[原创]三问地电位！...

以下是引用eie1992在2012/11/9 23:02:00的发言：
 

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”。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

看了你引来的文章。我们搞有线闭系统的都要改行了。。我们的有线网络是通了几十个镇区地。只是几个监控头吓大人吓小陔

[此贴子已经被作者于2012/11/9 23:45:27编辑过]

电气安全地和弱电信号地是共用一地。于有有人就把两地混为一谈

1 什么是地线？
　　地线有安全地和信号地两种。前者是为了保证人身安全、设备安全而设置的地线，后者是为了保证电路正确工作所设置的地线。造成电路干扰现象的主要是信号地，因此这里仅讨论信号地的问题。
信号地的一般定义是：电路的电位参考点。
　　更恰当地说，这个定义是我们设计电路时的一个假设。从这个定义是无法分析和理解一些地线干扰问题的。从现在开始，我们在分析电磁兼容问题时，使用下面的定义。
　　地线是信号电流流回信号源的地阻抗路径。
　　既然地线是电流的一个路径，那么根据欧姆定律，地线上是有电压的；既然地线上有电压，说明地线不是一个等电位体。这样，我们在设计电路时，关于地线电位一定的假设就不再成立，因此电路会出现各种错误。这就是地线干扰的实质。

2 地线的阻抗有多大？
　　一个难以理解的问题是，我们在设计地线时，都使地线的电阻很小，那么地线上的电位差怎么会大到导致电路出错的程度。理解这个问题，要理解地线阻抗的组成。
　　地线的阻抗Z由电阻部分和感抗部分两部分组成，即：Z = RAC + jωL。

　　电阻成分：导体的电阻分为直流电阻RDC和交流电阻RAC。对于交流电流，由于趋肤效应，电流集中在导体的表面，导致实际电流截面减小，电阻增加，直流电阻和交流电阻的关系如下：
　　RAC= 0.076rf1/2RDC
式中：r=导线的半径，单位cm，f=流过导线的电流频率，单位Hz， RDC= 导线的直流电阻，单位Ω。

　　电感成分：任何导体都有内电感（这区别于通常讲的外电感，外电感是导体所包围的面积的函数），内电感与导体所包围的面积无关。对于圆截面导体如下：
　　L=0.2S[ln(4.5/d) -1] （μH）
式中S=导体长度(m)，d=导体直径(m)
　　表1说明了直流电阻与交流阻抗的巨大差异。频率很低时的阻抗可以认为是导体的电阻，从表中可以看出，随着频率升高，阻抗增加很快，当频率达到100MHz以上时，直径6.5mm长度仅为10cm的导线也有数十欧姆的阻抗。

表1 不同直径、长度的导线的阻抗

3 地环路干扰及对策
　　地环路干扰是一种较常见的干扰现象,常常发生在通过较长电缆连接的相距较远的设备之间。其产生的内在原因是设备之间的地线电位差。地线电压导致了地环路电流，由于电路的非平衡性，地环路电流导致对电路造成影响的差模干扰电压（图1）。
　　由于地环路干扰是由地环路电流导致的，因此在实践中，有时会发现，当将一个设备的地线断开时，干扰现象消失，这是因为地线断开时，切断了地环路。这种现象往往发生在干扰频率较低的场合，当干扰频率高时，短开地线与否关系不大。

　　地环路干扰形成的原因1：两个设备的地电位不同，形成地电压，在这个电压的驱动下，“设备1-互联电缆-设备2- 地”形成的环路之间有电流流动。由于电路的不平衡性，每根导线上的电流不同，因此会产生差模电压，对电路造成干扰。地线上的电压是由于其他功率较大的设备也用这段地线，在地线中引起较强电流，而地线又有较大阻抗产生的。

　　地环路干扰形成的原因2：由于互联设备处在较强的电磁场中，电磁场在“设备1 - 互联电缆 - 设备2 - 地”形成的环路中感应出环路电流，与原因1的过程一样导致干扰。

　　解决地环路干扰的方法：解决地环路干扰的基本思路有三个：一个是减小地线的阻抗，从而减小干扰电压，但是这对第二种原因导致的地环路没有效果。另一个是增加地环路的阻抗，从而减小地环路电流。当阻抗无限大时，实际是将地环路切断，即消除了地环路。例如将一端的设备浮地、或将线路板与机箱断开等是直接的方法。但出于静电防护或安全的考虑，这种直接的方法在实践中往往是不允许的。更实用的方法是使用隔离变压器、光耦合器件、共模扼流圈、平衡电路等方法。第三个方法是改变接地结构，将一个机箱的地线连接到另一个机箱上，通过另一个机箱接地，这就是单点接地的概念。

4 公共阻抗耦合及对策
　　当两个电路的地电流流过一个公共阻抗时，就发生了公共阻抗耦合，如图2(a) 所示。

图2

　　一个电路的地电位会受到另一个电路工作状态的影响，即一个电路的地电位受另一个电路的地电流的调制，另一个电路的信号就耦合进了前一个电路。
　　放大器级间公共地线耦合问题：图2(a) 中的放大器，由于前置放大电路与功率放大电路共用一段地线，功率放大电路的地线电流很大，因此在地线上产生了较大的地线电压V。这个电压正好在前置放大电路的输入回路中，如果满足一定的相位关系，就形成了正反馈，造成放大器自激。
　　解决办法：可以有两个解决办法，一个是将电源的位置改变一下，使它靠近功率放大电路，这样，就不会有较大的地线电压落在前置放大电路的输入回路中了，如图2 (b) 所示。另一个办法是功率放大电路单独通过一根地线连接到电源，这实际是改成了并联单点接地结构，如图2 (d) 所示。

5 接地策略

图3

　　信号地有图3所示的几种方式。
　　单点接地：所有电路的地线接到公共地线的同一点，进一步可分为串联单点接地和并联单点接地。最大好处是没有地环路，相对简单。但地线往往过长，导致地线阻抗过大。
　　多点接地：所有电路的地线就近接地，地线很短，适合高频接地。问题是存在地环路。
　　混合接地：在地线系统内使用电感、电容连接，利用电感、电容器件在不同频率下有不同阻抗的特性，使地线系统在不同的频率具有不同的接地结构。
　　串联单点接地容易产生公共阻抗耦合的问题，解决的方法是采用并联单点接地。但是并联单点接地往往由于地线过多，而没有可实现性。因此，灵活的方案是，将电路按照信号特性分组，相互不会产生干扰的电路放在一组，一组内的电路采用串联单点接地，不同组的电路采用并联单点接地。如图4所示。这样，既解决了公共阻抗耦合的问题，又避免了地线过多的问题。

我们搞有线的系统每天给客户装机机盒都要遇到几起不同地干扰。。机顶盒接电视正常。只要把天线插上机顶盒。电视就被干扰的非常利害。这种事天天都有。特别是平板电视

还什么业界精英。笑死人

我和我的同事工作人员包里随时都准备着天线隔离插座

难不成以后搞监控闭路都要搞无线发射不成？

以下是引用无我的境界在2012/11/9 23:33:00的发言：
还什么业界精英。笑死人

     难不成你才是“业界精英”？

以下是引用无我的境界在2012/11/8 23:20:00的发言：
如果三相线对机壳短路。三相电回路是不是加在0线上了？

厄~~~好明显你都不知道什么是三相平衡系统呢！三相平衡系统是指三相系统失去平衡时候才会有电的，如果三相平衡，是不会存在电流的，就像你现在是三相四线制的系统，你没接上单相用电器时候，零线是不会有电的，而接上三相用电器时候，三相系统还是处于平衡状态时，零线还是不会有电的，当接入单相用电器，其中一相相线用电，三相平衡系统失去平衡了，零线上才会有电。

 

还有，如果三相电机短路，火线对地通路，空气开关早跳，哪里还能合闸啊？

你试试给我看看烧了的电机还怎么合闸的？

 

如果你把灯接上相线，再接地，这些白炽灯之类的阻性负载是能够点亮的，而灯具就起到限流左右，所以这样子空开不会跳，你看看都连线好，你测试一下等灯具亮个，你在地线上连个小电阻测测电压，加一个带分流器的电流表测试一下，如果按照理论上计算，电压的确是220V的。

但是你试试一个相线，一个地线连接看看能不能启动一个感性负载的电动机看看，看看电动机能不能启动！