В.Андрианов, главный инженер компании "ЭТКИС"

Применение устройств защиты систем видеонаблюдения

За последние годы резко возросло количество повреждений систем видеонаблюдения вызванных воздействием посторонних опасных импульсных помех и перенапряжений. Особенно часто выходят из строя системы, использующие наружные камеры наблюдения и соответственно, имеющие воздушные кабели связи. Основные причины, которые могут привести к выходу из строя систем видеонаблюдения, приведены в статье «Основные причины выхода из строя оборудования видеонаблюдения».

Несмотря на это, не эксплуатационные, не монтажные организации по-прежнему не имеют четкого представления о путях решения данной проблемы и тратят значительные средства на приобретение различного оборудования защиты, изготавливаемого многочисленными производителями, не анализируя при этом, в каких условиях оно будет работать. И, естественно, не всегда добиваются желаемого результата.

Как показывает практика, наиболее опасными по степени влияния на оборудование видеонаблюдения являются так называемые импульсные помехи и перенапряжения в сигнальных цепях и питания:

– импульсные высоковольтные напряжения, возникающие при грозовых разрядах (в Рекомендации К.20 не рассматриваются случаи прямого попадания молнии в линейно-кабельные сооружения);

– кратковременные переменные напряжения, возникающие при коротких замыканиях в ЛЭП или контактных сетях электрифицированного транспорта;

– перенапряжения и провалы напряжения в сети питания.

Перечисленные помехи характеризуются столь высокими уровнями, что их воздействие может привести к выходу из строя незащищенного видеооборудования.

Любая система видеонаблюдения, даже простейшая, содержит передающее видеооборудование (видеокамеру), линию связи (коаксиальный кабель, витую пару), приемное видеооборудование (в простейшем случае монитор), а также источники питания передающего и приемного видеооборудования. Рассмотрим простейший случай системы видеонаблюдения, содержащей видеокамеру, линию связи (коаксиальный кабель или витую пару) и монитор.

Общие требования к электрической защите

Стойкость к импульсным помехам и перенапряжениям оборудования видеонаблюдения может быть повышена путем установки дополнительной электрической защиты по напряжению и по току, в кроссовом и распределительном кабельном оборудовании (шкафы, коробки, кабельные ящики) и непосредственно вх/вых. наружной камеры. Защита должна отвечать следующим общим требованиям:

– обеспечивать требуемые для защищаемого оборудования уровни ограничения помех;

– вносить минимальные искажения при передаче рабочих сигналов;

– выдерживать (с требуемым качеством функционирования в соответствии с нормативно-технической документацией) воздействие помех;

– обеспечивать надежность, безопасность и удобство пользования. Обеспечение требуемого снижения уровней помех достигается за счет ограничения амплитуд перенапряжений и избыточных токов с помощью специальных элементов защиты:

– для защиты от высоковольтных импульсных помех используются разрядники, варисторы, ограничительные диоды (супрессоры);

– для защиты по току используются самовосстанавливающиеся элементы многократного действия (Polyswitch), которые имеют малое сопротивление около 4 Ом.

В зависимости от требуемого снижения уровней высоковольтных импульсных помех защита может содержать одну и более ступеней, в основе защитного действия которых лежит принцип отвода тока помехи на «землю», что предъявляет повышенные требования к качеству заземления оборудования.

В общем случае выпускаемые устройства защиты можно разделить на три вида по исполнению:

а) 3-точечная защита, представляющая собой трехполюсный газонаполненный разрядник (рис. 1), содержит только одну (грубую) ступень защиты от импульсных высоковольтных перенапряжений. Таким образом после прохождения через разрядник потенциал в линии ограничивается на уровне потенциала пробоя, который обычно составляет ~ 350 В для коротких импульсов; для более длительных процессов (более 100 нс) напряжение пробоя 90 В.

б) 5-точечная защита (комплексная), представляющая собой пятиполюсники с различными по сложности схемотехническими решениями на различной элементной базе (рис. 2 и 3), содержит ступень защиты от опасных токов и одну (грубую) или две (грубую и тонкую) ступени защиты от перенапряжений (см. рис. 3). Обычно вторая ступень строится (рис. 3) на супрессорах. На них происходит дальнейшее ограничение напряжения с 350 В до 7 В (в сигнальных цепях), пропускаемая мощность составляет до 1,5 кВт. Если в системах видеонаблюдения применяется совмещенная подача видеосигнала и питающего напряжения, то супрессоры выбираются в зависимости от питающего напряжения (см. рис. 4). Во многих случаях этого уже достаточно для защиты видеоаппаратуры.

Очень важной характеристикой защитных устройств является время срабатывания всей системы, т.е. минимальный интервал, в течение которого фронт опасного напряжения будет полностью погашен. В реальности эта величина составляет порядка десятка наносекунд (нс). Большее быстродействие для длинных линий (более 10 м) не актуально, так как линия имеет индуктивность, и за время прохождения тока в линии импульс удлиняется.

Примерная схема защиты приведена на рис. 4

Перечень защитных элементов с указанием их параметров, которые применяются в системах видеонаблюдения, приведены на сайте в разделе

«О продукции / Устройства защиты систем видеонаблюдения типа ЗСВ».

Примечание

1. Всякое защитное устройство предназначено для защиты от какого-то конкретного воздействия, имеющего конкретные параметры.

2. Любая защита (впрочем, как и любая безопасность) носит всегда некий вероятностный характер, это – всегда компромисс. Установив защиту от опасных напряжений сигнальных линий, защиту линий питания, организовав корректное заземление, мы вовсе не застраховали на 100% свою систему от возможных бед.

3. От прямого попадания молнии в объект не спасет ничего. Это уже относится к действиям стихии непреодолимой силы.