監(jiān)控系統(tǒng)防雷接地

1、監(jiān)控系統(tǒng)防雷接地隨隨著的監(jiān)控系統(tǒng)普及，雷擊造成監(jiān)控系統(tǒng)的損失越來(lái)越大，安防系統(tǒng)的接大地，一般出于三點(diǎn)考慮：安全，抗干擾，防雷。安防行業(yè)有關(guān)防雷的文章和帖子很多。但工程設(shè)計(jì)參考時(shí)，總感到有些無(wú)所適從。我們先看看有關(guān)防雷常見(jiàn)的“第一類觀點(diǎn)”：1） “監(jiān)控室內(nèi)應(yīng)設(shè)置等電位連接母線（或金屬板），該等電位連接母線應(yīng)與建筑物防雷接地、PE線、設(shè)備保護(hù)地、防靜電地等連接到一起防止危險(xiǎn)的電位差。各種電涌保護(hù)器（避雷器）的接地線應(yīng)以最直和最短的距離與等電位連接母排進(jìn)行電氣連接”總之一句話：主機(jī)系統(tǒng)機(jī)殼接大地。2） “前端設(shè)備如攝像頭應(yīng)置于接閃器（避雷針或其它接閃導(dǎo)體）有效保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)攝像機(jī)獨(dú)立架設(shè)時(shí)，原則上

2、為了防止避雷針及引下線上的暫態(tài)高電位，避雷針最好距攝像機(jī)34米的距離。如有困難避雷針也可以架設(shè)在攝像機(jī)的支撐桿上，引下線可直接利用金屬桿本身或選用 8的鍍鋅圓鋼。為防止電磁感應(yīng)，沿電線桿引上的攝像機(jī)電源線和信號(hào)線應(yīng)穿在金屬管內(nèi)以達(dá)到屏蔽作用，屏蔽金屬管的兩端均應(yīng)接地”。3） “根據(jù)以上條款（GB503432004建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范）分析：監(jiān)控系統(tǒng)的防雷接地應(yīng)與系統(tǒng)的交流工作接地、直流工作接地、安全保護(hù)接地共用一組接地裝置，接地電阻不得大于1”?？戳诉@一段論述，有一點(diǎn)是明確的：監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)要接好大地。但是前端攝像機(jī)機(jī)殼到底是接大地還是不接大地呢？第二條里沒(méi)有明確，按第三條理解，似乎應(yīng)

3、該和防雷接地“共用一組接地裝置”。再看一個(gè)防雷廠家最有代表性、最明確、最典型的論述，也被廣為轉(zhuǎn)載，這是“第二類觀點(diǎn)”，節(jié)引如下：1.“什么是等電位連接？攝像機(jī)等電位連接怎么做？GB50057-94對(duì)等電位連接定義 ：將分開(kāi)的裝置、諸導(dǎo)電物體等用等電位連接導(dǎo)體或電涌保護(hù)器連接起來(lái)以減小雷電流在它們之間產(chǎn)生的電位差。就攝像機(jī)等電位而言，等電位是指攝像機(jī)的金屬外殼、機(jī)架、金屬管、槽、屏蔽線纜外層、設(shè)備防靜電接地、安全保護(hù)接地、浪涌保護(hù)器接地（SPD）接地端等均應(yīng)與等電位連接端子連接。等電位連接的目的：降低設(shè)備各部件之間的電位差及統(tǒng)一系統(tǒng)的零電位參考點(diǎn)。”2.“室外金屬立桿攝像機(jī)需不需要與立桿絕緣？不

4、需要，且必須進(jìn)行可靠的等電位連接。當(dāng)金屬立桿遭受直接雷擊或泄放雷電流時(shí)會(huì)在金屬立桿周?chē)a(chǎn)生一磁場(chǎng)，這一磁場(chǎng)達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)會(huì)對(duì)附近的電子設(shè)備放電；而攝像機(jī)外殼與金屬立桿連接后，不存在電位差；攝像機(jī)更安全。”防雷廠家的意見(jiàn)，要求安防工程設(shè)計(jì)時(shí)，考慮防止直擊雷的接閃問(wèn)題，電力系統(tǒng)的防雷問(wèn)題，安防系統(tǒng)所有市電接口，通信接口，視頻接口，直流電源接口等等，凡是有“口的地方”都要加防雷器，都要做好接大地；防雷投入是近幾年安防工程設(shè)計(jì)者很傷腦筋的問(wèn)題。不少“只懂弱電的安防人”誠(chéng)實(shí)的按照這類防雷廠家的“指導(dǎo)”，設(shè)計(jì)了安防系統(tǒng)的防雷工程：到處接大地，處處安避雷器。“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，一個(gè)這樣布滿防雷器的

5、安防工程系統(tǒng)，干擾卻十分嚴(yán)重，用抗*也很難解決問(wèn)題；但有的把防雷器拆了，不用抗*干擾也沒(méi)有了；有的抗*暫時(shí)能夠抗掉了干擾，后來(lái)卻又出現(xiàn)了干擾，甚至發(fā)生成批燒毀抗*，燒毀了避雷器的問(wèn)題；打雷照樣燒毀設(shè)備，不打雷也燒毀設(shè)備，問(wèn)題到底出在哪里？筆者認(rèn)為，這第二類防雷廠家的意見(jiàn)，沒(méi)有一點(diǎn)弱電系統(tǒng)概念和觀念，沒(méi)有區(qū)域大系統(tǒng)電磁兼容觀念和意識(shí)，對(duì)遠(yuǎn)離主機(jī)的前端攝像機(jī)設(shè)備，照搬了建筑物等電位連接的教條，把監(jiān)控系統(tǒng)的安全置于死地。本文就針對(duì)這類問(wèn)題做些分析，提供一些工程參考意見(jiàn)，以求引起安防行業(yè)的朋友注意和思考?！颈O(jiān)控系統(tǒng)如何考慮防雷】筆者的觀點(diǎn)是：1） 全面防雷不是安防工程應(yīng)該考慮的問(wèn)題。有些防雷的文章，讓

6、安防工程全面考慮接閃，防靜電和防雷電電磁感應(yīng)問(wèn)題，弄得安防弱電工程商頭都大了，無(wú)所適從，只好把防雷任務(wù)交給“防雷專業(yè)廠家”設(shè)計(jì)。安防工程屬于弱電工程，屬于建筑物建設(shè)項(xiàng)目完工后的工程。建筑物的區(qū)域防雷和避雷，建筑物電力系統(tǒng)的防雷和避雷，都是建筑物統(tǒng)一設(shè)計(jì)施工的，都有安全標(biāo)準(zhǔn)和完工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。入住的人員，常用設(shè)備，都應(yīng)該在它們的有效保護(hù)之下安全運(yùn)行，包括在他們有效保護(hù)范圍之內(nèi)的安防系統(tǒng)的安全運(yùn)行。所以建筑物避雷接閃問(wèn)題和電力電源取電中的雷電感應(yīng)浪涌問(wèn)題，都應(yīng)視為已達(dá)到并附和安全標(biāo)準(zhǔn)要求。這就是常用家電都不用加裝防避雷設(shè)施的原因和慣例；2） 安防工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考察甲方建筑物和供電系統(tǒng)的防雷避雷系統(tǒng)的

7、驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，了解有效防護(hù)范圍，明確這些防雷責(zé)任在甲方；3） 靜電感應(yīng)帶電云層對(duì)地面的靜電感應(yīng)，會(huì)在局部地面形成與云層帶電相反的電荷積累，從而引起地電位的劇烈變化，這一現(xiàn)象是靠避雷針有效放電的“中和反應(yīng)”，來(lái)消除并確保安全的。多數(shù)情況下避雷針有效放電的“中和反應(yīng)”，是隨著帶點(diǎn)云層的靠近，是實(shí)時(shí)、逐步進(jìn)行的，這就避免異性電荷的大量積累，避免閃電現(xiàn)象的發(fā)生，是在不知不覺(jué)中“避雷”的。上面引述的“防雷專家”意見(jiàn)，要求把攝像機(jī)殼“等電位”接大地，說(shuō)“攝像機(jī)外殼與金屬立桿連接后，不存在電位差；攝像機(jī)更安全”；這就是說(shuō)，有帶電云層對(duì)地面靜電感應(yīng)時(shí)，也要把攝像機(jī)作為“大電流放電”通道。這等于說(shuō)雷雨天氣，把自己腳

8、腕上綁一根導(dǎo)線接大地，讓帶電云層通過(guò)人體，以低電阻、大電流對(duì)地放電。這不是防雷，是引雷，讓大電流融化攝像機(jī)。還有，安防工程是一個(gè)涉及區(qū)域廣大的電氣連接系統(tǒng)，這A點(diǎn)發(fā)生了靜電感應(yīng)，攝像機(jī)與接地立桿是“等電位”了，但是遠(yuǎn)處沒(méi)有發(fā)生靜電感應(yīng)區(qū)域B的接大地的攝像機(jī)或主機(jī)，二者之間卻制造了“不等電位的環(huán)路連接”這就是上面說(shuō)的“沒(méi)有區(qū)域大系統(tǒng)電磁兼容觀念和意識(shí)”造成的錯(cuò)誤；4） 雷電電磁感應(yīng)，指雷電電磁波對(duì)導(dǎo)線的電磁感應(yīng)。暴露在外部空間的導(dǎo)線電力線、監(jiān)控傳輸線，金屬立柱，金屬支架等等，都可以“接收到”雷電電磁波的感應(yīng)電流或電動(dòng)勢(shì)。雷電電磁波脈沖是毫微秒級(jí)的“高壓短脈沖”，它的頻譜，可以擴(kuò)展到幾十到幾百兆赫

9、以上。這么高的頻譜，接地線也都失去了常規(guī)的“接地”意義。一根幾米幾十米長(zhǎng)的接地線，此時(shí)也變成了“接收天線”，對(duì)高頻來(lái)說(shuō)，它們?cè)龃罅恕疤炀€有效接收面積”，可以使系統(tǒng)接收的電磁脈沖能量更大，更高。對(duì)于這種雷電電磁感應(yīng)，傳統(tǒng)的避雷針針系統(tǒng)，是無(wú)能為力的。所以，這才是弱電系統(tǒng)、安防工程必須考慮的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。5） 對(duì)于室外超出已有防避雷系統(tǒng)有效保護(hù)范圍的一些監(jiān)控點(diǎn)，應(yīng)該考慮設(shè)獨(dú)立“避雷針”，使這些點(diǎn)位的攝像機(jī)等安防器材在“避雷針”有效保護(hù)之下安全運(yùn)行（在3、5米以外）。實(shí)在要把攝像機(jī)系統(tǒng)支架安裝在避雷針立柱或塔架上時(shí)，必須做好攝像機(jī)機(jī)殼，視頻線BNC頭，電源線，控制線等與避雷針接地立柱的絕緣，要高強(qiáng)度的絕

10、緣.這應(yīng)該是上面引用的“第一類觀點(diǎn)”所說(shuō)：“為防止電磁感應(yīng)，沿電線桿引上的攝像機(jī)電源線和信號(hào)線應(yīng)穿在金屬管內(nèi)以達(dá)到屏蔽作用，屏蔽金屬管的兩端均應(yīng)接地”的正確理解屏蔽線纜，與大地絕緣。而“第二類觀點(diǎn)”錯(cuò)誤的把它們接在一起接大地；6） 安防系統(tǒng)的防雷，是為了保護(hù)安防系統(tǒng)的安全運(yùn)行，這應(yīng)該是第一原則。前面引述的所謂前端“等電位連接”接大地的意見(jiàn)，其實(shí)踐結(jié)果：是引雷，是制造地環(huán)路，制造安防系統(tǒng)的安全隱患（后面有進(jìn)一步分析）。7） 防雷廠家的產(chǎn)品，包括某些“X合一防雷器”廠家，都沒(méi)有公開(kāi)明確自己產(chǎn)品的接地關(guān)系，有的就是把視頻防雷器的接大地點(diǎn)與視頻信號(hào)地（攝像機(jī)殼、BNC外殼、電纜屏蔽層）短路。如果不考慮

11、地環(huán)路問(wèn)題，這種防雷器連接方式，還不如就拉根接地導(dǎo)線更簡(jiǎn)單，更方便，更便宜吧！我國(guó)的防雷源于強(qiáng)電系統(tǒng)，但防雷進(jìn)入安防行業(yè)，就應(yīng)研究安防行業(yè)的特點(diǎn)和實(shí)際情況，那些“有口就接大地”的做法，只能是“專業(yè)的外行做法”。把建筑物防雷采用的“等電位體”概念，錯(cuò)誤的用到“安防系統(tǒng)”，天真的設(shè)想出一種“區(qū)域系統(tǒng)等電位體”，這不僅是異想天開(kāi)的錯(cuò)誤，更是系統(tǒng)安全的殺手；下面來(lái)分析這個(gè)問(wèn)題。【什么是地環(huán)路】1） 地面不同點(diǎn)的電位是不想等的，簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，這是與電網(wǎng)系統(tǒng)用電平衡狀態(tài)，接地點(diǎn)方式和位置，零線和地線的關(guān)系（開(kāi)路或短路），大功率用電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、接電方式和接地方式，線纜長(zhǎng)度和類型等等因素，都有關(guān)系。地電位相等是

12、相對(duì)的，電位波動(dòng)和不相等是絕對(duì)的。當(dāng)三相電網(wǎng)發(fā)生不平衡故障時(shí)，會(huì)引起地電位劇烈變化，局部地電位可以瞬間升高到幾十到幾百伏，直到故障排除。對(duì)于工程應(yīng)用，我們只需知道“不同點(diǎn)的地電位，是不同的，波動(dòng)的”，這是客觀現(xiàn)實(shí)。2） 室外攝像機(jī)A,安裝在戶外一個(gè)金屬立柱上，監(jiān)控室主機(jī)系統(tǒng)設(shè)備機(jī)殼做了安全接大地，視頻線把攝像機(jī)和主機(jī)用BNC聯(lián)系起來(lái).這時(shí)，就會(huì)形成“攝像機(jī)視頻線主機(jī)地面攝像機(jī)”的電氣連接回路，這就是地環(huán)路的概念。假如A點(diǎn)地電位，相對(duì)于主機(jī)點(diǎn)的大地有10VAC電位差，這個(gè)電壓就加在了視頻電纜的屏蔽層兩端了，于是在攝像機(jī)和主機(jī)之間的視頻信號(hào)地線上，就可以等效出一個(gè)“干擾電壓信號(hào)源和一個(gè)地電阻”，這

13、個(gè)電壓可以通過(guò)視頻傳輸電路兩端的匹配電阻與芯線構(gòu)成環(huán)路，在75歐姆負(fù)載上產(chǎn)生“干擾信號(hào)”，這就是常見(jiàn)的“地環(huán)路干擾”。如下面原理圖所示。3） 一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，如果有多個(gè)攝像機(jī)安裝在金屬立柱、金屬塔架上，這些攝像機(jī)就都接了大地，系統(tǒng)就會(huì)形成許多復(fù)雜的“地環(huán)路”。如果說(shuō)安防工程商這種接大地是“無(wú)意的”接大地，那么上面引述的防雷廠家“第二類觀點(diǎn)”前端“等電位連接”，就是一種人工制造“地環(huán)路”的典型例子。4） 一個(gè)典型的地環(huán)路“干擾”照片?！镜丨h(huán)路是安防系統(tǒng)最大的安全隱患】“地環(huán)路”，當(dāng)?shù)仉娢徊钶^低時(shí)，可能表現(xiàn)為對(duì)圖像的“干擾”。模擬實(shí)驗(yàn)表明，在視頻75歐姆負(fù)載上，干擾信號(hào)低于20毫伏左右時(shí)，一般感覺(jué)“

14、沒(méi)有干擾”，大于20毫伏就可以看到干擾，幅度越大，畫(huà)面的干擾越明顯；5001000毫伏以上時(shí)，圖像不穩(wěn)，扭曲，甚至DVR顯示器“感覺(jué)無(wú)視頻信號(hào)”了；“地環(huán)路”干擾，不屬于常規(guī)意義上的“無(wú)線”電磁干擾，它是典型的把地電位人為引入弱電系統(tǒng)的錯(cuò)誤設(shè)計(jì)和施工引起的“假干擾”。多數(shù)抗*對(duì)抑制這種“干擾”，有一定效果，但是這種“抑制”，實(shí)際只是“掩蓋”，并沒(méi)有消除安全隱患。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生不平衡故障時(shí)，這個(gè)“地電位差和干擾”就會(huì)突變到幾十伏，幾百伏或更大，加在視頻電纜的兩端的攝像機(jī)的輸出電路和主機(jī)的輸入電路上，設(shè)備可以在瞬間被燒毀，被擊穿，造成永久性損壞。據(jù)了解，安防系統(tǒng)很多所謂“被雷擊壞了”案例，實(shí)際上多數(shù)是

15、這類地環(huán)路問(wèn)題造成的。地環(huán)路是安防工程重要的“系統(tǒng)殺手”，抗*也難逃厄運(yùn)，曾有一個(gè)系統(tǒng)6套抗*同時(shí)瞬間燒毀的案例，包括無(wú)源電路的75歐姆電阻，電*，都被燒毀。燒毀攝像機(jī)，燒毀采集卡的工程案例，每年都屢見(jiàn)不鮮。值得注意的是：和雷電電磁感應(yīng)ns級(jí)的脈沖不同，這類地環(huán)路高壓沖擊是持續(xù)性的，直到電網(wǎng)故障排除為止。上述“攝像機(jī)外殼與金屬立桿連接后，不存在電位差；攝像機(jī)更安全”的做法，由于制造了許多地環(huán)路，當(dāng)雷電襲來(lái)時(shí)，同樣制造了巨大的電位差，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)同樣會(huì)造成破壞；地電位差的事先考察和測(cè)量方法，目前還未見(jiàn)報(bào)道。地電位差是不穩(wěn)定的，平時(shí)可能很小，可能看不出有什么影響，但不要因此就麻痹大意，失去警惕。除非

16、你能保證運(yùn)行電網(wǎng)永遠(yuǎn)不發(fā)生故障。防雷器，實(shí)用功能也應(yīng)該是防雷電電磁感應(yīng)，指閃電電磁波對(duì)線纜的電磁感應(yīng)脈沖。但是如果你買(mǎi)的防雷器，視頻信號(hào)地和接大地點(diǎn)是短路的，那可要小心了，因?yàn)樗鼘⑹侵圃毂O(jiān)控系統(tǒng)地環(huán)路安全隱患的元兇，這種東西是典型的“品牌假貨”。【安防系統(tǒng)接大地應(yīng)該怎么做？】EIE實(shí)驗(yàn)室的模擬實(shí)驗(yàn)和幾年來(lái)工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)安防工程設(shè)計(jì)施工提出如下建議：1） 安防系統(tǒng)可以也應(yīng)該在建筑物和供電防避雷系統(tǒng)保護(hù)范圍之內(nèi)安全運(yùn)行，保護(hù)責(zé)任在甲方，不在安防工程。在已有防避雷系統(tǒng)保護(hù)范圍之外的室外攝像機(jī)和傳輸線纜，都應(yīng)該設(shè)立獨(dú)立避雷針，穿金屬管或埋地保護(hù)，并保持絕緣關(guān)系。2） 安防系統(tǒng)“單點(diǎn)接地原則”：即只有主機(jī)系統(tǒng)一點(diǎn)接大地，這是安全接地，確保操作人員安全；這也是泄放系統(tǒng)“靜電”的安全通路；3） 系統(tǒng)所有前端攝像機(jī)都要和大地絕緣，包括攝像機(jī)外殼，BNC外殼，視頻信號(hào)地，直流電源地，解