Грозозахист Ethernet для IP-відеоспостереження

1. Ууууу ... грози для системи IP-відеоспостереження
2. Конструкція і класифікація пристроїв захисту від перенапруг (ПЗІП)
3. Захист з усіх боків
4. Увага
5. Яке обладнання вибрати?
6. Типові помилки
7. Для захисту досить громовідводу
8. Грозозахист можна перевірити електрошокером
9. Для захисту достатньо заземлити камеру і екран кабелю
10. Пристрої грозозахисту - одноразові
11. Нормативна документація
12. висновок

Система IP-відеоспостереження - це сукупність складних високотехнологічних пристроїв з чутливою електронікою. Ці пристрої схильні до впливу перенапруг, кидків струму, статичної електрики і т.п. А якщо ми говоримо про вуличне відеоспостереження і, тим більше, системах спостереження на периметрі, то додаткову загрозу несуть в собі наведені напруги внаслідок удару блискавки під час грози. Про те, як забезпечити грозозахист і безперервну роботу системи відеоспостереження ми і поговоримо в статті.

Ууууу ... грози для системи IP-відеоспостереження

Для початку розберемося в термінології. «Грозозащита» - застарілий і не підкріплений нормативною документацією термін. В літературі зустрічається термін «блискавкозахист» і саме його коректно використовувати для пристроїв, споруд та комплексу заходів для захисту від прямого або непрямого попадання блискавки. Однак, ми собі дозволимо в цій статті і далі використовувати термін «грозозахист» для комфортного сприйняття інформації читачами. Та вже пробачать нас професіонали в сфері захисту від блискавок.

Коли говорять про грозозащіте, припускають захист від розрядів блискавки при грозах. Удар блискавки навіть в декількох кілометрах від об'єкта викликає короткі імпульси в слабкострумових мережах в кілька сотень вольт. Чи можливо захиститися від удару блискавки?

Питома щільність грозових розрядів в Росії досить мала і становить близько 3-х ударів в рік на квадратний кілометр. Але якщо блискавка потрапляє в об'єкт, то руйнування можуть бути досить серйозні. Для захисту від прямого попадання блискавки служать спеціальні споруди, покликані перехопити удар блискавки і відвести її ток в сторону від об'єкта захисту. Це всім відомі громовідводи (термін «громовідвід» некоректний, але поширений. Правильна назва «громовідвід», якого ми і будемо дотримуватися надалі). Ніяких пристроїв локального захисту від прямого попадання блискавки, які можна було б підключити до IP-камері, не існує. При прямому попаданні блискавки камера просто оплавітся. Для блискавки характерні значення напруг в десятки мільйонів вольт, а струму - сотні кілоампер в імпульсі до 100 мкс. Комплекс заходів по влаштуванню навісів і блискавковідводів ми не розглядаємо в рамках даної статті і припускаємо, що такий захист на об'єкті є апріорі.

Найбільш ймовірна загроза для системи відеоспостереження - це короткі імпульси перенапруг. Причини виникнення таких імпульсів:

• удар блискавки поблизу від об'єкта, в т.ч. в блискавковідвід
  значний стрибок напруги і електромагнітне обурення викликає наведену ЕРС в струмопровідних жилах ланцюгів передачі інформації і харчування. У цій ситуації не допомагає навіть заглиблення кабелю в товщу землі.
• статична електрика
  переміщення кабелю, іонізоване повітря, погодні явища. Все це може викликати появи імпульсів статичної напруги, здатних вивести з ладу кінцеве обладнання - комутатор або відеокамеру. Напевно, все відчували на собі дію статичної електрики, коли взимку знімали светр з синтетичних тканин. Неприємно, правда? Навіть такого роду розряди небезпечні для мікроелектроніки.
• перенапруги внаслідок комутацій і перемикань
  підключення віддаленої камери, комутація патчкордів в кросової, включення харчування комутатора на периметрі, вмикати або вимикати потужної навантаження - це приклади перехідних процесів в електричних ланцюгах, що супроводжуються різкими стрибками напруги імпульсного характеру, що може викликати збої в роботі і поломки.

Незалежно від способу виникнення імпульсів перенапруги, всі вони характеризуються значеннями напруги в кілька кіловольт і часом впливу в десятки мкс. І навіть такого часу цілком достатньо, щоб завдати непоправної шкоди дорогому обладнанню. Захистити від імпульсних перенапруг в інформаційних лініях і ланцюгах харчування покликані УЗИП (пристрої захисту від імпульсних перенапруг). Фахівці старої школи можуть згадати термін ОПН (обмежувач перенапруг), що, по суті, означає те ж саме.

Конструкція і класифікація пристроїв захисту від перенапруг (ПЗІП)

Завдання УЗИП - створити короткозамкнутую ланцюг на клему заземлення в момент впливу імпульсу перенапруги і тим самим запобігти протікання струму через устаткування, що захищається. У той же час при відсутності перенапруг в ланцюзі, УЗИП не повинно надавати скільки-небудь помітного впливу на режим роботи обладнання.

Для УЗИП широко використовуються іскрові і газові розрядники, варистори, діоди-супресори.

Залежно від типу (класу випробувань) пристроїв захисту і їх призначення (захист силових ланцюгів, нізковольного пристроїв, інформаційних ліній) використовують різні схеми і комбінації вищенаведених компонентів.

УЗИП розрізняються за класами від I до III. Класи УЗИП відповідають класам випробувань:

• УЗИП першого класу випробувань
  випробування за першим класом імітують частково спрямовані молніевие імпульси з формою 10/350 мкс. Як правило, УЗИП класу I - це пристрої для захисту загальної електромережі будівлі, які встановлюються на вводі.
• УЗИП другого класу випробувань
  випробування імітують вже наведені молніевие імпульси з формою 8/20 мкс. Призначені для захисту електроапаратури, вторинних ланцюгів харчування, ліній зв'язку. Встановлюються вже після УЗИП першого класу.
• УЗИП третього класу випробувань
  випробування аналогічні другого класу, але розширені комбінованої хвилею з імпульсів 1,5 / 50 і 8/20 мкс. Призначені для захисту особливо чутливої ​​апаратури і приладів, для яких не передбачено проходження випробувань на стійкість до імпульсних перенапруг. Виробники рекомендують такі пристрої для медичної апаратури, серверів баз даних, пристроїв промислової автоматики і телемеханіки, дорогих вимірювальних пристроїв.

Існують УЗИП класів I + II і I + II + III. Це не означає, що вони комбінують в собі більше одного пристрою. Просто такі пристрої відповідають відразу декільком видам випробувань.

У каталогах зарубіжної продукції можна зустріти поділ УЗИП за типами. Поділ пристроїв по класах прийнято в російських ГОСТ, а за кордоном прийнято використовувати класифікацію за типами. Тип і клас для УЗИП - це одне і те ж.

Який же тактики застосування УЗИП слідувати для системи відеоспостереження?

Почнемо з електроживлення та загального введення в будівлю. На ньому обов'язково застосування УЗИП класу I. Але це, швидше за все, вже передбачено проектом електропостачання. Встановлювати додаткове УЗИП класу I на щитку живлення системи відеоспостереження всередині будівлі недоцільно. Але якщо щит електроживлення винесено з будівлі, то для забезпечення грозозахисту необхідні застосування УЗИП класу I і організація локального заземлення.

Далі необхідно захистити інформаційні лінії і лінії електроживлення камер. Про це варто поговорити докладніше.

Захист з усіх боків

Як ми визначили, ЕРС може бути наведена на будь-який струмопровідний об'єкт, і в першу чергу кабелі: електроживлення і інформаційний. Причому, якщо встановити ПЗІП біля одного кінця, наприклад, інформаційної лінії Ethernet, буде здійснюватися захист тільки того пристрою, біля якого знаходиться УЗИП. Аналогічно і для ланцюгів харчування слабкострумових пристроїв. Чому ж не можна поставити одне УЗИП на лінію? Тут все дуже просто. Опір кабелю занадто велике для того, щоб імпульсна перенапруга, що виникло на незахищеному кінці кабелю могло бути ефективно нейтралізувати УЗИП, встановленим на іншому кінці.

Ще одним відмінним рішенням для захисту центрального комутаційного і станційного обладнання буде застосування оптоволоконних ліній. Скло не є провідником електрики і забезпечує повну гальванічну ізоляцію і захист.

Типова схема створення захищеної системи вуличного і периметрального відеоспостереження:

У схемі показаний варіант для камер з харчуванням по PoE. Якщо IP-камера харчується окремим напругою, то для кабелю живлення також необхідно передбачати захист як на виході з БП, так і при підключенні до камери.

УЗИП для захисту мереж Ethernet в більшості своїй мають клас II.

Увага

Без підключення до заземлення УЗИП не забезпечують захист. При цьому заземлення має бути організовано в суворій відповідності до вимог ПУЕ. При проектуванні відеоспостереження необхідно виділити відповідні вимоги до організації заземлення в точках установки ПЗІП в окремий документ в складі проекту. Документ стане частиною ТЗ для проекту електропостачання та блискавкозахисту. Не варто сподіватися, що монтажник за місцем прикрутить клему заземлення до будь-якої найближчої залізницею, і захист буде забезпечена.

Яке обладнання вибрати?

Вартість пристроїв захисту на один порт Ethernet становить від 300 до 6000 р. и більше. Чому такий великий розкид? Ми навмисне сказали «пристрої захисту», а не УЗИП. Існує безліч недорогих пристроїв, заявлених як грозозахист лінії Ethernet. З'ясувати, що за схемотехніка і способи забезпечення захисту використовуються в таких пристроях проблематично, в документації рідко вказуються необхідні дані для ідентифікації класу захисту, тим більше інформація про тип УЗИП і клас захисту. Причому дізнатися, працює цей пристрій чи ні, чи врятує воно в той самий момент, який і настане щось може бути один раз в житті, без спеціального тестера неможливо. Можна, звичайно, сподіватися на авось і встановити, що дешевше - замовник все одно не перевірить роботу УЗИП, але вихід з ладу дорогого устаткування буде на вашій совісті і серйозно позначиться на репутації, підірвавши довіру замовника.

Ми рекомендуємо звернути увагу на продукцію відомих марок, таких як DEHN + SÖHNE, PHOENIX CONTACT, HAKEL. Навіть якщо ви вибрали якісне УЗИП, рекомендується перевірити його параметри спеціальним тестером. Вартість такого тестера висока і купувати його не має сенсу, краще взяти в оренду, або домовитися про перевірку із спеціалізованою організацією або представництвом виробника. Тільки в такому випадку ви можете бути впевнені у високому рівні захисту.

Чи буде вибір дорогих УЗИП стовідсотковою гарантією від впливу грозових розрядів? Ні! Ступінь захисту УЗИП визначається параметрами напруги і часом імпульсу. Якщо вони будуть перевищені, захист може не спрацювати. Та й довести, що пристрій не спрацював, коли це було потрібно, неможливо. У будь-якому випадку, якщо в ТЗ прописана вимога забезпечити грозозахист, установка якісних пристроїв захисту - це найкраще і єдине, що ви можете зробити.

Тактика використання УЗИП для зовнішніх систем відеоспостереження розглянута в нашому вебінарі "Технології захисту систем відеоспостереження" від 14.10.2016. Фрагмент вебінару про грозозащіте для відеоспостереження:

Типові помилки

Захист в пристроях

Деякі виробники заявляють про грозозащіте свого обладнання. З технічної точки зору це можливо. Чому б не вбудувати схему УЗИП всередину пристрою? Однак, нерідко у таких пристроїв відсутній клема заземлення, немає опису класу випробувань або хоча б параметрів, які можна було б співвіднести з потрібним нам типом захисту. Який захист встановлена ​​в таких пристроях і від чого захищає, можна тільки здогадуватися. Перевіряйте інформацію з реклами в документації на продукцію.

Для захисту досить громовідводу

Блискавковідвід або, в просторіччі, громовідвід - це комплекс заходів, спрямований на перехоплення, розподіл і розтікання струму, що виникає внаслідок прямого попадання блискавки в об'єкт захисту. Його завдання - захистити будівлі і споруди, вибухонебезпечні об'єкти, об'єкти енергетики і життєзабезпечення від прямого попадання блискавки і ризиків пов'язаних з цим: руйнування конструкцій, пожеж, вибухів, відключення електрогенеруючих потужностей і т.п.

Установка громовідводу ні в якій мірі не може змінити величину наведених перенапруг в електричних ланцюгах об'єкта. Завдання обмеження перенапруг лягає повністю на УЗИП в електричних комунікаціях об'єкту.

Грозозахист можна перевірити електрошокером

Для початку, електричний імпульс електрошокера не схожий на вимірювальний імпульс для перевірки УЗИП. Це серія імпульсів з певною частотою в десятки герц. Дані випробування ніяк не відповідають характеру впливів у вигляді одиночних грозових перенапруг. До того ж, контур замикання дугових розрядів електрошокера обмежується металом корпусу обладнання, провідником лінії живлення або інформаційного кабелю і не поширюється на ланцюг. Тому судити про роботі або роботі УЗИП при таких випробуваннях некоректно.

Для захисту достатньо заземлити камеру і екран кабелю

Якщо відеокамера має металевий корпус, а кабель використовується екранований, то заземлення корпусу камери і екрану кабелю обов'язково. Чи зможе це захистити від виникнення імпульсних перенапруг? Частково. Екран кабелю має досить високий опір, щоб забезпечити швидке стікання струму, що виникає в його товщі внаслідок впливу електромагнітного обурення від удару блискавки.

І ні в якому разі не заземлюючих екран кабелю з двох сторін, якщо не впевнені в рівному потенціалі землі. Інакше по екрану потече постійний струм зрівнювання потенціалів, який буде вже діяти не короткочасного, а постійно, і може порушити роботу системи.

Пристрої грозозахисту - одноразові

Існує думка, що грозозахист подібна плавких запобіжників і вигорає після впливу розряду, викликаного блискавкою. Маючи в голові таке переконання, не захочеться купувати пристрій вартістю кілька тисяч рублів. Так ось: це помилкова думка! Якщо в лінії виникло імпульсна перенапруга в рамках класу УЗИП, то УЗИП виконує свою функцію і не виходить з ладу. Більш того, при проведенні випробувань УЗИП, його піддають дії імпульсу перенапруги не менше 15 разів. Якщо ж УЗИП вийшло з ладу, то це означає, що імпульс перевищував розрахункові значення, і тоді можна тільки порадіти, що згоріло УЗИП, а не дорога IP-камера, комутатор або сервер відеоспостереження.

Детально про правильне забезпеченні блискавкозахисту систем відеоспостереження в своїй доповіді на конференції для проектувальників PROIPvideo2018 розповідав представник компанії Ден рус Олексій Федоров:

Нормативна документація

При проектуванні системи відеоспостереження з грозозахистом корисно вивчити наступні нормативні документи в цій галузі:

• ГОСТ Р 51992-2011 «Пристрої для захисту від імпульсних перенапруг в низьковольтних силових розподільних системах». Аналог міжнародного стандарту МЕК 61643-1: 2005
• ГОСТ Р 50571.26-2002 «Електроустановки будівель. Частина 5. Вибір і монтаж електроустаткування. Розділ 534. Пристрої для захисту від імпульсних перенапруг »
• СО 153-34.21.122-2003 "Інструкція по влаштуванню блискавкозахисту будівель, споруд і промислових комунікацій"
• ПУЕ "Правила улаштування електроустановок" видання 7

висновок

Ніякі нормативні документи не зобов'язують забезпечувати грозозахист обладнання системи відеоспостереження. Можливо, окремими відомчими нормативними документами та внутрішніми приписами замовника установка УЗИП передбачена. Фахівцям Відеомакс такі документи не зустрічалися. У той же час, установка УЗИП для ключових камер і мережевих вузлів комутації дозволить надійно захистити систему відеоспостереження від впливу імпульсних перенапруг, які можуть бути викликані не тільки ударами блискавки, але і статичною електрикою, комутаціями, включенням і відключенням потужних навантажень.

Якщо в ТЗ замовник прописав вимогу щодо забезпечення захисту від імпульсів перенапруг і грозозащіте ви тепер знаєте що робити. Вибирайте відповідної задачі УЗИП і видавайте електрикам техвимоги по організації заземлення в точках установки ПЗІП. Якщо ж в ТЗ прописана організація блискавкозахисту, то настійно рекомендуємо передати цю роботу професіоналам, тому що розрахунки пристроїв блискавкозахисту досить складні і повинні враховувати специфіку об'єкта захисту.

Фахівці компанії Відеомакс готові провести аудит готового проекту і консультації при виборі проектних рішень для створення кращих систем відеоспостереження. Ви отримаєте пророблена і протестоване рішення свого завдання. Ви можете розраховувати на будь-яку допомогу: вибір камер, визначення тактики охорони, розрахунок ЛВС, вибір станційного устаткування і програмного забезпечення системи відеоспостереження. Отримати консультацію можна за телефоном 8 800 302-55-46. Проект для проведення аудиту слід відправляти на email: [email protected]