從防雷接地談監(jiān)控系統(tǒng)的接地

1、從防雷接地談監(jiān)控系統(tǒng)的接地發(fā)布人：嘉信銘遠(yuǎn) 瀏覽 10 次 發(fā)布時間：2010年5月24日 打印本頁 安防系統(tǒng)的接大地，一般出于三點考慮：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，但有些概念不夠準(zhǔn)確，甚至是錯誤的，在工程設(shè)計參考時讓人感到有些無所適從。 【有關(guān)防雷的兩類觀點】我們先看看有關(guān)防雷常見的“第一類觀點”：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)

2、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)紅外攝像機(jī)獨立架設(shè)時，原則上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)在紅外攝像機(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)GB503432004建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范的以上條款分析：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，有一點是明確的：監(jiān)控主機(jī)系

3、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？第二條里沒有明確，按第三條理解，似乎應(yīng)該和防雷接地“共用一組接地裝置”。再看一個防雷廠家最有代表性、最明確、最典型，也被廣為轉(zhuǎn)載的論述，這是“第二類觀點”，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對等電位連接定義 ：將分開的裝置、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，以減小雷電流在它們之間產(chǎn)生的電位差。就紅外攝像機(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

4、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?！?.“室外金屬立桿攝像機(jī)需不需要與立桿絕緣？不需要，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會在金屬立桿周圍產(chǎn)生一磁場，這一磁場達(dá)到一定強(qiáng)度時會對附近的電子設(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；紅外攝像機(jī)更安全?！狈览讖S家要求安防工程設(shè)計時，考慮防止直擊雷的接閃問題、電力系統(tǒng)的防雷問題，要求安防系統(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)計者很傷腦筋的問題。不少“只懂弱電的安防人”誠實地按照這類防雷廠家的“指導(dǎo)”，

5、設(shè)計了安防系統(tǒng)的防雷工程：到處接大地，處處安避雷器?！皩嵺`是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，一個這樣布滿防雷器的安防工程系統(tǒng)，干擾卻十分嚴(yán)重，用抗干擾器也很難解決問題；但有時把防雷器拆了，不用抗干擾器干擾也沒有了；有的抗干擾器暫時能夠抗掉了干擾，后來卻又出現(xiàn)了干擾，甚至發(fā)生成批燒毀抗干擾器，燒毀了避雷器的問題；打雷照樣燒毀設(shè)備，不打雷也燒毀設(shè)備，問題到底出在哪里？筆者認(rèn)為，這第二類防雷廠家的意見，沒有一點弱電系統(tǒng)概念和觀念，沒有區(qū)域大系統(tǒng)電磁兼容觀念和意識，對遠(yuǎn)離主機(jī)的前端紅外攝像機(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。本文就針對這類問題做些分析，提供一些工程參考意見，以求引起安防

6、行業(yè)的朋友注意和思考?！颈O(jiān)控系統(tǒng)如何考慮防雷】筆者的觀點是：1） 全面防雷不是安防工程應(yīng)該考慮的問題。有些防雷的文章，讓安防工程全面考慮接閃，防靜電和防雷電電磁感應(yīng)問題，弄得安防弱電工程商頭都大了，無所適從，只好把防雷任務(wù)交給“防雷專業(yè)廠家”設(shè)計。安防工程屬于弱電工程，屬于建筑物建設(shè)項目完工后的工程。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)計施工的，都有安全標(biāo)準(zhǔn)和完工驗收標(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)之下安全運行，包括在它們有效保護(hù)范圍之內(nèi)的安防系統(tǒng)的安全運行。所以建筑物避雷接閃問題和電力電源取電中的雷電感應(yīng)浪涌問題，都應(yīng)視為已達(dá)到并符合安全標(biāo)準(zhǔn)

7、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)計時，應(yīng)該考察甲方建筑物和供電系統(tǒng)的防雷避雷系統(tǒng)的驗收報告，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)帶電云層對地面的靜電感應(yīng)會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)”是隨著帶點云層的靠近，實時、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，是在不知不覺中“避雷”的。上面引述的“防雷專家”意見，要求把紅外攝像機(jī)殼“等電位”接大地，說“攝像機(jī)外殼與金屬立桿連接后，不存在電位差；

8、攝像機(jī)更安全”；這就是說，有帶電云層對地面靜電感應(yīng)時，也要把攝像機(jī)作為“大電流放電”通道。這等于說雷雨天氣，把自己腳腕上綁一根導(dǎo)線接大地，讓帶電云層通過人體，以低電阻、大電流對地放電。這不是防雷，是引雷，讓大電流融化攝像機(jī)。還有，安防工程是一個涉及區(qū)域廣大的電氣連接系統(tǒng)，這A點發(fā)生了靜電感應(yīng)，紅外攝像機(jī)與接地立桿是“等電位”了，但是遠(yuǎn)處沒有發(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”這就是上面說的“沒有區(qū)域大系統(tǒng)電磁兼容觀念和意識”造成的錯誤；4） 雷電電磁感應(yīng)指的是雷電電磁波對導(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，

9、都可以“接收到” 雷電電磁波的感應(yīng)電流或電動勢。雷電電磁波脈沖是毫微秒級的“高壓短脈沖”，它的頻譜，可以擴(kuò)展到幾十到幾百兆赫以上。這么高的頻譜，接地線也都失去了常規(guī)的“接地”意義。一根幾米幾十米長的接地線，此時也變成了“接收天線”，對高頻來說，它們增大了“天線有效接收面積”，可以使系統(tǒng)接收的電磁脈沖能量更大，更高。對于這種雷電電磁感應(yīng)，傳統(tǒng)的避雷針系統(tǒng)是無能為力的。所以，這才是弱電系統(tǒng)、安防工程必須考慮的現(xiàn)實問題；5） 對于室外、超出已有防避雷系統(tǒng)有效保護(hù)范圍的一些監(jiān)控點應(yīng)該考慮設(shè)獨立“避雷針”，使這些點位的攝像機(jī)等安防器材在“避雷針”有效保護(hù)之下安全運行。實在要把攝像機(jī)系統(tǒng)支架安裝在避雷針立

10、柱或塔架上時，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)度的絕緣.這應(yīng)該是上面引用的“第一類觀點”所說：“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”錯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，其實踐結(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，都沒有公開明確自己產(chǎn)品的接地關(guān)

11、系，有的就是把視頻防雷器的接大地點與視頻信號地（攝像機(jī)殼、BNC外殼、電纜屏蔽層）短路。如果不考慮地環(huán)路問題，這種防雷器連接方式還不如就拉根接地導(dǎo)線更簡單，更方便，更便宜！我國的防雷源于強(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)的特點和實際情況，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”，這不僅是異想天開的錯誤，更是系統(tǒng)安全的殺手；下面來分析這個問題?！臼裁词堑丨h(huán)路】1） 地面不同點的電位是不相等的，簡單說來，這是與電網(wǎng)系統(tǒng)用電平衡狀態(tài)，接地點方式和位置，零線和地線的關(guān)系（開路或短路）

12、，大功率用電設(shè)備運行狀態(tài)、接電方式和接地方式，線纜長度和類型等等因素都有關(guān)系。由于導(dǎo)線存在電阻，地電位相等是相對的，電位波動和不相等是絕對的。當(dāng)三相電網(wǎng)發(fā)生不平衡故障時會引起地電位劇烈變化，局部地電位可以瞬間升高幾十到幾百伏，直到故障排除。對于工程應(yīng)用，我們只需知道“不同點的地電位是不同的，波動的”，這是客觀現(xiàn)實。2） 室外攝像機(jī)A,安裝在戶外一個金屬立柱上，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.這時，就會形成“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點地電位，相對于主機(jī)點的大地有10VAC電位差，這個電壓就加在了視頻電纜的屏

13、蔽層兩端了，于是在攝像機(jī)和主機(jī)之間的視頻信號地線上，就可以等效出一個“干擾電壓信號源和一個地電阻”，這個電壓可以通過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”，這就是常見的“地環(huán)路干擾”。如下面原理圖所示。地環(huán)路干擾原理3） 一個監(jiān)控系統(tǒng)如果有多個攝像機(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)就會形成許多復(fù)雜的“地環(huán)路”。如果說安防工程商這種接大地是“無意的”接大地，那么上面引述的防雷廠家“第二類觀點”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）攝像機(jī)，傳輸設(shè)備，數(shù)據(jù)通信設(shè)備等，本身已經(jīng)具有防雷電電磁感應(yīng)功能的，就不需要再加防雷

14、器了。沒有防雷電電磁感應(yīng)功能的設(shè)備，可以選用合格的防雷器解決。值得注意的是：自帶防雷電電磁感應(yīng)功能的設(shè)備，如果能緊密結(jié)合實際電路設(shè)計，其有效性要優(yōu)于通用防雷器性能。這里我們不做進(jìn)一步探討。本文“從防雷接地談監(jiān)控系統(tǒng)的接地”的結(jié)論很簡單，這就是安防系統(tǒng)“單點接地”原則。典型的地環(huán)路“干擾”照片【地環(huán)路是安防系統(tǒng)最大的安全隱患】由于存在“地環(huán)路”，當(dāng)?shù)仉娢徊钶^低時，可能表現(xiàn)為對圖像的“干擾”。模擬實驗表明，在視頻75歐姆負(fù)載上，干擾信號低于20毫伏左右時，一般感覺“沒有干擾”，大于20毫伏就可以看到干擾，幅度越大，畫面的干擾越明顯；5001000毫伏以上時，圖像不穩(wěn)，扭曲，甚至DVR顯示器“感覺無

15、視頻信號”了。“地環(huán)路”干擾不屬于常規(guī)意義上的“無線”電磁干擾，它是典型的把地電位人為引入弱電系統(tǒng)的錯誤設(shè)計和施工引起的“假干擾”。多數(shù)抗干擾器對抑制這種“干擾”有一定效果，但是這種“抑制”，實際只是“掩蓋”，并沒有消除安全隱患。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生不平衡故障時，這個“地電位差和干擾”就會突變到幾十伏，幾百伏或更大，加在視頻電纜兩端的攝像機(jī)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，實際上多數(shù)是這類地環(huán)路問題造成的。地環(huán)路是安防工程重要的“系統(tǒng)殺手”，抗干擾器也難逃厄運，曾有一個系統(tǒng)6套抗干擾器同時瞬間燒毀的案例，包括無源電路的7

16、5歐姆電阻、電位器都被燒毀。燒毀攝像機(jī)，燒毀采集卡的工程案例每年都屢見不鮮。值得注意的是：和雷電電磁感應(yīng)ns級的脈沖不同，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“紅外攝像機(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)雷電襲來時，同樣制造了巨大的電位差，對監(jiān)控系統(tǒng)同樣會造成破壞。地電位差的事先考察和測量方法目前還未見報道。地電位差是不穩(wěn)定的，平時可能很小，可能看不出有什么影響，但不要因此就麻痹大意、失去警惕。除非你能保證運行電網(wǎng)永遠(yuǎn)不發(fā)生故障。防雷器的實用功能也應(yīng)該是防雷電電磁感應(yīng)，指閃電電磁波對線纜的電磁感應(yīng)脈沖也能防范。但是如果你買的防雷器對于視頻信號地和接大地點是短路的，那可要小心了，因為它將是制造監(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”?！景卜老到y(tǒng)接大地應(yīng)該怎么做】EIE實驗室的模擬實驗和幾年來工程經(jīng)驗總結(jié)，對安防工程設(shè)計施工中的接地提出如下建議：1） 安防系統(tǒng)可以