Кабель питания и заземления

ПУЭ, ГОСТ 51558 выслал. ПУЭ пришлось несколько сократить в части не важных для Вас иллюстраций, в основном карты обледенения и гроз. Уж больно объемистый документ. Если потребуются какие отдельные иллюстрации - пишите, домылю.
Картинка Вашего объекта до боли знакомая, где искать - понятно. Требуется кардинально переделать, иначе будете возвращаться на объект до его сноса. Изменение влажности, любое изменение энергоснабжения объекта или конфигурации телевизионной системы, грозы, установка нового электрооборудования будут обязательно приводить к искажению изображения и выходу из строя оборудования.

Уточним конфигурацию. В разных зданиях есть два пункта видеонаблюдения, к оборудованию которых подключены 20 видеокамер, часть из которых установлены на улице.

Искажения изображений вызваны несколькими причинами: паразитные токи, несогласованные коммуникации и, возможно, некачественное питание. Будущие проблемы - выход их строя видеоборудования в силу низкой стойкости к перенапряжениям, вызываемым грозовыми разрядами и переходными процессами при коммутации мощных электрических нагрузок.

Обо всем по порядку. Паразитные токи. Если между двумя металлическими кольями, вбитыми в землю на некотором удалении друг от друга подключить вольтметр - то Вы обязательно обнаружите некоторый потенциал. Его величина зависит от сопротивления грунта и токов, проходящих через участок между двумя кольями. Сопротивление грунта в основном зависит от его влажности. Токи вызваны особенностями питания электрооборудования. Между защитным заземлением камеры и монитора, в Вашем случае, также существует потенциал, создающий паразитные токи по "сигнальной" земле (или возвратной для видеосигнала цепи) которые в силу конструктивных особенностей электрически соединены с клеммами заземления или корпусом. Дополнительно возможен паразитный ток по цепям питания, если используется единый для нескольких приборов источник питания. Отсутствие защитного заземления у видеокамер не выход, поскольку через крепящие конструкции (кронштейны, гермобоксы, стены, заборы, мачты и т.д.) при определенных условиях также возможен ток.

Из всего выше сказанного следует:
1) во избежание паразитных токов "сигнальные" земли должны быть соединены с защитным заземлением только в одной точке в пункте наблюдения, для чего следует изолировать камеры и промежуточные или дополнительные коммуникационные устройства (усилители, разветвители, корректоры, модуляторы) от крепящих конструкций, либо использовать для гальванической развязки широкополосные изолирующие трансформаторы;

2) в Вашем случае видеосигналы, идущие на второй пункт наблюдения с первого должны быть гальванически развязаны от оборудования первого пункта наблюдения и видеокамер, поскольку второй монитор должен быть заземлен. Здесь без изолирующего трансформатора не обойтись. Применяемые Вами модуляторы в ТВ сеть также должны обеспечивать полную гальваническую развязку с ТВ сетью либо по входу изолирующим трансформатором и с индивидуальным питанием, либо по выходу;

3) территориально разнесенные приборы должны иметь индивидуальный источник питания, если используются изолирующие трансформаторы;

4) защитное заземление должно обеспечить безопасную эксплуатацию электрооборудования для обслуживающего персонала и отвод энергии от защитных устройств от перенапряжения. Элемент защитного устройства, установленный между "сигнальной" землей и защитным заземлением обеспечит невозможность появления опасного напряжения между видеокамерой и крепящими конструкциями.

Использование устройств передачи видеосигнала по симметричным линиям ("витой паре"), взамен коаксиала полностью решают проблему паразитных токов только в случае встроенной гальванической развязки. Если таковой нет, то преимущество незначительно - ощутимы на изображении потенциалы между "землями" начиная с 3…6В, а для коаксиала - 0,2…0,3В. Реально потенциал между двумя точками заземления может меняется в более широких приделах в зависимости от времени суток, погодных условий и т.д. (перераспределяются потребители электроэнергии, например включается освещение, идет дождь …). Есть еще один способ устранения паразитных токов - выравнивание потенциалов замления, но если просмотреть ценовую шкалу затрат, то описывать эти мероприятия нет смысла.

Кстати о ценах. Изолирование камеры от крепящих конструкций, если это конечно возможно, не дороже $2 на камеру, изолирующие трансформаторы - около $50 каждый, устройства передачи по витой паре с гальванической развязкой - более $100 комплект на камеру, выравнивание потенциалов заземления в зависимости от объекта - даже не берусь предсказывать. Цены конечно могут варьироваться, но порядок примерно такой.

Существует еще источники паразитных токов - некачественные блоки питания с недостаточным сопротивлением изоляции, либо блоки питания мониторов, принтеров, системных блоков компьютеров с входным сетевым фильтром, элементы которого соединены с "общим" проводом и "корпусом". Такие источники питания имеют кабель питания с заземляющим проводником, который обязательно должен быть соединен с защитным заземлением.

Далее - согласование устройств и коммуникаций. Правила простые: одна видеокамера на один видеовход, длинна коаксиального кабеля от камеры до видеовхода не более 20…80 метров в зависимости от типа кабеля, его прокладки и возможностей камеры. Если потребителей больше - должен устанавливаться разветвитель (дистрибьютор) с необходимым количеством выходов. Если расстояния больше - должен устанавливаться либо кабельный усилитель около камеры, либо усилитель - корректор около видеовходов потребителей видеоинформации. Первый вариант качественный, второй - более удобный. Кабель должен соответствовать технологии и параметрам коммуникаций. Вы будете смеяться, но мне известны случаи использования телефонного кабеля вместо коаксиала с усилителем-корректором на конце монитора.

Рассогласование приводит появлению фазовых (частотных) искажений, сужению спектра сигнала, соответственно к потере разрешения конечной картинки. Использование усилителя - корректора для "восстановления" высокочастотной части спектра видеосигнала приведет к ухудшению отношения сигнал/шум даже при сужении полосы пропускания канала связи. Особенно заметны шумы и подобные искажения будут при малых освещенностях, в темное время суток.

Осталось разобрать некачественное питание. Использование одного источника питания для нескольких камер вполне допустимо в ряде случаев, особенно, если камеры расположены в одном помещении, либо обеспечивается бесперебойное питание при аварии сети. Следует только учесть падение напряжения на соединительных проводниках при выборе их сечения, а лучше использовать индивидуальные стабилизаторы напряжения около камер, а общее питание "приподнять" на необходимую величину, обеспечивающую работу стабилизатора и падение напряжения на коммуникации. Возможен и другой ход - выбрать видеокамеры с широким диапазоном питания.

И последнее - если кабели "вышли на улицу", то Вы обязаны установить на коммуникации видео (с обоих сторон) и питания устройства предотвращающее перенапряжения (грозозащиту). Это касается и внутренних коммуникаций, если реальны преднамеренные силовые воздействия по цепям информации и питания. Использование изолирующих трансформаторов не повод для отказа от грозозащиты. Электрическая прочность изолирующих трансформаторов не превышает 500В, а это слишком мало.

При выборе устройств защиты на стороне приборов, где "сигнальная" земля изолирована от защитного заземления, необходимо удостовериться, что напряжение ограничения меду защитным заземлением и "сигнальной" землей (защищаемыми цепями) не менее 24В. Напряжение ограничения между защищаемыми цепями видео не более 7,5В для коаксиала. Для "витой пары и питания на два-три вольта выше максимального напряжения вторичного питания.