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防雷不轻信，接地要小心

从“跨步电压”理解地电位及地环路的危害

 

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      安防工程中，地环路干扰发生概率很高，令设计施工人员十分头痛。地环路烧毁设备事件，更令人摸不着头脑。在烧毁设备的工程案例中，地环路烧毁设备事件概率，远远超过雷击烧毁案例，但是对许多案例的分析中，大都解释为“遭遇直击雷”了，这是一种免责的误解。许多朋友在咨询地电位问题时，对什么是地电位？什么是地环路，都很难理解。

      我们就先从“跨步电压”的产生和物理概念上，来理解地电位及地环路的形成和危害吧。

 

【电网、电力设备故障引起的地电位变化】——引几条和容易理解的相关论述：

1）跨步电压，就是说在高压线接触的地面附近，产生了环形的电场。即以高压线触地点为圆心，从接触点到周围有一个放射状电压递减的电压分布。

2）在高压线接触的地面附近，产生了环形的电场。即以高压线触地点为圆心，从接触点到周围有一个放射状电压递减的电压分布。可以理解，圆心处电压等于高压电线上的电压，离开圆心越远的点上，电压越小。

3）带电导体，特别是高压导体故障接地处，流散电流在地面各点产生的电位差会造成跨步电压电击。

4）所谓跨步电压,就是指电器设备发生接地故障时,在接地电流入地点周围电位分布区行走的人,其两脚之间的电压。如“电机碰壳”，相电压开路或短路等因素引起的；

电网电力设备引起的跨步电压（地点为变化）特点是“持续时间很长”，直到故障排除；

【电网、电力设备故障形成跨步电压图例解释】

 

[此贴子已经被作者于2010-4-14 9:02:12编辑过]

 

【雷电及防避雷设施放电引起的地电位变化】——引几条和容易理解的相关论述：

1）雷电反击通常是指接受直击雷的金属体（包括接闪器、接地引线和接地体），在接闪瞬间与大地间存在很高的电压，这电压对与大地连接的其他金属物品发生闪击（又叫闪络）的现象称为反击。

 

2）防雷装置接受雷击时，极大的流散电流在其接地装置附近地面各点产生的电位差会造成跨步电压电击；

 

3）高大设施或高大树木遭受雷击时，极大的流散电流在附近地面各点产生的电位差会造成跨步电压电击；

 

4）当防雷装置接受雷击时，电流就会从接地处向大地流散，由于防雷装置接地电阻的存在，则形成一个以此为中心，形成了一个电势分布区域，距离防雷装置越远，电流越分散，地面电势也越低。如果人或牲畜站在防雷装置8～10米以内。就可能发生触电事故，这种触电叫做跨步电压触电。

 

5）此外，当雷击到树上时，树木上的高电压与它附近的房屋、金属物品之间也会发生反击。要消除反击现象，通常采取两种措施：一是作等电位连接，用金属导体将两个金属导体连接起来，使其接闪时电位相等；二是两者之间保持一定的距离。

雷电引起的跨步电压特点是：电压高，功率大，范围大，持续时间短促；

 

【雷电及防避雷设施引起的跨步电压图例】

 

【地电位、地环路形成示意图】

 

 

【地环路解读要点】：

1）“环形放电区”中心点电位最高，外部区域的电位降到大地零电位，见图五；

2）摄像机接大地点落在放电区内时，摄像机壳带有高电位。当摄像机安装在避雷针立杆上的时候，避雷针接闪时，摄像机壳带有全部“雷电反击电压”，这是最危险的设计。摄像机不接大地，不安装在避雷针立杆上，并不影响避雷针接闪，也不影响防雷，更不会造成地环路，见图五；

3）监控系统摄像机与主机之间有视频线连接，主机处在“零电位区”，两个接地点间的“地电位差”就加在了屏蔽线两端——构成了“地电位环路”（地环路），见图六；

4）视频线屏蔽层，通过前端摄像机75欧姆输出电阻和后端主机75欧姆匹配电阻，与芯线构成视频信号传输回路，见图七。地电位环路电压就加在视频线的两端，可以估算一下，如果一个摄像机安装在车间里的金属立架上，金属立架与一个大电机机壳接地点连在一起接大地，电机碰壳发生了一个火线绕组进线端碰壳，这时电机壳就带有220VAC或380VAC的电压，摄像机壳也带有这个电压，主机有安全接地，这时这个220VAC或380VAC的电压就加在了视频线的两端了，还会有好日子过吗？哪些主张把摄像机安装在立杆避雷针上的设计，更是把几万，几十万伏的雷电反击电压引进来了，尽管雷电的时间短促，什么设备受得了？？？这是不是引雷的设计，是不是恐怖设计，是不是安装定时炸弹，您自己分析判断。

5）当三相电网出现一些不平衡时（三相用电负载变化引起），就会有不太大的地电位差出现，地环路就会导致主机负载上将收到地电位“干扰信号”，图像出现横杠干扰，图像跳动，扭曲，图像“丢失”等现象——这是“小意思”；当三相电网或重要设备发生重大故障时，地电位差会发生突变，出现从几十伏到2、3百伏交流电压，高压设备故障时，电压还要高，可以瞬间烧毁摄像机、主机，以及它们之间连接传输设备、抗干扰设备、包括烧毁视频线和防雷器等；许多没下雨，没打雷却发生了烧毁设备的工程案例，大多与此密切相关。——根源还是在于“地环路”；

6）地电位的幅度大小和出现时间都是随机的；

7）“|地环路”是主观人为制造的“故障”，设计上只要遵循“系统单点接地原则”，就可有效解决(前面帖子已有举例和分析)；有人说：单点接地——指主机一点接大地，不能防雷，无法防雷。我说：“单点接地”不影响避雷针接闪，也不影响防雷器工作，因为合格的视频防雷器，视频信号地（屏蔽层）常态是与大地开路的，只在有雷电感应高压时，瞬间短路接地，抑制高压，保护设备安全，这并不矛盾。但是如果摄像机接地了，引来了雷电反击电压，那种防雷器能受得了？常规的地环路220伏电压来了，持续加在上面，哪种防雷器具有这种持续放电，而不被烧毁的功能？没有吧！

8）控制线和视频传输双绞线，尽管两根线都不是信号地线，但是两端电路也都有信号地，和匹配电阻，地环路照样威胁电路和设备安全；电源电路的“威胁”也一样存在。需要指出的是：双绞线传输，包括控制信号平衡传输和视频双绞线平衡传输，对地电位环路电压最敏感，常见的控制信号芯片莫名其妙的“坏了”，双绞线传输器“烧了”，发生概率高，与此有关吧。

9）检查或评价安防系统的安全设计，最简单的方法就是审查系统是否存在“多点接地”的错误，是否符合“单点接地原则”（主机一点接大地）；

10）考察安防系统防雷设计时：前端摄像机立杆避雷针一体化设计，视频防雷器把BNC外壳与接地点短路，制造系统多点接地，盲目提出“防雷就要接地”，误导安防系统到处接地，这是区分真假防雷设计的试金石和分水岭。

[此贴子已经被作者于2010-4-14 21:19:44编辑过]

学习了，以前一直没怎么关注

 

一个很现实的例子：

http://www.1000bbs.com/index.asp?action=frameon

做工厂监控一定要注意啊

  前年给一家金属结构厂做了电视监控系统，主要监控车间内生产情况，车间内大多是重型设备，启动电流相当大，而且整个厂区的电源不干净，电压经常性的是230-240之间，当时安装时没怎么注意，红外机的电源都是现场取电然后接变压器，现在摄像机已经坏了3台，一查全是因为电源问题，变压器输出已经达到17v左右，长期这样不烧才怪，而且有几台摄像机直接安装在钢梁上，雷雨天气后，硬盘录像机视频输入接口坏了3个，发回厂家维修被通知是被雷打坏了，想了想，摄像机接在钢梁上，钢梁接地，因为二次雷电感应，将感应电直接传到硬盘录像机的端口上了，烧了端口。

  大家以后做这种厂区监控一定要注意供电系统和防雷措施，不然以后的维修就相当的麻烦了，电源最好从UPS出来单独走线，摄像机不要直接安装在钢梁上，要注意绝缘，最简单的方法就是在钢梁上先安装一块木板，然后把摄像机安装在木板上，主机一定要接地并加装防雷器

学习了。写得很详细。

学习了 我也碰到一个企业，一到夏天就容易坏 看来也是被雷击了。

6楼的例子：“发回厂家维修被通知是被雷打坏了”。

我看不象雷击，实际上是“地环路烧毁”，这类工程案例在工程车间，特别是有大型电机群的工作环境里，发生概率极高。可参照上面图2、5、6、7来分析烧毁原理。

学习了  谢楼主

学习，，一直对于接地搞不明白啊，物理没学好啊。

学习学习,但是还是看得不太懂.防雷的东西不好理解.其实明不明白原理不太重要,知道要怎做就好了.呵呵

学习了，但对怎么接地这一块还是没弄明白，接地怎么接？希望指导一下。

以下是引用cowboylau在2010-4-14 11:31:00的发言：
学习学习,但是还是看得不太懂.防雷的东西不好理解.其实明不明白原理不太重要,知道要怎做就好了.呵呵

      这个观点有一定的代表性。

      也是最容易上当的一族。

      人家“防雷专业厂家”说：防雷就要把地接好，那里要防雷那里就要接地；还说“室外摄像机立杆，顶端要按个避雷针，下面要做好接地网，这是等电位一体化设计”；还说：防雷就要接他们的二合一，三合一防雷器，等等。你认为“明不明白原理不太重要,知道要怎做就好了”。不管原理对与不对，不少工程就照人家说的做了，结果是给自己埋下两颗定时炸弹——让雷电反击电压和地环路来烧毁你的设备，青天白日烧毁的。

      事情刚好相反：只有真正明白了原理，才能做出好的设计。

      本论坛专栏有一帖：“防雷——室外摄像头需要接地吗？”你可以看看为什么这样做防雷会烧毁设备。本贴也是从原理上分析了上述做法的错误。

 

能发点资料过来不？

 

zhiq_wang@163.com

 

谢谢！

资料就是前面公开的帖子，你可以随便下载，也不要积分。

哈哈!不规范施工才会有地环路。我做了那么多监控从来没防过雷。

我要慢慢看会，一下还真难搞懂

专业知识 ，值得学习  。。

经验，吸取中！