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浅析监控杆,摄像机立杆避雷针化防雷设计概况

  摄像机立杆避雷针化防雷设计概况

  目前安防行业流传最多的“专业防雷厂家”设计是这样描述的:“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”。

  还有更明确的描述:“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。”

  我们把这类设计称为“摄像机立杆避雷针化设计”,它的典型架构如图1所示。

浅析摄像机立杆避雷针化防雷设计概况0

  安防行业许多工程的防直击雷就是照此设计的,一个多次被雷劈了的案例就是这么做的。然而这种看似可以很好的防雷设计在不少工程中运用中并不防雷,不仅造成了设备的损害,甚至还影响到工程的整体质量。

  安防行业还有一种流行做法和观点:防雷就要接地,接地就可以防雷,接地就可以防干扰。把接地当成了安防系统防雷、防干扰的“法宝”,导致多点接地的安防系统屡见不鲜。

  大量工程案例表明,这样的工程不打雷不下雨还会莫名其妙的烧毁设备,烧毁抗干扰器、避雷器等。对上述这些现象,EIE实验室经过多年的模拟实验研究和典型工程案例分析,初步揭开了其中的奥秘。

  防雷器、浪涌保护器是否真能防护雷击

  许多“专业防雷厂家”介绍,要在立杆避雷针摄像机端和主机视频输入点安装他们的“防雷器”或浪涌保护器。这有用吗?曝光的案例是:连防雷器一起被烧毁。这种“专业防雷厂家”视频通道的防雷设计有几个疑点值得关注。

  先看前端串接在摄像机输出端的视频信号防雷器:防雷器上端接视频线的输入输出,另有一个接地点常态下与视频线开路(有的产品做成了常态短路),高压时内部元件将视频线短路接地泄放雷电流,如图二所示。

浅析摄像机立杆避雷针化防雷设计概况1

  这里应该注意到:摄像机立杆接闪时,视频信号防雷器放电通道是:“避雷针体-摄像机-视频短线-防雷器内部放电元件短路-接地点-接地网”;接闪时,避雷针体与防雷器这两个“雷电流放电通道”是并联向地网放电的。

  把“雷电反击电压”引入安防系统

  立杆避雷针接闪时,巨大的放电电流在避雷针体上形成巨大的“雷电反击电压”;视频信号防雷器的上端也同样加有这个“雷电反击电压”。如果这个防雷器能够把40万伏以上的“雷电压”,削减到十几伏、几伏以下,那么这个防雷器泄放雷电流的能力必需大大超过避雷针,使雷电流“主要通过防雷器泄放”,而不是主要通过避雷针泄放。很难想象,“防雷器用≥2.5mm2的绝缘多股铜芯黄绿色软线直接与地网连接”,它的放电能力能远远超过金属立杆?显然不可能,后果只能是“引雷自毁”。

  “专业防雷厂家”介绍的防雷器都是防感应雷的,没有介绍可以有效防“雷电反击电压”而又不被烧毁的。但是他们积极推出的“安防防雷系统设计”却敢于这么应用,说明这类设计缺乏起码的安防系统概念。如果真有这么厉害的防雷器,那避雷针就可以不用了。

  把“雷电反击电压”直接引入安防系统,到底是防雷还是引雷?对这个问题,2年多来的安防论坛追踪,没有一个“专业防雷厂家”能作出正面解释,他们一律采取回避态度。到目前为止,只见过一些“专业防雷厂家”,积极倡导安防工程这样设计和应用,没有见过哪个专业厂家的防雷器(浪涌保护器)产品 敢于宣传“泄放雷电流的能力可以超过避雷针”,可以安全的限制“雷电反击电压”。

  安全隐患一:把“雷电反击电压”直接引入安防系统

  摄像机立杆避雷针化,就是指立杆按照避雷针设计,并强调摄像机外壳必须与金属立杆等电位连接。我们来分析防直击雷的“摄像机立杆避雷针化”,对安防系统的影响,其设计原理如图3所示。

浅析摄像机立杆避雷针化防雷设计概况2

  这里的要害问题是:摄像机是安防系统的有机组成部分,与主机和全系统有着紧密的电气连接关系,“摄像机立杆避雷针化”后,避雷针也就“正式”成了安防系统的有机组成部分,避雷针也与主机和全系统有着紧密的电气连接关系。这是安防工程的现实,也是“专业防雷厂家”有意无意回避或忽略的问题。

  当立杆避雷针处于接闪状态时,巨大的放电电流使大地A点的避雷针呈现出暂态高电位--也就是避雷针的“雷电反击电压”,这里我们简称“雷电压”。

  这类立杆避雷针的接地电阻,根据地质条件的不同一般规定为4欧姆、10欧姆、20欧姆;假定避雷针放电的雷电流为100KA,这个“雷电压”就是400KV以上,也就是40万伏以上,这还不是最大可能数值。这一点每个“专业防雷厂家”都十分清楚。

  安防系统的主机有安全接地点B,地电位为零,40万伏的“雷电压”,就通过视频线直接引到了视频主机上。这时的地电位环路等效原理,可简化如图4所示;