22. 08. 2017
Joomla!
Joomla! The most popular and widely used Open Source CMS Project in the world.

Грозы и их последствия для охранных систем

В сервисные центры INFINITY поступает большое число оборудования, которое пострадало от импульсных разрядов во время грозы. Как правило, повреждения настолько критичны, что оборудование либо вовсе не подлежит восстановлению, либо нуждается в дорогом ремонте с заменой почти всех важных элементов. Чтобы избежать подобных проблем, необходимо правильно организовать систему грозозащиты.

 

Чем опасны грозы для систем охраны?

Разряд молнии в момент удара достигает 200кА, а температура в точке его прохождения возрастает до 30 000°С

Гроза – атмосферное явление, которое образуется, как правило, в мощных кучево-дождевых облаках и сопровождается ливневым дождём, градом и шквальным усилением ветра. Но прежде всего во время грозы возникают гигантские электрические искровые разряды внутри облаков или между облаками и земной поверхностью, которые проявляются в виде ярких вспышек света (молний) и последующего грома.

Существует несколько молниевых теорий, но все они сходятся в том, что разность потенциалов в облаках по отношению к поверхности земли в 1000 kV  вызывает разряд чудовищной силы до 200kA, который сопровождается вспышками молнии и раскатами грома. Средняя продолжительность разряда наиболее часто возникающего удара молнией "облако-земля" составляет примерно 60-100 мксек., а разогрев атмосферного канала в этот момент достигает 30 000 градусов.

При прямом попадании молнии ее сила настолько велика, что на сегодняшний день нет способов защиты от такого воздействия. Но вероятность прямого попадания крайне мала, и чаще всего оборудование страдает не от него, а от индуцированных разрядов высокого напряжения, возникающих во время грозы в результате недалекого удара молнии. Многообразие поражающих факторов молнии и их последствий удобнее проанализировать на примере таблицы.


Проявление угрозы Поражающие факторы Возможные последствия
близкий удар молнии
(до 0,5 км от здания)
наведенный грозовой потенциал в проводящих частях здания и электроустановки, возможный импульс перенапряжения – десятки кV нарушение изоляции электропроводки, возгорание, выход из строя оборудования, потери баз данных, сбои в работе автоматизированных систем
удалённый разряд при ударе молнии в коммуникации
(до 5 и более км)
занесённый грозовой потенциал по проводам электроснабжения и металлическим трубопроводам, возможный импульс перенапряжения – сотни кV нарушение изоляции электропроводки, возгорание, выход из строя оборудования, потери баз данных, сбои в работе автоматизированных систем
коммутации и короткие замыкания в сетях низкого напряжения импульс перенапряжения – до 4кV выход из строя оборудования, потери баз данных, сбои в работе автоматизированных систем

 

рисунок 1

Чаще всего в системах безопасности страдают поворотные и стационарные видеокамеры, но с учетом того, что все элементы системы так или иначе связаны с электричеством, они также подвержены риску. Каким же образом молнии воздействуют на электроприборы? При возникновении разряда молнии распространяется также и импульсное электромагнитное поле. В соответствии с законами электромагнитной индукции во всех проводящих элементах, которые попадают в это поле, возникают импульсы напряжения, а в замкнутых контурах протекают импульсные токи (рис. 1).

Направленный импульс определяется следующими параметрами:

  • амплитудой (чаще всего 10.30 кА) и формой импульса молнии;
  • расстоянием от канала главного разряда и его расположением относительно вторичного контура;
  • конструкцией и протяженностью вторичного контура – линия питания, коаксиал, витая пара;
  • экранированием, или близким расположением «естественных» экранирующих элементов.

Индуктируемые импульсы могут в 10-30 раз превышать рабочие параметры линий (особенно низковольтных, информационных). На рисунке показан наведенный ток в подземных кабелях. Полученные в результате экспериманта данные, показывают что после близкого удара молнии (порядка 200 м) по жилам экранированного кабеля, закопанного на глубине 0,9 м, протекает импульс тока 2,5 А, при этом ток в экране – 150 А.

 

Каким образом правильно защитить оборудование?

Мы рассмотрели опасности грозы и их принцип действия. Теперь встает вопрос, какие меры нужно предпринять для организации правильной защиты оборудования от таких катастрофических последствий.

Заземление и правильность его установки
Заземление — электрическое соединение предмета из проводящего материала с землёй. Система состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и проводника, соединяющего оборудование с заземлителем.

Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы. Качество заземления определяется значением электрического сопротивления цепи заземления, которое можно снизить, увеличивая площадь контакта или проводимость среды — используя множество стержней, повышая содержание солей в земле и т.д.

Ошибки в устройстве заземления
Иногда в качестве заземлителя используют водопроводные трубы или трубы отопления, однако их нельзя использовать в качестве заземляющего проводника. В водопроводе могут быть непроводящие вставки (например, пластиковые трубы), электрический контакт между трубами может быть нарушен из-за коррозии, и, наконец, часть трубопровода может быть разобрана для ремонта.

Устройство грозозащиты INFINITY LP-103

Установка индивидуальных средств зашиты элементов системы безопасности
Что такое грозозащита? Это устройство, которое защищает оборудование от статического электричества. Оно может проявляться в виде удара молний, атмосферного электричества, накопления статики во время осадков, и т.п.

Каков принцип действия грозозащиты? Обычно грозозащита – это диодный мост, со специальным защитным диодом, который срабатывает при возникновении разности потенциалов между защищаемыми проводами более 6-7 вольт, и замыкает их накоротко, а также с помощью специальной схемы отводит излишки статического напряжения на "землю". В линейке оборудования INFINITY есть устройство грозазащиты для видеокамер LР-103.

При организации системы наблюдения можно рекомендовать использование оборудования для передачи данных, выпускаемого американской компанией NVT.  Эти устройства служат в основном для передачи видеосигнала и других данных по витой паре, но при этом имеют одно важное преимущество – встроенную гальваническую развязку и грозозащиту, что позволяет защитить от выхода из строя видеокамеры и дорогостоящее оборудование цифровой записи. Правда стоит отметить, что это не может гарантировать 100% защиту от последствий удара молнии.

 

Итог

Если вы хотите, чтобы ваша система видеонаблюдения функционировала без сбоев, а оборудование служило вам не один год, выполняя свои главные функции, то необходимо задуматься об организации правильной системы грозозащиты.