Защита систем видеонаблюдения от грозовых перенапряжений
Общие принципы защиты оборудования
Основными техническими мероприятиями в области защиты от импульсных перенапряжений, возникающих между различными элементами и составными частями оборудования или объекта в целом при прямом или близком ударе молнии, являются следующие операции:
- создание системы внешней молниезащиты;
- создание качественного заземляющего устройства для отвода на него импульсных токов молнии;
- экранирование оборудования и линий, входящих в него, от воздействия электромагнитных полей, возникающих при протекании токов молнии по металлическим элементам системы молниезащиты, строительным металлоконструкциям и другим проводникам при близком к ним размещении оборудования;
- создание системы уравнивания потенциалов внутри объекта или в точке установки видеокамеры путем соединения при помощи потенциалоуравнивающих проводников всех металлических элементов объекта или частей оборудования (за исключением токоведущих и сигнальных проводников);
- установка на всех линиях, входящих в объект (или отдельно размещенное оборудование), устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) с целью уравнивания потенциалов токоведущих или сигнальных проводников относительно заземленных элементов и конструкций объекта. Иногда может понадобиться защита и внутренних линий, соединяющих различное оборудование, например, шины постоянного тока на выходе выпрямителя и т. д.
Из вышесказанного следует, что проблема защиты от импульсных грозовых перенапряжений может быть решена только комплексным путем, при условии выполнения всех перечисленных мероприятий. Рассмотрим более подробно соответствующие им системы, устройства и технические решения.
1) Система внешней молниезащиты. Система внешней молниезащиты важна с точки зрения защиты объекта от прямого попадания молнии, уменьшения амплитудного значения токов растекания по его металлическим конструкциям, корпусам установленного внутри объекта оборудования и кабельным линиям, подключенным к нему, а также для предотвращения искрения и возможности возникновения пожара. Достигается это за счет создания путей отвода токов молнии к заземляющему устройству по специально проложенным токоотводам. Система внешней молниезащиты может быть выполнена в соответствии с рекомендациями «Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений», РД 34.21.122-87 или «Инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций», СО-153-34.21.122-2003. Обе инструкции носят рекомендательный характер и до выхода соответствующего технического регламента могут быть использованы при решении задач проектирования и строительства объектов самого разного назначения.
Система внешней молниезащиты обязательно должна быть установлена на здании, в котором находится приемное оборудование системы видеонаблюдения. Это также может быть дополнительно мотивировано наличием в сооружении других чувствительных к перенапряжениям и помехам электронных систем, таких как: «интеллектуальный» дом, компьютерные сети, сети связи, передачи данных и т. п. Также необходимо учитывать зоны защиты, образованные зданиями, отдельно стоящими молниеприемниками, осветительными мачтами и другими строительными конструкциями при размещении наружных камер видеонаблюдения. Сразу стоит обратить особое внимание на то, что камеры, установленные на отдельно стоящих молниеприемниках, порталах или прожекторных мачтах, не будут защищены от прямого удара молнии. Ток молнии, стекающий по телу молниеприемника, будет протекать и по корпусам видеокамер, а также создаст электромагнитное поле такой большой напряженности, которое вызовет индуцированные токи и перенапряжения внутри гермокожуха камеры и ее электронной схемы. Это приведет к практически гарантированному выходу видеокамеры из строя. С целью исключения описанной выше ситуации необходимо размещать видеокамеры на отдельной стойке, отстоящей от молниеприемника на расстоянии 5–10 м, но при этом в зоне его защиты.
Проблемы с вопросами электромагнитной совместимости (ЭМС) могут возникнуть еще при размещении видеокамер на стенах здания непосредственно вблизи от токоотводов системы молниезащиты. В этом случае необходимо устанавливать их не ближе 5 м от токоотводов. Однако в реальности это расстояние может оказаться меньшим, что будет определяться расстоянием между токоотводами в случае частого шага их следования. При размещении камер на здании также необходимо учитывать зоны защиты, создаваемые его строительными конструкциями, и имеющимися элементами внешней системы молниезащиты. В некоторых случаях (установка камеры на козырьке крыши или на пристройке к зданию и т. п.) может появиться необходимость в доработке системы молниезащиты с целью создания дополнительной зоны защиты видеокамеры. Необходимо отметить, что при отсутствии определенного опыта в проектировании систем молниезащиты подобных вариантов размещения стоит избегать или обращаться за помощью в специализированные организации.
2) Заземляющее устройство системы молниезащиты. Заземляющее устройство системы молниезащиты предназначено для отвода токов молнии в землю и должно иметь непосредственную электрическую связь с защитным заземляющим устройством электроустановки (с целью уравнивания потенциалов при ударе молнии). При этом, чем более низкое сопротивление будет иметь заземляющее устройство системы молниезащиты, тем ниже будет значение потенциала на главной заземляющей шине (ГЗШ) объекта при ударе молнии, что, соответственно, уменьшит амплитудные значения перенапряжений в силовых и сигнальных цепях и на входах оборудования.
3) Экранирование оборудования и линий. Экранирование оборудования, электропитающих и сигнальных кабелей позволяет минимизировать значения токов и напряжений, которые могут быть индуцированы в них при воздействии сильных электромагнитных полей. Например, кабели периметральной системы видеонаблюдения целесообразно разместить в металлическом коробе, разделенном на отдельные секции для питающих и сигнальных (слаботочных) кабелей. Когда масштабы объекта и его значимость велики, и к тому же помимо системы видеонаблюдения по периметру установлены и другие охранные или вспомогательные системы контроля, то такой способ прокладки кабелей вполне экономически обоснован, другие системы тоже выиграют в защищенности. Единственное — необходимо обеспечить электрическую целостность этого, как правило, сборного короба путем соединения его отдельных частей между собой. Соединения могут осуществляться при помощи сварки сплошным швом, болтовыми, винтовыми, клепанными соединениями, а также гибкими металлическими перемычками. При этом особое внимание необходимо уделять качеству зачистки соединяемых поверхностей и вопросам их коррозионной устойчивости. Крышки металлических коробов должны отвечать тем же требованиям, что и сами короба, и присоединяться к ним как минимум на обоих концах. Подробно пути решения этих вопросов рассматриваются в пособии и стандарте МЭК [2, 3]. Другие дополнительные требования по экранированию оборудования и кабелей могут быть указаны в различных ведомственных нормативных документах, с учетом специфики конкретных объектов.
Часто случается, что необходимость экранировки возникает и внутри объекта в следующих случаях: при плохих экранирующих свойствах строительных конструкций (дерево, кирпич), при сложной электромагнитной обстановке внутри объекта (наличие источников сильных электромагнитных полей), при близкой прокладке с посторонними кабелями и коммуникациями, имеющими выход за пределы здания в зоны молниезащиты 0А или 0В [1, 3] и т. п.
4) Создание системы уравнивания потенциалов. Система уравнивания потенциалов на любом объекте важна, прежде всего, с точки зрения обеспечения электробезопасности персонала при коротких замыканиях в оборудовании на корпус, а также при растекании токов молнии при прямом ударе в объект или в случае заноса опасных токов и напряжений через входящие линии и коммуникации. Основные требования к этой системе определены ПУЭ главой 1.7 и ГОСТ Р 50571. Также очень важное значение имеет система уравнивания потенциалов с точки зрения защиты от перенапряжений самого оборудования. Хорошо известно, что если в некоторой системе удается достигнуть равенства потенциалов между ее различными элементами (корпусами оборудования, электропитающими и сигнальными проводниками), то перенапряжений, способных вызвать пробой изолирующих материалов, в такой системе не будет.
Система уравнивания потенциалов должна создаваться и для каждой видеокамеры в месте ее установки. Она подразумевает создание некой физической точки (шины, клеммы), размещенной в непосредственной близости от видеокамеры, ее блока питания и другого вспомогательного оборудования. С этой точкой медными проводниками по максимально возможному кратчайшему пути необходимо соединить заземляющие клеммы камеры (гермокожуха), блока питания и устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) цепей питания и видеосигнала. К этой точке (шине, клемме) необходимо также подключить РЕ-проводник питающей линии и проводник от заземляющего устройства. Вопрос о том, заземлять или не заземлять экран коаксиального кабеля с точки зрения защиты от помех, останется за рамками данной статьи, так как публикаций на эту тему написано уже достаточно много. В любом случае при использовании УЗИП для коаксиальной линии экран кабеля и центральная жила через разрядник и супрессорные диоды будут связаны с заземляющим устройством, и потенциалы между ними будут уравниваться при возникновении импульсных перенапряжений.
5) Применение устройств защиты от импульсных перенапряжений. Как уже говорилось, элементы системы видеонаблюдения в зависимости от места их размещения на объекте могут иметь различную степень защищенности при ударе молнии. Для защиты входов электропитания и сигнальных цепей применяются устройства защиты от импульсных перенапряжений разных типов и конструкций. При этом необходимо четко выполнять следующее правило: все линии, приходящие со стороны Зоны 0, должны иметь надежно заземленные на ГЗШ экранные оболочки. Кроме того, рабочие проводники этих кабелей должны быть также подключены к общей системе уравнивания потенциалов через УЗИП.
(Продолжение в следующем номере)
Литература
1. СО-153-34.21.122-2003 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций».
2. Л. В. Казанцева. «Пособие по выполнению заземления и уравнивания потенциалов оборудования информационных технологий. Меры защиты от электромагнитных воздействий». — ОАО «НИИПроектэлектромонтаж», Москва, 2004 г.
3. IEC-62305 «Защита от удара молнии». Части 1–5.
| Автор: А. Л. Зоричев Дата: 11.12.2006 Журнал Стройпрофиль 8-06 Рубрика: электротехническое оборудование Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |