各地的雷雨季节先后就要来到了。今年3月4日本转载了中国安防的这样一篇稿件:《春雨滚滚视频监控系统如何防止雷电袭击?》(http://info.secu.hc360.com/2014/03/040918768330.shtml)。我们觉得这个方案的原理上有些问题,把文章转发给安防的一位特约撰稿人老竹先生,并请他点评此文。下面是老竹对此文的解读。
这是一篇在安防论坛里经常被转抄的帖子.是“防雷厂家”喜欢的宣传贴。
宣传特点是:雷电危害的夸大言辞——吓唬;你必须相信,没有质疑的余地。
防雷做法是:按他所说安装他们的防雷器——系统所有信号线,电源线和控制线两端都要安装他们的接地防雷器(有的厂家直接给出产品型号)。
防雷结果:100万的安防防雷工程,防雷投入了200万;结果不打雷不下雨也批量烧毁设备,甚至烧毁防雷器。
出问题后的解释:防雷是一个系统工程,只要有设计施工不当都发挥不了防雷作用。
我以为,只要抓住几个关键问题就可以暴露其真面目。
第一
我们只要提出“多点接地引来地电位怎么办”的问题就可以让他们露馅。这类设计都有一个不言而喻的“基础”:认定所有防雷器接地点的电位都是永恒不变的大地0电位——显然,这是对大地电磁环境毫无认识。
第二
雷电感应电动势与大地有什么必然联系?为什么接地就能泄放?接地线上的雷电感应电动势又向哪里泄放呢?——这个问题显然暴露出原文作者对电磁感应本质缺乏基本认识。线缆上的(雷电)感应电动势性质属于高频交变电压,是等效串联在线缆中的,与大地无关。线缆一端用防雷器接地,而另一端开路时不能构成放电回路。而两端都用防雷器接地就可以与大地构成放电回路,而且电缆全部串联在放电回路中阻抗很大,线缆直流电阻限制了“最大放电电流”,电缆的感抗也限制了放电电流快速增大,在”雷电脉冲”的暂短时间内不可能实现瞬间大电流放电,“泄放雷电流”作用属于无效,引入地电位却100%有效。其结果是给安防系统造成人为的安全隐患。
关于“专业防雷”所谓电缆两端防雷器可以实现“等电位箝位”也有问题。等效串联在线缆中间的雷电感应电动势通过两端防雷器回路放电时,在防雷器和接地电阻上形成“箝位电压”,两端的“箝位电压”大小相等,极性相反,不是把电缆两端“等电位箝位”,而是2倍箝位电压。有点基本电路知识的人,都会明白这个道理。
第三
原文说:“监控系统设备为金属外壳时,应用最短的导线将其与等电位连接带连接。”监控系统分布范围很广,一个建筑物内可以有一个等电位连接,不同建筑物之间一般都没有,也不可能有“等电位连接”。A楼有直击雷接闪时地电位突变,引起该楼等电位体电位暂态突变,B楼没有接闪,基本还是大地电位,这时A、B楼联合接地体之间就出现巨大的地电位差,两个楼的监控设备机壳接地或防雷器接地都会把这个地电位差引入监控系统,造成系统安全隐患。这又暴露出原文作者对“广域信息系统”安全设计缺乏起码的认识。
这就像“神医看病”、“大仙算命”一样,说你“有血光之灾”,必须按照他们说的办法“破财消灾”,要点是“心诚则灵”、不容置疑,结果是上当受骗。
这类安防防雷后果是:用来做“安全防范”的安防系统自身丧失安全。
最后介绍关于地电位的几个概念和我的看法:
1.雷击地电位:发生云地雷击放电时,在地面形成的“跨步电压区”存在的电位。
2.电地电位:电有各种不同的接地方式。“电地电位”简单理解是:电不平衡或者电和电力设备发生故障时,都会通过电接地点向大地放电,从而引起地电位波动或突变。凡是电到达的地方,都有电接地点(如从楼房的等电位接地体直到电源三孔插座的接地),都存在地电位波动(常态在2V以下)或发生地电位突变。
3.“专业防雷”默认所有接地点都是永恒的大地0电位,但是这要变成现实那就必须有下面的条件:第一,雷击和电都不会造成地电位变化;第二,雷击和电会造成地电位变化,但是防雷器的接地点都远离这些变化的“地电位”范围。遗憾的是“专业防雷”们至今连起码的“大地电磁环境”概念都没有,“远离”就无从谈起了;显然“接地点都是永恒的大地0电位”只是无知的幻想。
4.建筑物、车间的“联合接地”通常与建筑物防避雷接地和电接地“等电位连接”,“联合接地”可以把相关联的地电位变化传导到更大的范围;——“联合接地体”实际也是“地电位传导体”,安装在“联合接地体”上的摄像机用接地线接在“联合接地体”上的防雷器、金属设备机壳接地,它们的电位都会随着“联合接地体”电位同步变化;监控系统多点接地要逃出电地电位范围,很难。
5.“广域”包含的一个重要概念是:没有或不能实现等电位连接的“区域”,广域信息系统多点接地所以会造成安全隐患就是把不同地域的电位差引进了系统。
6.单点接地——彻底切断了地环路,是广域信息系统安全设计最可靠,最简单,最节省的安全设计原则。
