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雷云對大地的電壓低則幾百萬伏,高則數千萬伏,甚至更高,雷云對大地一次閃擊放電的峰值電流平均為30多千安,它的瞬時功率很高,由于瞬時功率很大,所以它的破壞力是相當大的。
到現在為止.直擊雷的防護都是采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網作為接閃器,把雷電流引下來,然后通過良好的接地裝置迅速而地引入大地。
常用的接閃裝置,如避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等,它們都是用金屬做成,安裝在建筑物的高點,如屋脊或尾角等易受雷擊的地方。避雷網是用金屬線、帶做成的網格,架在建筑物頂部空間或者利用建筑物屋面板筋連接成網格狀,然后與大地可靠地連接。
當高空出現雷云的時候,大地上由于靜電感應作用,必然帶上與雷云相反的電荷,然而接閃設備(避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網等)都處于地面上建筑物的高處.與雷云的距離近,而且與大地有良好的電氣連接,所以它與大地有相同的電位、以致接閃設備附近空間電場強度相對比較大.比較容易吸引需電先導,使主放電集中到地面,因而在它附近尤其是比它低的物體受雷擊的幾率就大大減少。而接閃器被雷擊的幾率卻大大提高,所以就接閃器本身而言.它不但不能避免雷擊.相反是招來更多的雷擊,它以自身多受雷擊而使周圍免受雷擊.
由于接閃器都與大地有良好的電氣連接,使大地積存的電荷能量迅速與雷云的電荷中和。這樣由雷擊而造成的過電壓的時間大大地縮短.雷擊危害性就
大大減少。
雷擊的時候,雷云通過接閃器向大地放電的過程,可以近似用RC放電過程來模擬。因為大地和雷云之間相當于一個充了電的電容器,如圖1.5所示。圖中雷云與大地之間的電容用電容器C表示.雷云內部和雷電流通道的電阻用R1表示,接閃器和它與大地之間連接的電阻(包括連接線的電阻和接地體的散流電
阻)用R2來表示。
由等效電路圖可知,雷擊時電流i與R及接閃器上的高電壓相互關系適合
RC放電方程:
iR-Uc=0
R=R1+R2
式中:R1-雷云內部和雷電流通道的電阻;
R2-接閃器和它與大地之間的連接電阻。
雷電流源的電阻包括主放電通道的電阻,大約幾千歐,如果把帶電的雷云當作電源,接閃器到大地看作是負載。那么,放電的時候就相當于一個有幾千歐內阻的電源,與一個僅有幾歐接地電阻和少許引線的阻抗的負載連接(如圖1.5所示),這電源一般為幾百萬伏和幾千萬伏,甚至更高。雷擊時接閃器對大地的電壓就是雷云的電壓,在雷云內阻(包括通道電阻)與接地電阻(包括引線電阻)的分壓,接地電阻越小.其分壓值越小,相對來講就越。所以,理論上要求避雷裝置接地電阻越小越好,但是如果要求做到接地電阻很小,勢必造價很高。工程上往往只要求做到足夠的范圍即可。以上說明避雷裝置必須有足夠可靠和足夠小接地電阻的接地裝置,否則它不但起不到避雷的作用,反而增加雷擊的危險。
需要指出的是,大氣變化是大規模的,雷云的發生也是大規模的,而且雷云的移動受很多可變因素支配.很多條件是隨機的,因此,認為有了避雷裝置就萬無一失的想法是錯誤的。避雷裝置只能大大地減少被雷擊的可能性。
(a)雷擊時雷云與大地的示意圖
(b)雷擊時的等效電路圖
圖1.5 雷擊時的電氣原理圖
1、目前有無針對安防行業的防雷標準?目前安防工程中的防雷系統主要是根據現行標準GB500757《建筑物防雷設計規范》和GB50343《建筑物電子息系統防雷技術規范》來進行設計,GB50348《防范工程設計規范》也對安防系統防雷有一些規定2、能否介紹一下防雷設備有哪些類型?防雷設備分為兩大類:防直擊雷設備和防感應雷設備,防直擊雷設備主要是避雷針、避雷帶、接地網等,防感應雷設備主要分為電源防雷器、號防雷器、天饋線防雷器、集成防雷器幾類,咱們監控工程中常用在前端攝像機的三合一、二合一防雷器就屬于集成防雷器。安防工程中通過完善的防直擊雷和防感應雷措施,既可以避免直擊雷損壞室外設備,又可以避免雷電產生的電磁感應和浪涌脈沖對系統室內外設備的浪涌沖擊,3、安防行業的防雷有何特點或者說特殊性?安防行業因為其安防系統種類比較多,同類安防系統因為地區、周邊環境等因素也需要給出不同的防雷方案,所以安防行業防雷系統設計必須具備比較專業的防雷知識及行業知識,針對不同的安防系統、同類系統不同環境也需要按標準及實際情況來設計合適的防雷方案4、視頻監控系統的前端、傳輸端,后端存儲和監控中心分別是如何實現防雷的?對監控系統的防雷就是要考慮監控系統中各個組成部分的防雷。隨著各項技術的飛速發展,各個不同的監控系統防雷也是各不相同。現在想對監控系統進行一個嚴格的防雷分類是很困難的。要根據實際情況,對于不同的系統,進行不同的防雷組合。前端攝像機防雷主要根據攝像機的種類安裝對應的防雷器。目前攝像機的種類有我們常用的BNC接口的模擬號攝像機。有高清網絡攝像機,其接口采用RJ45網線的接口,這種攝像機有的供電時采用單獨電源線供電,有的是直接通過網線進行POE供電。還有HD-SDI高清攝像機,傳輸速率能到1.485Gbps。目前針對前端攝像機的防雷主要是用監控集成式防雷器,有針對模擬號的二合一防雷器、三合一防雷器;針對網絡攝像機的網絡、電源二合一防雷器,POE供電防雷器;HD-SDI攝像機的HD-SDI視頻防雷器等等。監控中心的存儲、顯示等設備那就更加復雜,而且更新換代很快,防雷必須清楚后端監控中心設備與前端攝像頭的聯系。從前端攝像機引入機房的模擬號線路、網絡號線路、SDI號線路、485控制線路等都需要在進入機房前安裝對應的防雷器并做接地。5、安防行業中,防盜報警系統、樓宇對講系統、門禁系統分別是如何實現防雷的?這三個系統跟上面我們講到的監控系統防雷是有相似之處的,也可將系統分為前端和后端,根據對系統的結構分析,以及雷電可能的侵入途徑,在供電線路及號線路進入前、后端設備前安裝電源防雷器及號防雷器如圖:在供電線路及號線路的兩端都安裝相應的安迅電源防雷器和號防雷器。
6、外置防雷器與內置防雷模塊在安防行業中的應用現狀?外置防雷器指的是安裝在供電線路及號線路上的SPD,內置防雷器是指集成在設備內部的防雷元器件或防雷模塊,內置防雷器目前成熟的產品比較少,一般是在線路板上加裝防雷元器比如放電管、TVS等元器件,安迅防雷公司去年研發一種新型的內置監控防雷模塊,是一種集成在攝像機內部的監控防雷電路,目前公司在進行內部客戶的推廣試用,反應還是很不錯。這個產品相對外置防雷器成本會節省70%以上,但是防雷能力不及外置防雷器,后期的維護更換也相對麻煩一點。內置防雷器目前也沒有相應的標準。目前主流的還是采用外置防雷器,包括大型的安防工程項目比如平安城市等都是要求設備標配外置防雷器,大部分安防客戶對外置防雷器也比較熟悉。7、安防弱電防雷和強電防雷或其他行業的技術實現有什么不同?安防弱電防雷和其他行業的技術實現不同主要體現在安防系統種類的多樣性、現場環境的隨機性等,相對其他行業的防雷設計會更加繁雜一點。8、安防行業的防雷有無技術難點?貴公司應對這些難點有什么對策?安防防雷經過這么多年的發展已經比較成熟了,常規的安防系統防雷對工程商朋友來講是沒問題了。主要是新的安防產品推出的時候沒有新的配套防雷產品,隨著安防行業新產品的飛速變更,防雷產品也需要隨著不斷的更新。去年很火的HD-SDI攝像機,剛出來的時候市面上是沒有SDI防雷產品的,因為傳輸速率、插入損耗等問題,一直到12年7月安普迅才先研發出成熟的HD-SDI防雷器,解決了很多高清HD-SDI系統的防雷問題。
而就選購安防防雷產品而言,也是需要一定的專業知識來支撐的。目前的安防防雷產品市場魚龍混雜,質量參差不齊、種類繁多。在采購防雷產品時,不但要根據價格需求選擇合適的產品,還要從材料品質、工藝水平、產品結構和電路設計經驗等方面綜合選擇防雷產品。安普迅防雷有專業的安防防雷工程師可以為工程商朋友設計方案、選型、現場指導安裝,對于防雷產品可以提供雷擊測試實驗,我們能給客戶提供從各個方面都能解決實際問題的整套解決方案。9、安防防雷的發展趨勢如何?安防行業近幾年一直處于飛速發展的趨勢,包括政府對安防項目的大力發展、支持,在今天的安防工程項目中,防雷已經成為了安防系統設計、施工、檢驗、驗收的重要內容之一。特別是包含室外施工的工程,必須要根據標準規范認真做好防雷。安防系統作為弱電的一部分,應用到越來越多的現代防雷技術,同時也對現代防雷技術提出了更多的要求,促進了現代防雷技術的發展與進步。所以安防和防雷是共同發展的,安防行業的飛速發展必將帶來安防防雷的飛速發展!在新的2013年,讓我們拭目以待!
防雷的主要措施有:接閃、等電位連接、接地、分流、屏蔽。每項都包含很多內容,本文主要介紹一些關于綜合防雷措施中屏蔽的相關知識。
1、問:我有TN-C或TN-C-S系統,如何使用布線系統?答:首先測量配電系統中PE上的電流。如果電位差高于1V,應在配電點之間安裝等電位線。更有效的方法是改變配電系統。 在這兩種情況下,PEN線會造成許多問題。2、問:應在單端連接屏蔽層還是在兩端連接屏蔽層?答:應始終在兩端連接(即,在配線架和網絡設備上,而不是在插座上),以便有效地抑制全部電磁兼容性機制和避免天線效應。3、問:使用屏蔽系統是否危險較高?答:不是。如果采用TN-S系統,則系統像非屏蔽雙絞線系統一樣。接地不良或配電系統不良會影響各種銅纜布線系統。如果采用TNC或TN-C系統。在PE(N)線上會出現電流。如果是屏蔽系統,在屏蔽層和基準電位上會出現電流。如果使用非屏蔽雙絞線系統,在參考電位上會出現電流。當發生雷擊時,屏蔽系統的損害危險要比非屏蔽雙絞線系統低得多。4、問:在屏蔽系統的電纜管道中必須使用金屬隔板嗎?答:只有在管道長度大于35米時才需要,對于非屏蔽雙絞線系統,必須始終采用金屬隔板。5、問:雷擊是否也影響非屏蔽雙絞線系統?答:是。如果沒有任何防雷系統,磁通量將非常強,導致非屏蔽雙絞線電纜中的線對無法抑制號。與屏蔽系統相比,結構附近的閃電導致內部系統故障的概率要高10000倍。這在IEC62305-2/FDIS中有所說明。6、問:使用FTP電纜是否足夠?使用PiMF電纜是否更好?答:從電磁兼容性和性能觀點來看,PiMF電纜是佳解決方案。7、問:我有非屏蔽雙絞線系統,我需要接地系統嗎?答:是。接地是為了,電壓超過25V AC、60VDC或電壓在SELV內的全部電氣設施必須接地。即使是光纖設施,良好設計的全功能接地系統也是必須的。8、問:我有非屏蔽雙絞線系統。 我需要等電位連接系統嗎?答:是。等電位連接是為了,全部電氣設施必須具有等電位連接。另外,它能夠改善電磁兼容性能。這適用于各種布線系統。9、問:非屏蔽雙絞線系統能夠滿足電磁兼容性要求嗎?答:有可能。今天還沒有布線系統電磁兼容性的標準。因此,從系統觀點來看,沒有必須滿足的限制。電磁兼容指令僅要求業主負責不會干擾其它系統并不受其它系統的干擾。某些測試表明,非屏蔽雙絞線系統無法滿足EN 55022B的要求。該標準針對住宅和辦公環境。10、問:我的系統供應商為我的布線系統提供了電磁兼容性擔保/符合性擔保。這是否意味著我履行了自己的責任?答:否。如果系統是有源的,目前還沒有明確的意義。11、問:我有非屏蔽雙絞線系統并想提高我的電磁兼容性性能。我要怎么做?答:有效的方式是把電纜和元件納入到屏蔽環境中。 這種環境可以是屏蔽電纜管道和通道。屏蔽的機架和配線架能夠提供一些基本的保護。注:全部部件必須連接到等電位連接系統。12、問:我的非屏蔽雙絞線系統有線對絞合作為保護。這是否足夠地抑制干擾?答:不能。互絞能夠減少干擾,但不能夠有效地干擾。互絞不能抑制電磁輻謝。如果電纜在安裝過程中被拉長或壓扁,這將更嚴重。因為幾何形狀不再均勻一致。13、問:接地和通地之間有什么差別?答:沒有差別,僅是同一對像的兩個詞。14、問:我有屏蔽系統,并想使用非屏蔽跳接線。這可能嗎?答:系統可以像配有屏蔽跳接線那樣工作。但是由于沒有對地的完整連接(僅在接線板上連接),所以沒有電磁干擾抑制能力。因此,應始終使用屏蔽跳接線。總結:屏蔽是防雷措施中很重要的一項,屏蔽做的好可以避免很多原本不會發生的雷擊事故,希望本文能帶給大家一些啟發。
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