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一）关于“大地电磁环境”的概念
广域监控系统的电磁兼容，一是要考虑和解决在“空间电磁环境”影响下，系统的安全运行问题，这就是常说的空间电磁干扰与抗干扰问题；二是要考虑和解决“大地电磁环境”下，系统接地对系统的安全运行影响问题；
接地，是指接大地，认为“接地”就是接在一个一成不变的“静态零电位”上。实践表明，接地点的“地电位”，并不总是大地“静态零电位”，它可能是波动的，甚至还会突变；广域监控系统如果有多处接地点，就构成了复杂的地环路，可以通过地环路，把不同接地点的地电位直接引入监控系统，形成干扰或造成安全隐患。
多年来，“接地”一直是安防工程最让人困惑的概念之一，也是工程中看似简单却又很难把握的技术难点。
这里提出“大地电磁环境”的概念，并集中分析和认识影响“大地电磁环境”的主要因素和监控工程的应对措施。监控系统设计对“大地电磁环境”处理的好与不好，直接涉及系统运行的安全。
影响“大地电磁环境”的因素很多，但影响较大的是雷击引起的地电位变化和电网运行引起的地电位变化两项。
二）落地雷引起的局部地电位变化
雷电击中地面物体向大地放电，在雷击点周围形成暂态地电位扩散区——跨步电压区。跨步电压区内暂态地电位以落雷点为中心向周围呈指数衰减，大约10~20米半径以外衰减到0电位。避雷针接闪时，在针体上形成百万伏以上的“雷电反击电压”，在地面形成跨步电压区；这就是落地雷造成的大地电磁环境。
安防系统，摄像机与主机间有视频线、控制线、电源线的直接电气连接关系。如果把摄像机立杆做成避雷针，那就是把雷电反击电压100%的引入监控系统，显然这是愚昧的“自毁”设计。只要一次雷击接闪，系统必毁无疑；值得关注的是，至今这种立杆避雷针工程案例，在各城市仍然随处可见，有人以此“证实立杆避雷针防雷有效”；事实却是此处并没有发生过雷击，说明这个立杆环境的雷击概率十分低，证实的是这个立杆避雷针设计是多余的，只有被忽悠的“商业价值”；
防直击雷，由独立避雷针保护的室外独立摄像机立杆，为了防止避雷针放电闪击（又称反击），立杆大多设在距避雷针3、4米外的“跨步电压区”内，摄像机立杆上可能带有几十千伏以上的暂态地电位，显然摄像机与立杆不绝缘安装，仍有安全隐患；基本防护措施是：摄像机与立杆做可靠绝缘。
同样，监控系统主机机壳通常与接在建筑物联合接地体上，建筑物避雷系统接闪时，建筑物出现暂态地电位升高，也会与系统远端其他接地点形成暂态地电位差；
从“雷击地电位”考虑，系统多点接地，会给系统带来安全隐患。
三）电网地电位的形成和对监控系统的影响
不打雷不下雨，监控系统烧毁监控设备、烧毁防雷器的现象，多年来连续不断；大量的工程实践表明：图像有横杠水波纹干扰，把摄像机卸下来拿在手里，干扰消失；摄像机与大地绝缘安装，已在越来越多的工程中采用。研究发现，电网地电位和系统多点接地是最主要的原因，这就是“电网大地环境”影响。
“大地”宏观可以看成一个“无限大”的“静态等电位体”——大地零电位。但是“动态”或“暂态”的看一个具体接地点的地电位，它可能不是大地零电位。
我国民用建筑电气设计规范规定，电网低压配电系统有多种接地方式。电网系统，属于超广域、有直接电气连接关系的“多点接地系统”，这是常见电网地电位形成和变化的主要原因。电网系统多种接地方式具有行业的合理性，我们应该认识和了解电网运行下的“大地电磁环境”特点：
1）低压配电的TN-C系统（四线制），除了变压器（电源端）中性点（0线）PEN接地外，还有多处、多个PEN重复接地点。PEN线上通过三相不平衡电流时，在非故障情况下，会在中性线N上迭加，使中性线N产生电压波动，且电流大小极不稳定，造成中性点接地的电位波动和漂移。
而且PEN线因通过中性线电流产生电压降，从而使所接设备的金属外壳对地带电位，此电位会对弱电系统产生干扰。
其次，TN-C系统因没有专用的PE线，若PEN线出现中断，设备金属外壳及可触及的导电部分对地将带220V以上的电压，电击的危险很大。或者是当电网发生严重不平衡故障时，不同的“重复接地点”之间，就会出现地电位突变的电位差；
2）民用建筑的TN-C-S配电系统应用十分普遍，其结构是：进户之前是三相四线制TN-C系统，N和PE合并为一根PEN线，进户处作重复接地，进户后变成TN-S系统，N和PE分离，并且不允许再合并。这就是说一个建筑物内部配电的PE线和零线N，都连接着该建筑进户点的一个PEN“重复接地点”，并且通常又与该建筑物做联合等电位接地；不同建筑内部的PE线和零线N，连接着不同的PEN “重复接地点”；每个不同建筑物的“重复接地点”后面，连接着不同数量和不同性质的用户负载，负载运行不平衡零线电流，会引起“重复接地点”地电位波动和漂移。同样，当配电线路或设备发生重大故障时，也会引起“重复接地点”地电位突变；这就是与电网运行关联的“电网大地电磁环境”。凡是低压配电到达的地方，都存在这类“电网大地电磁环境”。
3）建筑物（包括车间和钢结构房屋）内的接地钢结构与该建筑物配电的PEN“重复接地点”等电位连接，这类“重复接地点”的地电位，会沿着钢结构传导，并在地面约20米范围内，形成更大范围的“地电位扩散区”。直接安装在钢结构上的摄像机，也就与PEN“重复接地点”等电位连接；安装在“地电位扩散区”内的金属立杆摄像机外壳，也会带有一定大小的“地电位”。
4）监控工程摄像机安装，如果不与大地做好绝缘，就会通过钢结构或其他接地体（立杆）接地。监控系统防雷器的接地和防干扰接地，都会造成监控系统事实上的“多点接地”，构成复杂的地环路系统，通过地环路，把不同接地点、不同大小的地电位引入监控系统，造成地电位干扰或烧毁监控设备，包括烧毁防雷器；
【电网大地电磁环境的特点】
1. 常用的低压配电“重复接地点”的“地电位”，并不总是大地0电位，而是随着电网不平衡程度变化，接地点地电位呈现波动和漂移；当电网发生严重不平衡故障时，“地电位”会大幅度突变，可以高达几十伏到几百伏；
2. 这种电网地电位，可以通过联合接地建筑物钢结构“传导”到更大范围；
3. 电网的多种接地方式，造就了“电网大地电磁环境”，对监控系统，广义的说对弱电系统来说，这是客观存在的外部环境；而地电位入侵监控系统的充分条件是“系统多点接地”。 | 
ganghongyi
发表于 2012-11-8 11:56:00
