Jedną z podstawowych przyczyn uszkodzeń urządzeń rozbudowanych systemów telewizyjnych są doziemne wyładowania piorunowe. Są one szczególnie groźne dla kamer rozmieszczonych w eksponowanych miejscach na dachach i ścianach obiektów budowlanych lub obok tych obiektów np. na wysokich wspornikach lub masztach. Zagrożone są również urządzenia elektroniczne w pomieszczeniach wewnątrz obiektu, w których prowadzona jest obserwacja i nagrywanie zdarzeń.

Stworzenie warunków zapewniających bezawaryjne działanie urządzeń systemów telewizyjnych wymaga zastosowania w instalacji elektrycznej oraz w obwodach przesyłu sygnałów urządzeń ograniczających przepięcia SPD (ang. Surge Protective Device).

Poziomy odporności udarowej urządzeń

Prosty system sieci telewizyjnej składa się z monitora, magnetowidu i krosownicy wizyjnej, od której odchodzą kable koncentryczne do poszczególnych kamer. Dodatkowo do kamer, mogą być doprowadzone napięcia zasilające i sterujące.
W takim systemie SPD powinny być tak dobrane i rozmieszczone, aby ograniczały przepięcia do poziomów leżących poniżej poziomów odporności udarowej przyłączy zasilania i sygnałowych chronionych urządzeń.
Podstawowe informacje o zalecanych poziomach odporności udarowej urządzeń systemu telewizyjnego zestawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Zalecane poziomy odporności sprzętu zgodnie z normą PN-EN 55103-1 [1]

Rodzaj przyłącza		Środowisko mieszkalne, handlowe, lekko przemysłowe	Środowisko silnie uprzemysłowione
Sygnałowe i sterowania	EFT/B	0,5 kV (asymetryczny)	1,0 kV (asymetryczny)
Zasilania prądem stałym	EFT/B	0,5 kV (asymetryczny)	2,0 kV (asymetryczny)
Zasilania prądem przemiennym	EFT/B	1,0 kV (asymetryczny)	2,0 kV (asymetryczny)
	Udary	1,0 kV (asymetryczny)
0,5 kV (różnicowy)	2,0 kV (asymetryczny)
Uziemienia funkcjonalnego	EFT/B	0,5 kV (asymetryczny)	2,0 kV (asymetryczny)
EFT/B - szybkie elektryczne stany przejściowe [2] Udary – udar napięciowo-prądowy 1,2/50-8/20 [3].

Ograniczanie przepięć w instalacji elektrycznej

W typowym obiekcie budowlanym posiadającym instalację piorunochronną należy, do ograniczania zagrożeń stwarzanych przez rozpływający się prąd piorunowy, w instalacji elektrycznej zasilającej urządzenia systemu telewizyjnego zainstalować (rys.1) dwu- lub trójstopniowy system urządzeń ograniczających przepięcia.

W takim systemie układ SPD typu 1, umieszczany najczęściej w złączu lub w rozdzielnicy głównej, ogranicza udary do jednego z wybranych poziomów (2500 V lub 4000 V). Ochronę uzupełnia układ SPD typu 2 zainstalowany np. w tablicy rozdzielczej, z której zasilane są urządzenia systemu telewizyjnego.
Urządzenia systemów telewizyjnych są również instalowane w niewielkich obiektach budowlanych np. w portierniach, obiektach straży przemysłowej. W takich przypadkach należy zastosować układy SPD typu 1 (rys. 2) o niskich napięciowych poziomach ochrony (ok. 1500 V).

W przypadku kilkudziesięciometrowej odległości tablicą rozdzielczą z SPD typu 1 a pomieszczeniem z urządzeniami wskazane jest zastosowanie dodatkowych SPD typu 3 (rys. 3).
W obiektach, w których występuje tylko zagrożenie stwarzane przez przepięcia atmosferyczne indukowane lub przepięcia wewnętrzne (obiekty bez urządzenia piorunochronnego, zasilane długimi podejściami kablowymi) można zastosować tylko SPD typu 2 i 3.

Ograniczanie przepięć dochodzących do portów sygnałowych

W systemie sieci telewizyjnej kamery mogą być rozmieszczone:
• wewnątrz budynku,
• na dachu lub ścianach zewnętrznych obiektu,
• na zewnątrz obiektu na słupach metalowych lub wykonanych z materiałów nieprzewodzących.

Do każdej z kamer najczęściej doprowadzany jest:
• kabel koncentryczny do przesyłu sygnałów wizyjnych,
• kabel 4-ro przewodowy (np. skrętka dwu-parowa) wykorzystywany do zasilania prądem stałym lub przemiennym najczęściej o napięciu 12 V lub 24 V sterującego ogniskową obiektywu oraz układem umożliwiającym zmiany kierunku obserwacji,
• przewody napięcia zasilającego 220V.

W większości niezbyt rozległych systemów sieci telewizyjnej napięcie zasilające 220 V najczęściej doprowadzane jest do kamer z jednego źródła.
W takim przypadku ograniczniki przepięć należy zastosować w liniach sygnałowych, sterujących i zasilających dochodzących do pomieszczenia z urządzeniami systemu oraz do tych kamer, które znajdują się na zewnątrz budynku lub w znacznej odległości od tego pomieszczenia. Przykładowe rozmieszczenie urządzeń ograniczających przepięcia w takim systemie przedstawiono na rys. 4.

Wśród zaleceń technicznych producentów i instalatorów systemów istotna jest informacja dotycząca uziemiania ekranów kabli koncentrycznych. Najczęściej zalecane jest uziemianie ekranów kabli koncentrycznych tylko i wyłącznie w jednym miejscu, przy centrali systemu.
Niespełnienie tego warunku może w niektórych przypadkach spowodować pogorszenie jakości pracy systemu, które jest powodowane przez pasożytnicze prądy wyrównawcze, płynące w ekranach kabli koncentrycznych przy minimalnych nawet różnicach potencjałów pomiędzy uziomami. Spełnienie powyższego warunku wymaga zastosowania SPD, w którym ekran z lokalnym systemem wyrównawczym połączony jest przez iskiernik (rys. 5).
Do ograniczania przepięć w systemach sterowania ogniskową obiektywu lub zmianami kierunku obserwacji można zastosować układy składające się z odgromników gazowanych oraz diod zabezpieczających lub warystorów.
W zależności od występującego zagrożenia należy dobierać układy zapewniające ochronę przed działaniem części prądu piorunowego lub przepięć atmosferycznych indukowanych (rys. 6)
Przykładowe rozwiązanie kompleksowego systemu ograniczania przepięć w liniach zasilających i sygnałowych dochodzących do kamery na maszcie oraz liniach sygnałowych (kablach koncentrycznych) przestawiono na rys. 7.

Ochrona odgromowa kamer

W takim systemie szczególnie groźne są bezpośrednie uderzenie piorunu w kamery telewizyjne. Bez zastosowania odpowiednich środków ochronnych, nastąpi zniszczenie kamery oraz uszkodzenie całego systemu.
Analizując zagrożenie piorunowe należy określić przestrzeń chronioną tworzoną przez obiekt i sprawdzić czy kamera znajduje się w tej strefie oraz wyznaczyć dopuszczalny odstęp izolacyjny w do najbliższego elementu instalacji piorunochronnej i zamontować kamerę w dalszej odległości (s > w).
Przykładowe rozwiązanie zewnętrznej ochrony odgromowej kamer zestawiono w tabeli 2.
Na przedstawionych rysunkach zaznaczono miejsca instalowania urządzeń ograniczających przepięcia.
System uziomowy obiektu może być dodatkowo uzupełniony o uziom lokalny (np. pionowy o długości 2,5 m lub poziomy o długości 5 m), tworzony przy słupie na którym zamontowana jest kamera. Dodatkowy uziom jest wskazany w przypadku dużej rezystywności gruntu i znacznych odległości pomiędzy kamerą i obiektami. W takich przypadkach zaleca się układanie przewodów dochodzących do kamer w metalowych kanałach lub rurkach.

Podsumowanie

Ochrona odgromowa urządzeń systemu telewizji dozorowej wymaga:
• ograniczania prądów i napięć udarowych w instalacji elektrycznej i liniach przesyłu sygnałów,
• zapewnienia ochrony kamer przed bezpośrednim wyładowaniem piorunowym.
Tylko takie kompleksowe potraktowanie zagadnienia ochrony odgromowej i przepięciowej może zapewnić bezawaryjne działania urządzeń i systemów telewizji dozorowej.

Literatura

1. PN-EN 55103-2, Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC). Profesjonalne urządzenia akustyczne, wizyjne, audiowizualne i sterowania oświetleniem estradowym.
2. PN-EN 61000-4-4, Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC). Metody badań i pomiarów. Badania odporności na serie szybkich zakłóceń impulsowych. Podstawowa publikacja EMC
3. PN-EN 61000-4-5, Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC). Metody badań i pomiarów. Badania odporności na udary
4. Materiały informacyjne firmy DEHN.

Andrzej Sowa

---