Андрей Смирнов
Время чтения: ~15 мин.
Просмотров: 3

Грозозащита Ubiquiti. Рекомендации по подключению устройств без заземляющего винта на корпусе

Системы видеонаблюдения призваны оградить объекты от совершения действий противоправного характера посторонними лицами. В то же время следует признать, что дополнительная защита необходима и самим системам. Наибольшую опасность представляет гроза, буквально в считанные секунды способная испортить электронику при попадании молнии. С целью предотвращения подобных ситуаций рекомендовано применение комплекса «грозозащита», представляющего собой совокупность эффективных технических решений и мероприятий.

Содержание

Задачи, угрозы, последствия

Применение грозозащиты оправдано в случае необходимости защиты как всего комплекса видеонаблюдения, так и отдельных его элементов. Помимо блока питания и видеокамер в этом перечне нашлось место для видеорегистратора, линий питания и сервера. Каждое из перечисленных устройств может быть испорчено из-за перенапряжения, являющегося следствием удара молнии.

В качестве наиболее беззащитных узлов выступают камеры и иные устройства, расположенные на открытых участках. При наличии навеса, снабженного молниеприемником, можно не задумываться о дополнительных мерах безопасности. При этом не следует забывать о вероятности поражения молнией линий питания/транслирования сигнала.

В наши дни применяются методы, успешно противодействующие наводкам как в случае использования коаксиального кабеля, так и витой пары. Присутствие в кабеле высокого тока может ознаменоваться поломкой дорогостоящих камер и других устройств. Поражение кабеля молнией чревато прекращением функционирования видеорегистратора и/или видеокамер. Не исключена вероятность приостановления работы всего комплекса слежения (в т.ч. архива, в котором хранятся записи съемок).

На фото: Грозозащита коаксиальной сигнальной линии.

Грозозащита также призвана уберечь системный кабель от негативных последствий воздействия высокочастотным током, что типично для линий, расположенных рядом с трансформаторными распределительными станциями. Эффективна грозозащита и при перепадах напряжения. Помимо удара молнии такое явление может наблюдаться в момент выхода из строя одного из узлов системы.

Защиту размещенных снаружи устройств можно доверить специальному навесу. О стопроцентной гарантии речь в данном случае не идет (перед прямым попаданием молнии в кабель пасует любая защита). В качестве преследуемой цели выступает возможность снижения влияния электромагнитных наводок, наблюдаемых в период формирования грозовых разрядов.

Нюансы установки грозозащиты

Эффективное обустройство грозозащиты подразумевает соблюдение нескольких важных условий:

  • Качественно выполненные работы гарантируют безопасность всех составляющих системы видеонаблюдения. Заземляющую шину целесообразно прокладывать по наиболее короткой траектории, подбирая кабель максимального сечения.
  • Важно помнить, что заземление может гарантировать защиту лишь того порта, который находится в непосредственной близости от него. Данная особенность предполагает установку заземления у всех портов (многоканальное устройство).

Второй вариант предусматривает установку заземления непосредственно на видеорегистратор. Такой подход подразумевает прокладывание кабеля за стенами строения. К минусам данного способа может быть отнесена необходимость дополнительного заземления всех портов, к которым будет проложен кабель.

  • На этапе прокладывания наружных линий целесообразно задействовать экранированную разновидность провода. С одной стороны провода рекомендуется жесткое заземление, со второй – мягкое.
  • Отказ от заземления регистратора, подсоединенного к защищенному порту, может ознаменоваться появлением помех. В некоторых ситуациях фиксируется пропадание/отсутствие связи. В случае использования экранированной разновидности кабеля заземление принято устанавливать со стороны грозозащиты. Аналогичный метод применяется для оставшихся свободных кабелей.
  • Запрещено заземление корпуса видеорегистратора по оболочке экранированного провода. Допустимо подсоединение грозозащитного устройства в заранее созданном разрыве линии на минимальном расстоянии от элемента, нуждающегося в защите. Отметку о направлении подключения принято проставлять на верхней части прибора. Соединение клеммы заземления с заземляющим контуром входит в перечень обязательных к выполнению действий.

Восстановление работоспособности после скачка напряжения, влекущего за собой срабатывание защиты, предполагает необходимость замены плавких предохранителей.

На видео: Установка грозозащиты на аналоговую видеокамеру.

Витая пара: Особенности заземления

Поломки оборудования, связанные с мгновенными перепадами напряжения, в преобладающей части случаев объясняются неверным заземлением экранирующей оплетки кабеля. Точка заземления должна быть симметрична витой паре.

Обойтись без дополнительной аппаратуры не удастся. Помимо этого придется приобрести автоматический трансформатор, подключаемый к линии с витой парой. В случае задействования экранированного кабеля допустимо применение разъемов RJ 45 с одновременным припаиванием экрана на выходе трансформатора.

Грозозащита витой пары

Целесообразность установки экранированного провода в иных ситуациях представляется сомнительной ввиду отсутствия симметричных входных схем с отводами у преобладающей части устройств. Симметрирующий трансформатор призван защитить оплетку кабеля в случае отсутствия экранированных разъемов и выводов под заземление.

Полезные рекомендации

Комплексы грозозащиты принято размещать в коммутационных коробах, располагаемых неподалеку от камер видеонаблюдения. На этом этапе желательно убедиться в соответствии оборудования по грозозащите температурному режиму эксплуатации. Часто приборы, призванные защитить от грозы, помещают в термокожухи. Последние призваны оградить находящиеся вне пределов здания устройства от воздействия низких либо высоких температур. Устанавливаемые в помещениях экземпляры рекомендовано располагать рядом с защищенной аппаратурой.

Важно учесть, что некоторые разновидности оборудования рассчитаны на переменный ток, в то время как другие – на постоянный.

Устройства с функциями грозозащиты могут оберегать:

  • цепи питания (переменный/постоянный ток);
  • управление (в частности, камеры PTZ);
  • сигнальные линии (коаксиальный кабель/витая пара).

Попадание электрического разряда в камеру видеонаблюдения либо линию ее подсоединения повышает вероятность выхода из строя диспетчерского центрального пункта. С целью предотвращения подобных происшествий рекомендовано оснастить защитными приборами и камеру, и центральный процессор.

Сильная гроза аналоговым устройствам в большинстве случаев не страшна, чего нельзя сказать о системах видеонаблюдения IP. В качестве наиболее уязвимых к перепадам напряжения узлов выступают цепи комплекса. Обезопасить элементы от пагубного воздействия могут внутренние/наружные защитные системы.

Первый вариант базируется на ограничении напряжения импульсного типа. Внутренняя охранная система защищает устройства от наводок, появляющихся в период транслирования сигнала на внушительные расстояния. Актуальна внутренняя защита для следующего оборудования:

  • видеокамеры;
  • мониторы;
  • регистраторы;
  • сети Ethernet;
  • охранные системы;
  • сети подключения;
  • антенны.

Наружная защита специализируется на перехвате выпускаемого молнией заряда с целью его дальнейшего перенаправления в поверхность земли.

В случае IP оборудования в качестве узла грозозащиты выступает диодный мост, включающийся в разрыв кабеля (линии). Срабатывание диода наблюдается в случаях превышения установленного предела для показателя разницы между потенциалами, фиксируемыми на входе и выходе. После срабатывания грозозащитного устройства провода замыкаются. При правильном заземлении избыточный разряд уходит в землю.

Простейшая схема грозозащиты ip оборудования без POE питания

Импульсное перенапряжение – типичное явление в период грозы, объясняющее примерно 30% поломок оборудования IP, ориентированного на видеонаблюдение. Вследствие этого важно снабдить защитными устройствами все наружные видеокамеры. Нужна защита также сигнальным линиям и цепям питания. Модули грозозащиты целесообразно размещать в коммутационных коробах, устанавливаемых на минимальном расстоянии от камер видеонаблюдения.

Схема грозозащиты POE оборудования

Советы, позволяющие обзавестись эффективным грозозащитным комплексом

Разработка видеонаблюдения с учетом особенностей объекта – важный этап построения грозозащитного комплекса. Особое внимание необходимо уделить корректному заземлению как в самом здании, так и за его пределами. На этапе выбора модуля грозозащиты желательно учитывать особенности линий передачи сигнала и специфику камер видеонаблюдения.

Об эффективности грозозащитного модуля свидетельствует возможность непрерывной пассивной защиты по линии транслирования сигнала и активной защиты по линии питания. Отключение от линий устройств, находящихся под защитой, осуществляется в моменты возникновения импульсных перенапряжений. Последние могут быть обусловлены воздействием сильного электромагнитного поля либо молниевыми разрядами. Переход в рабочий режим осуществляется автоматически при условии достижения напряжением нормального значения.

Устойчивая работа устройства невозможна без заземления. Температурный режим работы довольно широк (). Для импульсного тока в линии в качестве допустимого определен предел в 100А.

На этапе выбора грозозащитного комплекса целесообразно отдавать предпочтение компактным образцам, подключение которых не сопряжено с возникновением проблем. Способные к самовосстановлению предохранители должны рассматриваться в качестве неоспоримого преимущества выбираемой системы. Не следует сбрасывать со счетов и степень эффективности защиты оборудования, предназначенного для осуществления съемок.

На видео: Грозозащита Ethernet для IP видеонаблюдения.

grozozaschita-dlya-vitoi-pary2.jpg

Гальваническая развязка для витой пары

Грозозащита, или гальваническая развязка – это защита от всевозможных импульсных скачков электричества, или броска статического напряжения.

Область применения, где необходима грозозащита (при передаче информационных сигналов по витой паре):

Содержание:

  • Принцип действия ↓
  • Установка ↓
  • Заземление и зануление ↓
  • Сравнение самодельных и фирменных грозозащит ↓
  • PPoE сети.
  • Локальные сети.
  • Ethernet сети.
  • Wi-fi сети.

Виды воздействия на сетевую аппаратуру:

  • электростатическое воздействие (связано с электростатическими полями до грозы, и грозовыми разрядами);
  • электромагнитное воздействие (индуктивное влияния молнии на кабель);
  • гальваническое воздействие (попадание токов молнии в заземление);
  • ток молнии (прямой удар молнии);

Гальваническая развязка необходима для разделения слаботочных (информационные каналы витой пары) и силовых цепей (сеть питания). Для питания коммуникационной аппаратуры используется сеть переменного напряжения 220В, в которых очень часто происходят скачки электричества, доходящие до несколько тысяч вольт. Это приводит к выводу из работы соответствующей подключенной аппаратуры.

Первопричиной броска статического напряжения являются молния, атмосферные осадки, а также недалеко расположенные высоковольтные кабели передачи электроэнергии (кабель питания лифта, электрического привода и т. п.). Все это ведет к понижению помехоустойчивости и пропускной способности канала. Поэтому имеет место использование дополнительных устройств для защиты оборудования.

grozozaschita-dlya-vitoi-pary.jpg

Принцип действия

Принцип работы любого грозозащитного оборудования заключается в отведении поражающего заряда на землю. Типичная схема (рис. №1) построена на основе диодного моста со специальным замыкающим диодом.

ris1.png
Рис. №1. Типовая схема защиты

При возникновении между линиями передачи разницы потенциалов 6-7 В, диод D11 замыкается и статическое напряжения спускается на землю. Также вместо диодов можно использовать газовые разрядники, варисторов или стабилитронов. Данную схему можно применить для защиты сетевых карт, switch-а и хабов в кабеле:

  • UTP
  • FTP
  • SFTP
  • SSTP

В процессе нормальной работы разность потенциалов между линиями относительно небольшая (близкая к нулю). Между корпусом и линиями также не должно быть напряжения. Диод D11 является сопрессором: он запирается при перенапряжении между линиями, и отпирается для следующего срабатывания. Таким образом, при достижении пороговой разности, ток протекает не между линиями, а через диод и заряд переходит на землю. Далее, работа сети продолжается в нормальном режиме до следующего разряда.

Замечания по подключению:

  1. Все схемы защиты, подключенные к портам (ПК, свитч) обязательно соединить между собой.
  2. У компьютеров на корпусе есть болт заземляющий. Но если сам корпус не заземлен, то при вставке вилки в розетку мы не соблюдаем полярность и делаем это не умышленно. Это ведет к наводке напряжения равное половине напряжения розетки (110 В). В этом случае заземлять грозозащиту на болт не рекомендуется. Это не спалит оборудование, а вот глюки в работе обеспечит.
  3. Найти «землю» и заземлить туда грозозащиту.
  4. Работают при длине кабеля более 100 м.
  5. Заменить диод сопрессор на варистор нельзя, так как возрастает ток утечки. Вызывает неработоспособность схемы.

Как и к любому оборудованию защиты, применяются требования к работе (данная спецификация приведена на примере грозозащиты кабеля Ethernet RJ45):

  1. Время реакции: <1нс
  2. Сопротивление кабеля, Ом: примерно 100.
  3. Скорость работы сети: 100-1000 Мбит/с
  4. Максимальное напряжение: 6-12 В.
  5. Максимальный ток: 5000 А.

Часто задают вопрос: можно заменить диод на стабилитрон. В целом да, но необходимо сделать следующую оговорку: все дело во времени срабатывания. При сильном перенапряжении срабатывание стабилитронов равно 25 нс. Слишком много для кое-какого оборудования.

Отсюда следствие – горение всего и вся. Время срабатывания диода лежит в пределах одной пикосекунды. Но так как время срабатывания варисторов идет с опозданием, но в пиковой части фронта, время «реакции» равно 5 нс. Вывод: можно, но осторожно. Смотрите техническую документацию.

Установка

При проектировании коммуникационных цепей встает вопрос о монтаже гроззащитного оборудования, так как кабели могут идти не только внутри помещения/цеха/ другого объекта, но и снаружи. Установка грозозащиты осуществляется на:

  1. Корпус установки.
  2. ДИН рейка.
  3. На кабеле по ходу прохождения сигнала.

Необходимо отметить, что защиту нужно устанавливать двухстороннюю. Это объясняется тем, что сопротивление кабеля в любом случае не равно нулю. Так как ток протекает по пути наименьшего сопротивления, то в данной ситуации он может поразить работающее оборудование с другой стороны кабеля.

Также необходимо отметить, что грозозащита вызывает затухание идущего по кабелю сигнала. Поэтому необходимо обращать внимание на технические характеристики устройства. При достаточной длине кабеля сигнал имеет свойство искажаться.

После установки защиты, исходя из опыта, возникают некоторые проблемы. Выше было указано, что нужно устанавливать двухстороннюю защиту, и также обязательно заземлить их. Неквалифицированные электрики часто заземляют одну сторону, а другую зануляют. Исходя из факторов таких, как «где» находится дом, от какой подстанции питается, откуда вообще идет «земля», необходимо померить разность потенциалов между землей и нулем. Очень часто это значение превышает порог срабатывание грозозащиты, что приводит к отключению оборудования.

Если после выше написанного сеть не заработала, сделайте следующее:

  1. Тщательней ищите источник помех (возможно, рядом проложен кабель 220 В).
  2. Имеет место проверить «землю». Для большей уверенности протяните кабель «земли» от электрощитка.
  3. Поставьте защиту с одной стороны (ВНИМАНИЕ: данный шаг ОЧЕНЬ аккуратно, МОЖЕТ ВЫГОРЕТЬ ВСЕ ОБОРУДОВАНИЕ).
  4. Измените тип грозозащиты.

Следует отметить, что грозозащита повышает надежность в разы, но не все 100%. Грозозащита может и сгореть. К этому обычно приводит маленькое время реакции на открытие диода, что исключает возможность мгновенно перенаправить заряд на «землю».

Заземление и зануление

Заземлить необходимо на заранее проверенную «землю». Это необходимо для того, чтобы заряд не скопился на корпусе детали. Нельзя заземлять на водопроводные трубы или трубы отопления, так как они обладают очень высоким сопротивлением (ток протекает по пути наименьшего сопротивления). Исходя их схемы защиты на примере фирменного нетпротекта (рис. №2) земля нужна для стекания заряда. В другом случае заряду некуда «деваться», и он может скопиться на корпусе оборудования, что приведет к поражению электрическим током любого человека.

Рис. №2. Нетпротект. Типовая схема

Зануление производить не желательно. Разница между «нулем» и «землей» в том, что ноль – это шина, которая служит для замыкания цепи и протекания тока (ее потенциал равен нулю). В то время как земля – это необходима для выведения накопившихся зарядов и защиты от статики. Зануление не оказывает положительного влияния на грозозащиту, а наоборот, повышает частоты ее срабатывания. Это ложные срабатывания. Соответственно, будут частые перерывы в работе сети (совет: зануление допускается в том случае, если нет возможности заземлить на настоящую «землю»).

Грозозащита не всегда спасает от бед с работой сетевого оборудования. Обрывания нуля, некачественная проведена земля, дешевое оборудование – все это приводит к перебою оборудования, временным и материальным затратам.

Сравнение самодельных и фирменных грозозащит

Для сравнения возьмем фирменную внешнюю грозозащиту (рис. №3) с HPoE ( high power over Ethernet). Степень защиты IP54.

Рис. №3. Внешняя грозозащита.

Обладает следующими преимуществами:

  1. Низкие потери сигнала.
  2. Работоспособность не теряется при попадании напряжения 220 В.
  3. Подавления помех.
  4. Высокая стойкость при отведении на землю большого тока (больше 5 КА).
  5. Поддерживают обе схемы организации дистанционного питания.

Спецификация устройства:

  1. Подключения идет через LSA-коннектор.
  2. Защищаются с 1 – 8 проводники.
  3. Потери в частотах с 5 – 95 МГЦ меньше 0,4 дБ.
  4. Затухание переходное равно при 90 МГц больше 30 дБ: 
    • Ограничение дифференцированного напряжения меньше ±7,5 В.
    • Время срабатывания меньше 10 нс.
    • Максимальное напряжение переменного тока 250, постоянного 350.
    • Отводимый ток меньше 5000 А.

Данное устройство самодельное, и по внешнему виду доверия не вызывает (рис. 4).

Рис. 4. Самодельное устройство

Данное устройство является гальванической развязкой между сетевой картой ПК и свитчем. С основными задачами справляется: отводит накопившееся заряды, но с прямым попаданием молнии не справится, так же как и не справится с пробоем напряжения в 220 В. Можно использовать как временную защиту, которую в скором времени заменят. Единственный плюс – цена (совет: хорошая вещь и стоит хорошо).

В конце хотелось бы отметить, что говоря о защите любого устройства, то ни одно специальное оборудование не защитит вашу сеть, а лишь минимизирует потери.

b9705be71f054f4f8e319503cd0132c3.jpegОборудование Ubiquiti , пожалуй, наиболее распространенное и доступное решение радиодоступа в России. О проектировании каналов на этом оборудовании написано уже многое, есть даже альтернативные линейки программного обеспечения — однако не так широко, как хотелось бы, освещена тема заземления. А ведь при некорректном заземлении даже самая правильно спроектированная сеть принесет лишь разочарования и убытки. Сегодня наш материал как раз о приземленном, а именно о заземлении. Благо, к нам прибыла новая продукция Ubiquiti — всепогодная грозозащита. Итак, мы рады представить всепогодную гигабитную грозозащиту ETH-SP.c27d1d5a1bf24f909fca1628a56effe3.png Устройство компактно и может крепиться к мачте той же стяжкой, что и активное оборудование:705932f19e614b07a9793c6bc319274d.jpg Контакт заземления производитель рекомендует прикручивать прямо в мачту (он не запрещает прикрутить кабель с обычной клеммой, однако винт с гайкой для такого крепления даже не положили в коробку):e7288cb8dca44b1da9ce9029251cb802.png Внутреннее устройство системы довольно простое: экраны кабеля подключены к контакту заземления, защита от перенапряжения реализуется разрядниками — причем они установлены для каждой линии, что позволяет использовать как любую из допустимых по 802.3af/at схем питания, так и пассивное PoE, применяемое на «млaдших» устройствах Ubiquiti.7a477a5bfe454cf9a464cb3dc5545512.png Установленные в устройстве разрядники позволяют осуществить отсечку импульсов напряжения выше номинала срабатывания, например, при близком разряде молнии. Ранее, при отсутствии всепогодных грозозащит, рекомендовалась следующая схема подключения:64ed697415c64f52b89cdb0c1ee6bb67.jpg Данная схема обеспечивает единую точку заземления и защиту кабеля от наведенных импульсов. Однако сейчас мы можем предложить более надежную схему, с использованием двух грозозащит:

При такой схеме в десятки раз снижается длина кабельного спуска до ближайшей точки заземления и, соответственно, улучшаются условия отвода перенапряжения. По сути, установка двух грозозащит в такой конфигурации эмулирует устройство с металлическим корпусом. Так как заземление оборудования теперь происходит в двух точках (мачта и шина заземления внизу), при инсталляции по возможности проверяется разница потенциалов между точками 1 и 2. Для проверки используется кабель не менее 18 AWG (0,82 кв. мм). Мультиметр (лучше использовать true RMS) должен показывать разницу потенциалов менее 10 mV DC и менее 300mV АС напряжения, сопротивление менее 5 Ом. При бóльших значениях возможны повреждения вследствие ESD (ElectroStatic Discharge — необязательно при грозе), что является негарантийным случаем. В случае превышения данных значений рекомендуется проверить шины заземления зданий/сооружений. Для соединения устройств используйте качественную медную витую пару и коннекторы. Для соединения экранированных кабелей рекомендуются к использованию коннекторы «с ушком». Обратите внимание, что производитель требует использования только экранированных кабелей и подключения экрана на протяжении всей трассы от устройства. Таким образом, применение грозозащит, осуществляющих разрыв экрана, является недопустимым с точки зрения производителя и невозможности осуществления гарантийного ремонта: (цитата из Quick Start Guide для оборудования Ubiquiti NanoStation M, раздел Warranty Conditions — доступен по адресу http://dl.ubnt.com/guides/NanoStation_M/NanoStation_M_Loco_M_QSG.pdf на сайте производителя). Типичная схема грозозащиты с разрывом экрана — прямое нарушение рекомендаций производителя:

Выводы:
  • Компактная и недорогая всепогодная грозозащита Ubiquiti может эффективно применятся для оборудования как с Gigabit Ethernet, так и с Fast Ethernet портом;
  • При установке двух грозозащит возникает схема с двумя защитными заземлениями, требующая эквивалентности их потенциалов;
  • Применение экранированного кабеля и металлизированных разъемов обязательно при любой схеме заземления.

И в завершение: стоимость новой грозозащиты Ubiquiti в CompTek — 12 долларов США.Используемые источники:

  • https://bezopasnik.info/%d1%83%d1%81%d1%82%d1%80%d0%be%d0%b9%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%be-%d0%b3%d1%80%d0%be%d0%b7%d0%be%d0%b7%d0%b0%d1%89%d0%b8%d1%82%d1%8b-%d0%b4%d0%bb%d1%8f-%d1%81%d0%b8%d1%81%d1%82%d0%b5%d0%bc%d1%8b-%d0%b2/
  • https://hqsignal.ru/sredstva/grozozashhita-dlya-vitoj-pary.html
  • https://habr.com/post/248531/

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации