Ochrana proti prepätiu v IP kamerovom systéme podľa normy ČSN EN 62305

Údery blesku do budov a inžinierskych sietí predstavujú nebezpečenstvo pre ľudí, inžinierske siete, budovy a ich obsah. Tieto riziká si vyžadujú zavedenie súboru ochranných opatrení. Problematikou ochrany pred bleskom sa komplexne zaoberá súbor noriem EN 62305-1 až 4. Okrem mnohých iných oblastí obsahuje aj dôležité odporúčania pre ochranu telekomunikačných vedení. V našich aplikáciách ide o ochranu dátových vedení UTP/FTP, napájacích zdrojov kamier a zariadení na ukladanie dát.

Základom ochrany pred poškodením bleskom je výpočet rizika poškodenia podľa normy EN 62305-2. Na základe posúdenia rizika sa budova zaradí do jednej zo štyroch tried ochrany pred bleskom.

Typické zaradenie budov do tried:

• LPL I – nemocnice, banky, vodárne, elektrárne vrátane jadrových elektrární, sklady výbušnín.
• LPL II – školy, supermarkety, sklady zbraní, katedrály, vysielače GSM.
• LPL III – rodinné domy, poľnohospodárske stavby
• LPL IV – budovy bez osôb a vnútorného vybavenia, budovy iba s vysokonapäťovou elektroinštaláciou

Skratka LPL znamená „Lightning Protection Level“ (úroveň ochrany pred bleskom), ktorá musí zodpovedať vyhotoveniu LPS „Lightning Protection System“ (systém ochrany pred bleskom).

Na základe zaradenia budovy do triedy sa určí, ako musí byť dimenzovaná ochrana budovy pred bleskom. Najmä v aplikáciách typických pre naše objekty je potrebné zabezpečiť, aby bol chránený systém inštalovaný v rámci LPZ 1 alebo vyššej (EN 62305-1, odsek 8.4.2). Toho je možné dosiahnuť inštaláciou spínačov, PLC a IO modulov do oceľových rozvádzačov radov OH4320, OH6425, OH8625. Samotný rozvádzač môže byť inštalovaný v zóne LPZ0B.

Pre ľahšie pochopenie tohto textu sú nižšie opísané najtypickejšie spôsoby inštalácie našich zariadení.

PoE kamera namontovaná na stožiar

Pri inštalácii na samostatné stĺpy je pravdepodobne najväčším problémom splnenie vyššie uvedenej požiadavky na inštaláciu chráneného systému vnútri zóny LPZ1.

Ďalšou nevyhnutnou súčasťou systému je kamera a kábel medzi kamerou a rozvádzačom. Tu vzniká neriešiteľný problém s výberom správneho typu. Prečo? Predovšetkým lacnejšie modely kamier majú plastové kryty bez akejkoľvek ochrany proti elektromagnetickému poľu. V lepšom prípade má kamera kryt z hliníkovej zliatiny, ktorý chráni elektroniku iba pred elektrickým poľom výboja. Prepäťové ochrany umiestnené v rozvádzači kameru nechránia. Z tohto dôvodu sa odporúča inštalovať v bezprostrednej blízkosti kamery prepäťovú ochranu OVP-100M-HIPOE (kamera s napájaním PoE) alebo OVP-100M/24-BOX (kamera s napájaním 24 VAC). Medzi kamerou a rozvádzačom použite kábel STP. Pri správnom zapojení tienenia znižuje indukované prepätie.

Kamera PoE inštalovaná na vonkajšej strane steny

1. Pri navrhovaní systému IP CCTV s kamerami PoE na vonkajších stenách budov opäť venujte pozornosť ich správnemu umiestneniu. Odporúčame koordinovať návrh s projektantom rozvodní. Ten rozhodne o umiestnení zvodičov a najmä prívodov, ktoré môžu kolidovať s plánovaným umiestnením kamier. V každom prípade je v týchto situáciách potrebné dodržiavať nasledujúce zásady:
   Kamery vrátane napájacích káblov musia byť umiestnené v zóne LPZ0B chránenej pred priamym úderom blesku.
2. Kamery vrátane napájacích káblov musia byť umiestnené v dostatočnej vzdialenosti od zachytávacieho systému bleskových prúdov.
   Na určenie dostatočnej vzdialenosti od uzemňovacieho systému použite vzorec s = Ki*(Kc/Km)*l uvedený v norme EN 62305-3 ed. 2.
   Ki – koeficient závislý od zvolenej triedy ochrany pred bleskom (LPS), pozri tabuľku 10 v norme ČSN EN 62305-3, vydanie 2,
   Kc – koeficient závislý od prúdu pretekajúceho zvodičmi, pozri tabuľku 12 v norme EN 62305-3, vydanie 2,
   Km – koeficient závislý od použitého izolačného materiálu, pozri tabuľku v norme EN 62305-3, vydanie 2,
   l – dĺžka v metroch pozdĺž zbernice alebo vedenia k najbližšiemu bodu vyrovnania potenciálov.
3. Všetky kovové káble vedúce z kamery do budovy (rozhranie zón LPZ0B až LPZ1) musia byť chránené vhodnými prepäťovými ochranami. Ako vodítko pre výber vhodnej prepäťovej ochrany odporúčame použiť tabuľku E3 v norme EN 62305-3, vydanie 2. Sú v nej uvedené očakávané prúdy pre rôzne situácie. Pri správnom návrhu zvodiča a dodržaní vzdialenosti od neho hrozí dátovému káblu z kamery poškodenie typu S4 s maximálnym očakávaným prúdom 160 A (8/20 µs) pre dátové káble a 5 kA (8/20 µs) pre napájacie káble. Odporúčame vybaviť dátový kábel prepäťovou ochranou OVP-100M-HIPOE. Prepäťová ochrana chráni všetkých 8 vodičov až do 1 kA pri vlne 8/20 µs. Ďalším dôležitým detailom je dvojstupňová konštrukcia ochrany. Tá zabezpečuje, že na výstup sa dostanú iba nízke zostatkové napätia v dátových pároch 1–2 a 3–6, čo je dôležité pre účinnú ochranu pripojených zariadení. Pozrite si obrázok nižšie z testu, pri ktorom bol medzi vodiče 1–2 privedený impulz 2 kV (1,2/50 µs) a 1 kV (8/20 µs).

Ešte lepším riešením je nahradiť kovové dátové káble optickými káblami. Priamo ku kamerám odporúčame inštalovať miniatúrne mediálne prevodníky 200M-1S.0.1-BOX-PoE s integrovanou prepäťovou ochranou 1 kA pri vlne 8/20 µs. V tomto prípade môžeme ponúknuť dodávku mediakonvertorov vrátane rozvádzačov radu OH3215 alebo OH4320. Rozvádzače sú certifikované a vyrábané v súlade s požiadavkami normy ČSN EN 61439-1. Ich súčasťou sú, v závislosti od zvoleného typu, prepäťové ochrany III. alebo I+II. úrovne.

Serverovňa

V serverovni, ktorá patrí do LPZ 2, sa odporúča inštalovať zvlášť dôležité zariadenia. Serverovňu je vhodné oddeľovať od okolia priestorovým tienením pripojeným na uzemňovací systém budovy, na rozhraní so zónou LPZ 1 inštalovať prepäťové ochrany III. stupňa a podlahu pokryť elektrostaticky vodivou krytinou. Na základe dlhoročných skúseností neodporúčame prepojiť LPZ 2 s LPZ 0 kovovými dátovými káblami, a to ani v prípade, že sú vybavené prepäťovými ochranami.