Přepěťová ochrana IP kamerového systému podle ČSN EN 62305

Údery blesku do budov a inženýrských sítí jsou nebezpečné pro lidi, inženýrské sítě, budovy a jejich obsah. Tato rizika s sebou nesou potřebu zavést soubor ochranných opatření. Problematikou ochrany před bleskem se komplexně zabývá soubor norem EN 62305-1 až 4. Kromě mnoha jiných oblastí obsahuje také důležitá doporučení pro ochranu telekomunikačních vedení. V našich aplikacích se jedná o ochranu datových vedení UTP/FTP, napájecích zdrojů kamer a zařízení pro ukládání dat.

Základem ochrany před poškozením bleskem je výpočet rizika poškození podle normy EN 62305-2. Na základě posouzení rizika je budova zařazena do jedné ze čtyř tříd ochrany před bleskem.

Typické zařazení budov do tříd:

• LPL I - nemocnice, banky, vodárny, elektrárny včetně jaderných elektráren, sklady výbušnin.
• LPL II - školy, supermarkety, sklady zbraní, katedrály, vysílače GSM.
• LPL III - rodinné domy, zemědělské stavby
• LPL IV - budovy bez osob a vnitřního vybavení, budovy pouze se silnoproudou elektroinstalací

Zkratka LPL znamená "Lightning Protection Level" (úroveň ochrany před bleskem), která musí odpovídat provedení LPS "Lightning Protection System" (systém ochrany před bleskem).

Na základě zařazení budovy do třídy se určí, jak musí být dimenzována ochrana budovy před bleskem. Zejména v aplikacích typických pro naše objekty je nutné zajistit, aby byl chráněný systém instalován v rámci LPZ 1 nebo vyšší (EN 62305-1, odstavec 8.4.2). Toho lze dosáhnout instalací spínačů, PLC a IO modulů v ocelových rozváděčích řady OH4320, OH6425, OH8625. Samotný rozváděč může být instalován v zóně LPZ0B.

Pro snadnější pochopení tohoto textu jsou níže popsány nejtypičtější způsoby instalace našich přístrojů.

Kamera PoE montovaná na stožár

Při instalaci na samostatné sloupy je pravděpodobně největším problémem splnění výše uvedeného požadavku na instalaci chráněného systému uvnitř zóny LPZ1.

Další neopominutelnou součástí systému je kamera a kabel mezi kamerou a rozváděčem. Zde nastává neřešitelný problém výběru správného typu. Proč? Zejména levnější modely kamer mají plastové kryty bez jakékoliv ochrany proti elektromagnetickému poli. V lepším případě má kamera kryt z hliníkové slitiny, který chrání elektroniku pouze před elektrickým polem výboje. Přepěťové ochrany umístěné v rozvaděči fotoaparát nechrání. Z tohoto důvodu se doporučuje instalovat v bezprostřední blízkosti kamery přepěťovou ochranu OVP-100M-HIPOE (kamera s napájením PoE) nebo OVP-100M/24-BOX (kamera s napájením 24 VAC). Mezi kamerou a rozváděčem použijte kabel STP. Při správném zapojení stínění snižuje indukované přepětí.

Kamera PoE instalovaná na vnější straně stěny

1. Při návrhu systému IP CCTV s kamerami PoE na vnějších stěnách budov opět věnujte pozornost jejich správnému umístění. Doporučujeme koordinovat návrh s projektantem rozvoden. Ten rozhodne o umístění svodičů a zejména přívodů, které mohou kolidovat s plánovaným umístěním kamer. V každém případě je třeba v těchto situacích dodržovat následující zásady:
   Kamery včetně přívodních kabelů musí být umístěny v zóně LPZ0B chráněné před přímým úderem blesku.
2. Kamery, včetně přívodních kabelů, musí být dostatečně vzdáleny od jímací soustavy bleskových proudů.
   Pro určení dostatečné vzdálenosti od uzemňovací soustavy použijte vzorec s = Ki*(Kc/Km)*l uvedený v normě EN 62305-3 ed. 2.
   Ki - koeficient závislý na zvolené třídě ochrany před bleskem (LPS), viz. Tabulka 10 v ČSN EN 62305-3 ed. 2,
   Kc - součinitel závislý na proudu protékajícím svody, viz tabulka 12 v EN 62305-3 ed. 2,
   Km - součinitel závislý na použitém izolačním materiálu, viz tabulka v EN 62305-3 ed. 2,
   l - délka v metrech podél přípojnice nebo vedení k nejbližšímu bodu vyrovnání potenciálů.
3. Všechny metalické kabely vedoucí z kamery do budovy (rozhraní zón LPZ0B až LPZ1) musí být chráněny vhodnými přepěťovými ochranami. Jako vodítko pro výběr vhodné přepěťové ochrany doporučujeme použít tabulku E3 v normě EN 62305-3 ed. 2. Jsou v ní uvedeny očekávané proudy pro různé situace. Při správném návrhu svodiče a dodržení vzdálenosti od něj hrozí datovému kabelu od kamery poškození typu S4 s maximálním očekávaným proudem 160 A (8/20 µs) pro datové kabely a 5 kA (8/20 µs) pro napájecí kabely. Doporučujeme datový kabel vybavit přepěťovou ochranou OVP-100M-HIPOE. Přepěťová ochrana chrání všech 8 vodičů až do 1 kA ve vlně 8/20 µs. Dalším důležitým detailem je dvoustupňová konstrukce ochrany. To zajišťuje, že se na výstup dostanou pouze nízká zbytková napětí v datových párech 1-2 a 3-6, což je důležité pro účinnou ochranu připojených zařízení. Viz obrázek níže z testu, při kterém byl mezi vodiče 1-2 přiveden impuls 2 kV(1,2/50 µs) a 1 kV (8/20 µs).

Ještě lepším řešením je nahradit metalické datové kabely optickými kabely. Přímo ke kamerám doporučujeme instalovat miniaturní mediální převodníky 200M-1S.0.1-BOX-PoE s integrovanými přepěťovými ochranami 1kA ve vlně 8/20µs. V tomto případě můžeme nabídnout dodávku mediakonvertorů včetně rozvaděče řady OH3215 nebo OH4320. Rozváděče jsou certifikovány a vyráběny v souladu s požadavky normy ČSN EN 61439-1. Jejich součástí jsou, v závislosti na zvoleném typu, přepěťové ochrany III. nebo I+II. úrovně.

Serverovna

V serverovně spadající do LPZ 2 se doporučuje instalovat zvláště důležitá zařízení. Serverovnu je vhodné oddělit od okolí prostorovým stíněním napojeným na uzemňovací soustavu budovy, na rozhraní se zónou LPZ 1 instalovat přepěťové ochrany III. stupně a podlahu pokrýt elektrostaticky vodivou krytinou. Na základě dlouhodobých zkušeností nedoporučujeme propojovat LPZ 2 s LPZ 0 metalickými datovými kabely, a to ani v případě, že jsou vybaveny přepěťovými ochranami.