布各地“昂然屹立”的立杆避雷针，曾经是设计者引以自豪的“光彩工程”，我们历史的看下去，这将是他们担负经济和法律责任的事实依据和历史铁证。


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eie1992

欢迎安防网友和专业防雷发表自己的看法，或质疑，
( C  R) ?2 @% c' I3 v* V7 P! _本贴刚一到这个板块。

eie1992

  e- d/ `& {; K9 C2 T
希望朋友们，能把你们当地见到的摄像机立杆避雷针照片发到这里，能注明所属单位更好。
8 e5 N3 d) P! [
' `: v0 A& F2 i5 z* X6 R3 S这是烟台开发区交通银行前广场边上的一个立杆避雷针，所属单位不明。

eie1992

这两种立杆也有接闪功能，要看周围环境。

eie1992

这是另一个帖子的回复，作为本贴的补充吧。

  O' k) u  o1 z- x4 e; f/ S! v球机装在避雷针上

*前几天看见一个球机装在了信号塔的避雷针上很强....    有没有高手发表一下看法？
*确实很强，避雷变成引雷
*以前做过森林防火在山顶信号塔上顶上也装过一个球 ..事实证明只要做好防雷
0 Y: J5 Q: A  Q  z7 R- @2 n没事....
7 @6 Q: S2 m0 \0 ]7 r……………….
这要具体问题具体分析，系统安全设计，要看系统连接关系：球机的视频线、控制线、电源线与系统其他设备的连接关系，需要强调这是指“直接电气连接关系”，光缆，微波的传输连接，不属于这里说的“直接电气连接关系”，而是隔离了前后的电气连接关系。
* s& M! ]+ }5 }* [9 \例如上面所说“森林防火在山顶信号塔上顶上也装过一个球”，我们可以假定山顶这个信号塔就是按避雷针设计的，球机就装在这个避雷针体上：
1）如果视频和控制通过光端机、光缆传输，或通过微波传输，电源用塔上的风力或太阳能发电就地供电，这些设备又都装在塔上面，与铁塔等电位，与外界无直接电气连接关系，那么，这个设计是安全的。
2）如果电源供电是采用一般市电，在塔上面用具有光隔离开关电源供电，或变压器隔离的线性电源给设备供电，那一般电网地电位可以隔离掉，但是对于避雷针接闪时上百万伏的雷电反击电压，这两种电源适配器就失去作用了，设备将被烧毁。
3）视频是微波传输，电源是太阳能就地供电，如果控制信号是通过双绞线传输上去的，那系统是不安全的：避雷针反击电压和电网地电位，都可以造成系统硬瘫痪。
4）许多普通监控系统，室外摄像机立杆虽然做成了避雷针，虽然是直接电气连接主机，但是运行了几年了还没出事，并被专业防雷树为“样板工程”。这也不能说设计是对的，仍属于具有重大安全隐患的设计。“还没出事”，只能说还没遇到雷击，这类设计只要一次雷击接闪，系统必然瘫痪无疑。一般的3、5米高的室外立杆本身的雷击概率少于0.01%/年，就是说百年不遇一次直击雷击，本就没有必要防直击雷。但是专业防雷还是要夸大其词，忽悠你把立杆做成避雷针，一个立杆避雷针加复杂的接地网，要价高达2、3千元到2、3万元，是监控设备的几倍，几十倍。

做监控设计，还是需要了解一些雷击概率知识，需要深入了解地电位和地环路知识，需要掌握单点接地的安全设计原则。

eie1992

图片还是不能上传。点击图片输入，不出现“浏览”和批量上传，

sividi01

帖子内容很详细，我会继续关注楼主，支持楼主！

eie1992

3、4楼丢失的照片，今天补上了。

立方体科技

关于防雷···

华鸿霖

谢谢eie的分享！