[原创]《我为论坛做话题，请关注视频防雷》讨论...

引子：视频防雷技术，无论从原理，工程应用，实际效果，行业及论坛一直无法正确解释，今天，独开一贴，内容有午马及本人编制，将个人对该论题的

 

看法及分析，与各位同行共同讨论。

 

打造一个热点话题转帖~~

 

好了，请看二楼

开始：

 

雷的产生：

 

 

1地球的磁场

引用：“其中一极位在地理北极附近，另一极位在地理南极附近。通过这两个磁极的假想直线（磁轴）与地球的自转轴大约成11.3度的倾斜，地球的磁场向太空伸出数万公里形成地球磁圈引”

 

2雷雨云电荷的形成

   云彩中带有非常多的尘埃，由于空气流动的问题，造成尘埃与尘埃之间的摩擦，生产了大量的电荷，电荷带有正负之分，并在正负电荷直接出现电场。

3. 雷雨云放电

根据电磁学可以分析，电场的方向垂直于磁场的方向，因此，当大量的正极性电荷分布于云彩上方区域，负极性电荷分布于云彩的下方区域时，由于下雨天云彩水蒸气凝结，导致云彩电场间的电导通率大幅上升，在云彩正负电荷之间形成放电现象。

 

4.大地的特性

大地作为电学中参考的电位最低点，为0.（常作为零线） ,其具体作用在于分散电荷，储存电荷的大容器。因此大地常常作为参考负极。

 

5.直击雷

根据雷雨云放电原理，电流从云彩的上方向云彩的下方流动，造成云彩内放电现象，同时云彩下方的电位逐步提高，造成高空的高电位区。（注意：当以云彩内的电位作为参考时，云彩正电荷区域是“正极”高电位，云彩负电荷区域是“负极“，当从整体去分析，以大地的电位0作为参考时，云彩的负电荷区域，同样比大地的电位要高，这里要理解为高电位区。）

当雷雨云下方的高电位与大地之间的电压达到一定强度的时候，强大的电压将瞬间击穿空气，造成空气饱和电离，形成放电通道，出现直击雷，将强大的电荷能量释放到大地中。（地势越高，距离雷雨云高电位区域越近，击穿空气的距离越短，电压相对要求越低，这也是为什么雷常常劈高处的原因）。

 

6.感应雷的形成

感应雷可以分为静电感应及电磁感应。

静电型：当带电雷云（一般下方带负电）出现在导线上空时，由于静电感应作用,导线上束缚了大量的相反电荷。一旦雷云对其他目标放电,雷云上的负电荷便瞬间消失,此时导线上的大量正电荷依然存在,并以雷电波的形式沿着导线经设备入地，引起设备损坏。

电磁感应型：当雷击形成时，由于电离空气的作用，在广大的空间内形成带电离子，电离子通过金属导体表面，形成电荷累积，多为交变形式，形成感应雷电动势，并通过导体间的回路，实现放电，损坏设备。

 

如上：我们可以分析道雷击形成的大致原因，那么讨论重要的关键点是什么？

 

对，就是如何防止雷击造成的设备损坏和人生安全，那么在视频监控系统中的防雷目的可以具体分析：

 

1.保护端口---视频监控系统的信号端口及端口内部的元器件，相对于雷而言，是十分脆弱的，我们要通过适当的防护手段对端口进行保护。

 

2.防止监控系统中局部存在与大地0电位参考点有高电位差，从而引发局部于外壳和支架等非电路部分放电拉火。造成器件和设备损坏

 

3.防止感应雷电以及设备漏电，引发的强电串入弱电网络，造成对设备以及对使用人员的损伤。

 

那么，常规的防护方法是什么呢？在众多的防护方法中,比较方便采用的常用的,就是采用视频防雷器进行有效防雷保护。

 

1.     防雷器的工作原理

防雷器的工作原理，简单的说就是要对设备输入端口进行钳位,使之端口之间的电压在安全范围之内,同时在被保护的设备与大地之间形成 “通道”----对，是能量释放的通道，这个能量一般指的是感应雷电的能量（直击雷本处不讨论，注意）。

 

2.     防雷器的特性

防雷器安装于被防护的导体回路两端(不是之间)的设备引出端口上，并有专门的接地线路与大地紧密连接。由于防雷器内部的TVS管限压钳位作用，在常态(没有发生雷击时)，为了保证信号线路无故接地，造成系统电位逻辑混乱，引起干扰之类的情况发生，常态下，防雷器与大地之间，是不导通的。

3.     防雷器工作的过程

当雷击发生时，感应雷大量的电荷能量覆盖于金属导体表面，造成金属导体表面的电位逐步升高，形成高电位区。

当金属导体表面累积的电荷能量电位达TVS管的限压值的时候，TVS管就像一个高速的阀门（即瞬态抑制二极管），迅速击穿短路，打开这条与大地之间的通道，将金属表面的高电位区域附带的电荷能量，快速的向大地释放，实现对端口、线路、及设备与人的保护。

 

具体工作原理，请看下图：

 

 

 

这是一个标准的摄像机防雷安装的示意图，我们假设现在的视频线缆长度为600米，型号SYV75-5 128编；

 

在常态下：DS1-DS6这几个TVS管不导通，因此，摄像机的“视频信号地”与“大地”无任何连接，不会导致干扰等情况出现。

 

下面我们继续分析当感应雷击出现时，防雷器的工作原理：

 

注：分析之前，我们先解释一个名词，这样有助于后面的理解，这个词就是----接地电阻！！！

 

接地电阻：就是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括:

 

1、          接地线和接地体本身的电阻、

 

2、          接地体与大地的电阻之间的接触电阻

 

3、          两接地体之间大地的电阻或接地体到无限远处的大地电阻。

 

------也就是上图的R5、R6、R7

 

好了，请看图：

 

 

 

 假设，现在这段视频线缆遭遇感应雷袭击，那么在感应雷在线缆中产生了交变感应电V，既然是交变的，那么请再看图。

 

下面分别分析正半周分如下：

 

1.                   在雷电发生初期，感应雷磁场逐步加大，逐步提高，就有了感应电动势V的存在，当电缆中V不断升高时，C点电位被提高。

 

2.                   此时，由于视频电缆内部芯线未感应到雷电电磁辐射，仍保持原始的，接近信号地电位的正常信号电压。于是，在电缆BNC接头处，A点与C点的电位差开始提高。超出正常水平。

 

3.                   C点电位被继续提高，A点与C点当到DS1的限压值的时候（一般是10V，双向），DS1开始导通，最终将A点与C点钳位在10V-12V，使得摄像机输出端口对摄像机信号地电压，在10V-12V安全电压之内，从而保护了摄像机端口击穿。

 

4.    感应电磁场继续增加，C,A两点电位则被V继续抬高（非常快，时间很短），当C,A两点对地电位抬高到DS3、DS4的限压值的时候（我们按EIE1992习惯假设的地电位100V吧，这个值当然看具体防雷器的参数），DS3、DS4导通，形成分流态势，请看图中绿色箭头向下的分流图，分流后统一在E点，此时E电位提高也提高；

 

5.由于E点接地良好，E点以下接地电阻R5=4欧姆（国标），因此该接地点的电位也将逐步被提高，形成地电位高压区域。（这时候，地电位不在是0电位，会有些许升高）

 

6.根据大地的特性，在局部地电位高压范围内，电荷由该接地点向外进行圆周状，存储中和能量（大地呢，可以看成是一个超级大的电容器，这个电容器容量无穷大，充不满），因此，在20米外（这个有专业说明，可以查证），即大地的电位将在X点处，基本恢复为其参考值0电位，同时由于大地的作用，此时R6至F点也为0电位。

 

7.在前面所叙述4的同时，由于C点高电位，由于DS1的导通，红色箭头还有一路分流，这个分流的分析呢，我想交给国家重点“西电”学院的E教授分析，看看教授水平如何。

 

回路模式：请看图中大箭头C点----大地-----D点回路（绿色箭头）

 

至此，正半周的放电回路完成，整个过程回路负责全程释放和端口钳位保护，在电动势高压时段，加大释放能力，防止设备局部高电位带来的拉火，确保其他器件的安全。

 

[此贴子已经被作者于2012/7/9 21:13:57编辑过]

 

休息下，我们来看两个关键点，有助于大家的理解分析：

 

1.     DS1限压值10V，DS3，DS4是100V，那么在时间节点上，DS1肯定先打通，DS3，DS4几乎就是同步打通---红字部分有EIE1992发现，本人已修改，实为输入失误！；

 

2.     嘿嘿，为什么通过大地能形成回路呢？------举个例子------做周界集中供电的朋友应该知道，从变压器出来的0线、火线接一根220V的导线到5000米以外，如果一个人手拿火线，脚板踩地，那么这个人可能会被电死，为什么呢？-----地电位？？？？噢页，不是，是因为人手拿着的火线通过人的身体，与大地有接触，而人脚下的地面与变压器那里的0线接地点通过大地有接触，形成了回路！！！

[此贴子已经被作者于2012/7/10 0:03:12编辑过]

 

好了，娱乐过后，继续分析负半周，有了正半周的分析，那么我们直接看图：

 

 

 

如图：除了绿色电流的方向改变了，其实回路原理还是一样。-----为什么改变呢？

 

当电动势V处在负半周期时，由于D点接地，那么其C点电位等于D点0电位-V，也就是说，C点部分的电位在与大地参考值进行比较时，其实是负电位高压态势，因此根据电流从高电位流向地电位的原则，此时回路方向与正半周回路方向相反。---------就好比1个12V的电池，当你用万用表的正极接电池的负极时，万用表读数-12V，一回事！

 

同样，B点红色的分流回路分析，交给教授E去搞定,哦，对了，问问教授，还有其他回路吗？

 

至此，防雷器分析告一小段，大家有不同的观点可以发表讨论。本人将在2天后发布“地电位”分析，及防雷器选配及具体注意事项，以工程为目的，实施讨论！

 

当然，还有一些教授级别的伪技术分析原理及恐吓手段，也会揭露~~

 

欢迎大家发表各自意见，参与讨论

[此贴子已经被作者于2012/7/9 15:39:42编辑过]

看不懂 太专业了 

感谢楼主无私的奉献。。。。。

感谢分享，学习受用。

【看不明白的问题】

1）关于雷电感应：

电磁感应型：当雷击形成时，由于电离空气的作用，在广大的空间内形成带电离子，电离子通过金属导体表面，形成电荷累积，多为交变形式，形成感应雷电动势，并通过导体间的回路，实现放电，损坏设备。

当雷击发生时，感应雷大量的电荷能量覆盖于金属导体表面，造成金属导体表面的电位逐步升高，形成高电位区。

    这个解释很新颖，具有“独创性”——是一种创新的理论解释。看不懂是什么理论来源，更不知道还有什么实践能证实这个理论解释。

2）正、负半周的分析，都没有涉及到后端TVS的工作状态、端口保护原理和向大地泄放能量过程分析，为什么呢？是不言而喻呢，还是另有想法？

3）图中，感应电动势V与R4(电缆屏蔽层电阻)，是并联关系还是串联关系？

4）回路模式：请看图中大箭头C点----大地-----D点回路（绿色箭头）——正半周时DS2导通不？导通时箝位电压多高？电压极性如何？

5）DS1限压值10V，DS2，DS3是100V，那么在时间节点上，DS1肯定先打通，DS2，DS3几乎就是同步打通；——DS4限压值是几伏？10V,还是100伏？DS5，DS6呢？

6）嘿嘿，为什么通过大地能形成回路呢？------举个例子------做周界集中供电的朋友应该知道，从变压器出来的0线、火线接一根220V的导线到5000米以外，如果一个人手拿火线，脚板踩地，那么这个人可能会被电死，为什么呢？-----地电位？？？？噢页，不是，是因为人手拿着的火线通过人的身体，与大地有接触，而人脚下的地面与变压器那里的0线接地点通过大地有接触，形成了回路！！！——这个比喻是告诉我们，放电因为有个变压器那里的0线接地点，才构成回路的吗？一头雾水，看不懂。

EIE1992

 

1.电磁感应型的感应雷，你不懂，或者觉得是错的-----请你举证嘛~~

 

感应电的实质是什么？----是电荷！

 

解释：电离的空气形成了变化的电场，变化的电场形成了变化的磁场---如下引用：

 

      实验表明，磁场变化时线圈产生的感应电动势与导体的种类、形状、性质和构成均无关，是由磁场本身的变化引起的。因此麦克斯韦提出了“变化的磁场会在其周围的空间激发一种电场，正是这种电场使得闭合回路中产生了感应电动势和感生电流”的理论，并将这种电场称为涡旋电场。

 

因此，该电动势的大小及累积的电荷数量，其实和引发漩涡电场的空气电离电荷有关，因此可以等效为，电荷的累积！---------至于理论正确与否，请教授不必纠结，因为这不是重点，不是吗？

 

2.正负半周的分析，和后面的TVS状态有关联，至于什么状态，你也可以分析啊，难道你不会，没有看见那个红色的箭头，就是给你露脸火一把的！

 

3.V与R4是什么关系，重要吗？------这个回路分析里面有什么用处？----还是说西大的专业有不同理论，你也可以说啊

 

4.正半周的时候DS2导通，与否，你分析下那个红色箭头，慢慢来，以你的水平可能会很复杂，我懂的！

 

5.DS4 DS5 DS6的位置和前面的一样，你满意了吗？限压值也一样！

 

6.看不懂是因为你不会模电，哈哈哈，我相信有人可以理解的~~

[此贴子已经被作者于2012/7/9 23:58:13编辑过]

1.     DS1限压值10V，DS2，DS3是100V，那么在时间节点上，DS1肯定先打通，DS2，DS3几乎就是同步打通；

DS4多大？2、4有没有搞混啊？

前端是1、3、4，后端是2、5、6；

谢谢指出，由于激动，导致输入错误，哟西~~

 

已改正！

对了，EIE1992，我记得你的观点是：“防雷器接地不能释放电流，因为没有回路”

 

 

 

那么，请你分析下，上面的回路成立吗？又可能有别的回路吗？

 

 

我睡了，明早看贴~~

学习了，高手们。赞

以下是引用BBQ2010在2012/7/10 0:10:00的发言：

对了，EIE1992，我记得你的观点是：“防雷器接地不能释放电流，因为没有回路”

 

 

 

那么，请你分析下，上面的回路成立吗？又可能有别的回路吗？

 

 

我睡了，明早看贴~~

和过去的“分析”一样，仍然没有从基本回路做原理性分析。

你自己的原创“分析”，只能由你自己来做了。

“谢谢指出，由于激动，导致输入错误，哟西~~”

自己先把图的错误改过来吧，把遗漏的数据补充完整，先要让人家看明白。

已经改了啊，其他没发觉什么错误了。

 

难道错误就是接地了？

 

和过去的“分析”一样，仍然没有从基本回路做原理性分析-----我这都不算分析，那么教授那些精华文章还不是一样，起码连个参数都没有~

 

我给你机会，你不做回答，我可以理解------引用你的名言“不听、不信、不理解、不学习”这不是说你自己呢？

13楼： 

EIE1992

 1.电磁感应型的感应雷，你不懂，或者觉得是错的-----请你举证嘛~~

 感应电的实质是什么？----是电荷！

 解释：电离的空气形成了变化的电场，变化的电场形成了变化的磁场---如下引用：

       实验表明，磁场变化时线圈产生的感应电动势与导体的种类、形状、性质和构成均无关，是由磁场本身的变化引起的。因此麦克斯韦提出了“变化的磁场会在其周围的空间激发一种电场，正是这种电场使得闭合回路中产生了感应电动势和感生电流”的理论，并将这种电场称为涡旋电场。

 因此，该电动势的大小及累积的电荷数量，其实和引发漩涡电场的空气电离电荷有关，因此可以等效为，电荷的累积！---------至于理论正确与否，请教授不必纠结，因为这不是重点，不是吗？

 ——我确实不懂，这新理论新概念，就叫“BBQ感应理论”吧，他将与“午马地电位”理论一样齐名。这简直就是：麦克斯韦尔理论的“最新发展”，令人惊叹，谁还敢“纠结”呢？

 

2.正负半周的分析，和后面的TVS状态有关联，至于什么状态，你也可以分析啊，难道你不会，没有看见那个红色的箭头，就是给你露脸火一把的！——本人不敢，也无能为力。

 

3.V与R4是什么关系，重要吗？------这个回路分析里面有什么用处？----还是说西大的专业有不同理论，你也可以说啊——完整的说：“V与R4是并联还是串联关系，重要吗？------这个回路分析里面有什么用处？”不言而喻的就是：“V与R4是并联还是串联关系，在这个回路分析里毫无用处。”这应该是创新的“BBQ电路理论”了，本人更不敢惨呼、也没有能力惨呼了。

 

4.正半周的时候DS2导通，与否，你分析下那个红色箭头，慢慢来，以你的水平可能会很复杂，我懂的！——我的水平确实感到“复杂”、看不明白，既然“你懂”，烦请赐教，把你的电路前后端都分析完，给安防防雷做出完整的贡献。

 

5.DS4 DS5 DS6的位置和前面的一样，你满意了吗？限压值也一样！——是明白了，不敢谈满意不满意。

 

6.看不懂是因为你不会模电，哈哈哈，我相信有人可以理解的~~——是的，是的，“BBQ电路理论”我从未听说过，更没学过。

[此贴子已经被作者于2012/7/10 10:53:54编辑过]