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​电缆保护和过滤

业主卡 2019-09-29 124人围观 ,发现0个评论

电缆保护和过滤

可采取一些能使对电缆损害最小的预防措施,有一种对电缆整体性保护的附加物,比如用作为电缆盔甲的外护套。也需要保护电缆对不同感应干扰源的敏感性。

有一些规则,包含对不同种类(译编者注:不同种类指不同电压等级、电源线或信号线、直流或交流、不同速率和频率的信号线、模拟信号或数字信号)电缆的分隔、和对电涌干扰、对无线电频率

干扰(RFI)、以及对电磁干扰(EMI)有敏感性的电缆的隔离。所以必须要采取好的措施来确保已完成的敷线系统的干净(译编者注:干净指几乎不受或很少受干扰),及对易被损坏的线缆连接部的机械保护。我们能简略地看一下这些技术。

电缆保护技术

在这点上,我们只希望确认电缆保护技术或者外壳保护技术的最普通形式。可参考6.1节,它包括线缆安装的信息,并附加上线缆固定和间隔要求的数据。

钢导管

标准尺寸为直径20mm或25mm,它有较大的强度、防水,机械地接续,具有电气接地的连续,不易燃。钢管系统的缺点是它们内部自身形成的收缩,易受腐蚀。

非金属导管(PVC)

标准尺寸为直径20mm和25mm直。这些系统对水、酸、碱金属和氧化剂或者在混凝土和石膏中的化学成分引起的腐蚀有较高的抵抗力。它们在尺寸上是稳定的,不易老化,不易燃,并且有较高的耐电击电压,但是抗切割力较差。

电线护套管(PVC)

标准尺寸是:16 × 12.5,16× 16,20 × 10,25 x 12.5,25 ×16,38 × 16,38 × 25,38 × 38(单位为mm),优点是电线护套管不像导管,它比较适用于已存在的电缆系统,而无需把它们断开就能敷设上去。其它的优点和缺点同PVC导管相似。

尽管获得电线护套管也是可能的,但是它们很少用于门禁控制系统的信号和通信上的配线,而往往被用于保护工业区中的电源电缆。铝制管

标准尺寸是直径12mm,这些系统是干净的,并具良好抗腐蚀和收缩的功能,但是它们对切割的抵抗力很低。

线槽

线槽用来提高楼宇内电缆的保护级别。它们有许多规格尺寸可选用,但是往往不会被用于封装式电缆,除非在线缆敷设的最终阶段,其需要被隐蔽起来。

过滤

使用的线缆、线缆连接和终止的方式都将对抑制某种形式的电气干扰的阻抗力产生影响。在6.3节中,将讨论到包括互连电缆的系统器件的连结和测试,我们将谈及某些干扰如何通过屏蔽电缆和单点接地方法来抑制。然而,有许多网络受影响的形式,可以试一试以不同的技术来消除这些影响的效果。

雷击闪电和电压电涌

所有进入或者离开建筑楼的交流电源线,目的在引导闪电和开关转换引发的电压波动和过电压干扰进入电子设备和电子系统。由于这些大横截面积的电缆,使得大电流和高电压电涌只有最小的衰减就进入到电子系统。

通过安装并联在交流主干进线上的电压波动保护设备,可以减少电涌和过电压到一个可以接受的水平。这些保护设备可适用于单相系统,也可适用于多相系统,即使网络中不同点的各个器件是由各电源支线供电的,但门禁控制系统都是由同相位来供电的。现代电子安全系统要求可靠和无中断的运行,因此雷击闪电引发的电涌和过压进入到电子设备的影响都将引起系统错误动作或者破坏控制处理部件。电涌保护设备能够自动地运行并自动复位,所以手复位操作是不需要的。

闪电和电压波动的影响会使得数据遭破坏或被抹除,也会造成设备的损坏。闪电造成的问题较易于理解与被确定。而电压电涌主要是静电释放、电感应负载和高压电网切换的影响。比如电梯、复印机、荧光灯、自动售货机、计算机、打印机等等设备都会造成电子设备在运行时瞬间和缓慢的性能恶化。实际上,在一天中对普通的交流(AC)电源和通信线路,电涌会发生多次,因此采取措施来避免它们的破坏是十分重要的。目前,日益增多的公司其运行常依赖于计算机和电子安全系统,而上述设备和系统非常易受各种干扰的攻击,所以上述问题就变得十分明显和迫切。

不间断电源不能保护敏感的设备免受瞬时影响,而这些设备

(UPS)自身也需要保护。

有许多一般措施可以被实施来克服由于电涌而引起的问题0在变压器的次级增加电涌防止器;

0避免外部配线

0连结所有的钢导管到一个有效的接地点;

0提供一个独立的场地和高规格标准的绝缘接地装置到主干供电系统变压器;

。增加对供调制解调器电话线插槽的独特保护。

《BS6651:1992,建筑结构防雷闪电保护》在附录C中阐述此问题,它增加了标准的范围,包括对设备保护的指导,这些都是我们感兴趣的,并且也给出对风险级别评估的建议。它推荐了保护的方式和保护设备的方案选择。附录也考虑到雷击对建筑物外部电源线缆和数据馈线的影响,以及在靠近这些电缆的地方雷击又可能造成怎样的影响。附录也提到在建筑物外敷设1000m电缆的问题。

事实上,在建筑中有三个区域要有不同的保护需要:A类 插座出口的负载端

B类 主电源的分布式配电系统;C类 配电板的进电端。

表4.4 BS6651,电涌电压/电流保护等级

image.png表4.4 BS6651,电涌电压/电流保护等级

当插座出口与配电板太近时,A类可能不适用,在此情况下应使用B类保护设备。

由BS6651定义的电涌电压/电流保护等级见表4.4,这被保护的等级根据于在电弧动力系统的不同地点和高系统曝露的区域。系统曝露受多种因素的影响,比如地理位置及电压雷击会造成的破坏,及其损伤程度。

B56651要求,所有电讯和数据通信设备必须承受在C类中定义的那些电涌。例如,对高风险系统曝露,要10kA的峰值电流。但是对中等风险曝露区域,将会减少到5kA,因为电源线缆和信号线缆的电特性是不同的,进入信号电缆中的电涌不能被减弱,而以同样方式进入电源线电涌会被衰减。明显地,正是这些必须承担这些峰值冲击的电涌保护器确保设备能继续运行,但是它自己必须经受得住瞬时的电压变化和由此产生的电流变化,而只允许不会造成任何设备破坏的电涌残剩部分通过。

电涌的剩余部分也称为“允许通行电压”。大多数的电子设备将可承受在1250V左右的主干电源的瞬时电涌冲击,而设备界面合理的”允许通过电压”安全极限在900V以下。明显地,“允许通过电压”越是靠近设备需要的供给电压,则设备被保护得越好。

电源保护系统

有其范围从基于三级区域保护策略(自电源和通信线进入建筑物的开始)的电涌保护系统,到特别敏感设备的特殊保护装置。这些系统的核心是分配电涌保护器,这些电涌保护器被安装在建筑物的电缆进入口,或在屋内每楼层的分配点。也有一些设备集成了电源和现代保护技术于一体。我们可以说以保险丝形式的瞬时抑制器可以防止由于瞬时现象引起的电压、电流和频率的失真。如果这些设备被就地接人到控制设备,以取代标准的、接入进入建筑物电源线的瞬时电涌保护器,那么电源干扰和由此带来的破坏问题可以消除。

数据线保护

因为门禁控制系统工程师越来越涉及远程信号发送和数据传输,所以可以看到,数据保护要求与电源线保护要求是有所不同的。标准的复合电涌保护设备通常不是专为高带宽数据传输和重要的电涌导流能力而设计的。还有,为低箱位电压和精确的阻抗匹配的需要也会使电路设计特别困难。当指定需要高速数据传输时,则更是这样。

然而,专业的保护器是为通信应用和调制解调器而生产,否则这些设备会由于高瞬时现象而严重受损,甚至被毁灭。到现在为止,从电话线输出插座口到调制解调器需要配置独特的保护器,数据通过建筑物间的网络进行传输则需要使用其它的保护设备。除在电源线上的瞬时现象外,还有两种类型的干扰会对电子门禁控制系统带来问题,也就是RFI和EMI无线电频率干扰(RFI)和电磁干扰(EMI)

RFI和EMI二者的影响是电流流动失真,尤其在数据中心(DC)

会导致系统崩溃或数据被消除。这是因为当万一某设备,如微处理器,指令脉冲出现时,会发生脉冲失真(变形),RFI和EMI的引起原因是有所不同的,但其本质是:oRFI:由发射器、增强的民用(CB)无线电波和放电闪电引起。

低空飞行的航行器和强雷达也能造成此问题;OEMI:由作为主干电源干扰产生的发射性电磁能量。其来源包括焊接工具、发动机的开启和停止、空调、及任何包含发动机和荧光灯的装置。

尽管电子设备的制造厂商已在源头处对它们产品采取了抑制措施来抵抗干扰,但是对电子门禁控制系统的安装者来说,还可以采取额外的和一定的措施,这些措施是:

0控制设备使用干扰抑制器或稳定器来对电源进行过滤

。使用接地导线或屏蔽电缆进行掩蔽和屏蔽(a);

0良好的连接和接地,使设备通过金属物品屏蔽,并且无线发射的能量由此传导到大地接地点

0信号线和通信线的次级过滤;

0与建筑物中的其它线缆敷设隔离(b)

(a)掩蔽和屏蔽本质上是指在管道和金属构件中,系统线缆的封闭部件,并由该封闭的金属体将由天空发射的能量引入大地。掩蔽通过使用电缆中的编织物来实现,该编织物可视作为接到大地的优良的金属接地网

(b)隔离是为数据电缆选用独特的通路,以确保谐波电流,特别是电源配线不能被引入到信号电缆和通信电缆。那些门禁控制系统电缆走线不能与电源线敷设靠得太近,或者和它们相互平行,而是应以直角穿越,或被穿敷在接地钢管内。

作为对过滤的总览,实际上我们可以说这是一个巨大而又复杂的课题,因为在所有安防电子系统里,数据和通信网络以及电子器件线路的使用正日趋增加。

同样地,在多数建筑物中存在着许多不同的电压和频率,因此电路保护和过滤已经并且将会变得更为必要。所以在所有的设备安装工作中,要采取的重要步骤必须包括:0控制面板和所有相互连结配线的屏蔽;

0正确接地和熔丝保护;

0合适的过滤保护;

。免受雷击保护。

当建筑物之间需要作长距离连结时,可考虑选择光纤,来避免雷击损害、电磁干扰的风险,避免由带电导线产生的发散的电磁场噪声。

光纤以及相关的技术已经在4.5节中作过讨论。

在本章节还须认识一下电磁兼容性(EMC)规程,因为电磁干扰能使任何敏感的电子产品设备发生故障。我们会注意到在许多我们感兴趣的产品上有使用CE标志。

EMC规程和CE标志

这个规程与所有类型的电子产品有关,包括门禁控制和安全防范类产品。EMC规程的公布是来确信在欧洲联盟或者在其它国家出售的电子产品不会引起过量的电磁干扰或不适当地被它影响。实

际上,每个电气系统在一定程度上会像一个无线电台,因为每根金属连线或者金属连接条在效果上都类似于能够发射或接收的天线。

多年来,在军用装置中发射控制已成为常规,但是由于一般用途的电子装置使用的巨大扩展,使得对干扰发射的限制变得非常必要。也有必要控制电子装置本身对外部干扰源的敏感性。

电磁兼容性(EMC)是通过控制电子系统的设计和制造来实现的,首先限制它们的假信号的发射,其次是它们对无线电信号干扰的抑制。EMC也包含设备对在系统电源供电中加上静态直流(DC)

电荷的尖峰脉冲的敏感性。

这种干扰归咎于任何电磁干扰或电磁现象,这将可能降低设备、控制装置或系统的操作性能。干扰能够以电磁噪声的形式,这种电磁噪声是一种信号、或者是以自身传播方式的一种变化,由于这种电磁噪声促成了设备引起故障

在多数电子产品中关于干扰我们感兴趣的最重要的产品是微处理器。厂商提供的CE标志(图4.9)用来表示这个产品符合特定的欧洲规定。在门禁控制系统中标志,表示与欧洲EMC规程一致。它们可在设备自身、外包装上、安装说明书上或者产品的合格证书上被看到。

对任何具有有此标志的产品,厂商必须发布一个所售的设备与规定一致的声明,并宣称与规定相符合。必须提供给任何有需求的用户。此外,产品的厂商必须能够给出符合规定的证据-这通常以测试报告的形式给出。具有发射器/接收器特性,比如带微波技术的,任何门禁控制系统的产品必须要经过正式认可的测试机构的测试。对规定要求被认可前,该报告必须通过无线电通信协会的验证。对其它类产品,厂商可在生产点进行室内测试来作自身保证。

在这些实例中,这类产品具有CE0192标记。

image.png图4.9CE标志

图4.9CE标志

在本章我们已经看到了一个门禁控制系统的系统能力变化可从单个的、或者简单的、低安全性的对讲单元一直到一个真正的、全分布式的、由中央PC机控制的智能网络。后者还可能扩展到对报警事件的处理、用户注册和点名报告,并提供必要的管理和安全信息。

一个被确定的网络,在线缆敷设、网络保护和过滤上,会对其有一定的影响。工程师必须建立真正被需要的系统所需要的,并且要认识到随着网络发展会变得越来越复杂,需要有更多的人来对安装工程进行监视,这些人不仅包括用户代表,而且还要有建筑师、设备和辅助装置的厂方人员,再加上专职安全人员。

讨论必须包含有所有的方面和不可预测性事件,否则以整体来看,系统是不可能令人满意的。


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