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安防監控系統防雷設計方案

發布時間：2019-05-05 點擊量：5256

安防監控系統防雷設計在實際應用中很少用到，但是這是很重要的一方面，尤其室外監控系統，雷電天氣常出現的地方更應做防雷設計。

　　一、概述

　　我們首先應準確了解安防監控系統的系統構成，進而，準確分析安防監控系統遭受雷擊損害的主要原因以及可能的雷擊過電壓的入侵途徑。在此基礎上，選用合適的防雷保護裝置，研究和探討信號、電源線路的合理布放，明確屏蔽及接地方式，方可給出準確的、系統的防雷解決方案。有效提高安防監控系統的抗雷擊過電壓干擾能力，優化系統的整體防雷水平。

　　二、安防監控系統構成、分類及雷電防護概述

　　安防監控系統，一般由以下三部分組成：

　　前端部分：主要由黑白(彩色)攝像機、云臺、防護罩、支架等組成。

　　傳輸部分：使用同軸電纜、電線、雙絞線，采取架空、地埋或沿墻敷設等方式傳輸音頻、視頻、控制信號和饋送交、直流電源等。

　　終端部分：主要由控制設備、畫面分割器、監視器、錄像存儲設備等組成。

　　安防監控系統的防雷分類

　　依傳輸部分的傳輸方式分類，安防監控系統主要分為如下幾類：

　　A.同軸電纜傳輸監控系統：雷電防護重點在于傳輸電纜的兩端線路接口防護及傳輸電纜自身的保護；

　　B.雙絞線傳輸監控系統：雷電防護重點在于，前端及終端的電源防護及雙絞線接口防護；

　　C.光纜傳輸監控系統：雷電防護重點在于，前端及終端的電源防護及光纜自身屏蔽鎧層及加強筋的防護；

　　D.微波傳輸監控系統：防護重點在于，前后兩站無線設備的自身直擊雷防護。

　　安防監控系統遭受雷擊損害的主要原因

　　2.1直擊雷

　　A.雷電直接擊中露天的攝像機上，直接損毀設備；

　　B.雷電直接擊在線纜上，造成線纜熔斷、損壞。

　　2.2雷電侵入波

　　安防監控系統的電源線、信號傳輸線或進入監控室的其它金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應時，雷電波沿這些金屬導線/導體侵入設備，導致高電位差使設備損壞。

　　2.3雷電感應

　　電磁感應：當附近區域有雷擊閃絡時，在雷擊落實通道周圍會產生強大的瞬變電磁場。處在電磁場中的監控設備和傳輸線路會感應出較大的電動勢，以致損壞、損毀設備。

　　靜電感應：當有帶電的雷云出現時，在雷云[敏感詞]的建筑物和傳輸線路上會感應出與雷云相反的束縛電荷。這種感應電荷在低壓架空線路上可達100kV靜電電位，信號線路上可40-60kV靜電電位，一旦雷云放電后，束縛電荷迅速擴散，即引起感應雷擊。

　　電磁感應和靜電感應引發的雷擊現象均稱為感應雷，又稱二次雷。它對設備的損害沒有直擊雷來的猛烈，但它要比直擊雷發生的機率大得多，有統計顯示，感應雷擊約占現代雷擊事故的80%以上。

　　2.4地電位反擊

　　直擊雷防護裝置(避雷針)在引導強大的雷電流流入大地時，在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬導體上產生非常高的瞬時電壓，對周圍與它們靠得近卻又沒與它們連接的金屬物體、設備、線路、人體之間產生巨大的電位差，這個電位差引起的電擊就是地電位反擊。這種反擊不僅足以損壞電器和設備，也可能造成人身傷害或火災爆炸事故。

　　三、設計依據

　　3.1 GB50057-94〈建筑物防雷設計規范〉

　　3.2 GB50174-93〈計算機房防雷設計規范〉

　　3.3 GB2887-89 〈計算站場地技術文件〉

　　3.4 GB9361-88 〈計算站場地安全要求〉

　　3.5 JGJ/T16-92 〈民用建筑電氣執行規范〉

　　3.6 GA173-1998 〈計算機信息系統防雷保安器〉

　　3.7 IEC1312〈雷電電磁脈沖的防護〉

　　3.8 IEC 61643 〈SPD電源防雷器〉

　　3.9 IEC 61644 〈SPD 通訊網絡防雷器〉

　　3.10 VDE0675〈過電壓保護器〉

　　3.11 GB50343-2004〈建筑物電子信息系統防雷技術規范〉

　　四. 防雷設計方案

　　根據第二條的分析,結合實際情況,參考[敏感詞]防雷規范,制定本設計方案.

　　①室外設備保護

　　直擊雷防護:在室外攝象機的支撐桿上端,安裝一個小避雷針,高度要高于攝象機,避雷針的引下線,可以直接利用金屬桿本身,還可以敷設人工引下線,引下線連接到下端的地網.地網的電阻要小于10歐姆.

　　攝象機的感應雷防護:在攝象機的電源,控制線,視頻線路上分別安裝防雷器,可以采用三合一集中式防雷器。

　　②監控機房防雷保護:

　　在建筑物的總配電上安裝*級電源防雷器 ,作為整個建筑物的*級電源防雷保護.

　　在機房配電上安裝第二級電源防雷器,作為機房設備的第二級電源防雷保護.

　　在UPS電源前端,安裝第三級防雷器,保護UPS和其以后的設備.

　　③接地系統

　　在室外的攝象機附近都要就近做一套接地網,如果2個地網之間距離小于20米,2個地網要連接在一起.攝象機和避雷針的地網阻值要小于10歐姆.

　　監控機房的地網要小于4歐姆.考慮到接地空間的限制,可以采用高科技的接地模塊.

　　五、安防監控系統防雷解決方案要點、常見問題、注意事項

　　直擊雷防護

　　雷電擊中露天的攝像機上，直接損毀設備;雷電直接擊在線纜上，造成線纜熔斷、損壞。直擊雷防護，是防雷保護不可或缺的重要基礎，是防雷保護不可忽視的組成部分。

　　(1)前端設備的直

　　安防監控系統前端設備有室外和室內兩種，安裝在室內的設備一般不會遭受直擊雷，而安裝于室外的設備，多數處于相對的開闊地帶，直擊雷風險較大，則必須考慮直擊雷防護問題。

　　安防監控系統前端設備，如攝像頭等，應置于接閃器(避雷針或其它接閃導體)有效保護范圍之內。對于已經處于其它接閃器或高層建筑原有接閃系統保護范圍之內的前端設備，一般可以不再另行考慮直擊雷防護；對于未處于任何接閃系統保護范圍之內的前端設備，則均應考慮直擊雷防護問題。從技術經濟的角度考慮，前端設備直擊雷防護安裝獨立避雷針不具備可行性，一般都采用將避雷針架設在攝像機的支撐桿上，引下線可直接利用金屬桿本身(也可采用Φ8的鍍鋅圓鋼或30×3鍍鋅扁鋼)，但為了防止電磁感應，沿桿引上攝像機的電源線和信號線應穿金屬管敷設，金屬管應可靠接地。

　　(2)傳輸線路的直擊雷防護

　　為了使傳輸線路免遭直擊雷的侵害，傳輸線路應盡量避免架空敷設，zui好是穿金屬管埋地敷設，金屬管的兩端應可靠接地。

　　(3)終端設備的直擊雷防護

　　終端設備機房(一般稱監控機房)所在建筑物應采取防直擊雷的措施，可采用φ10的圓鋼(刷銀粉漆)在樓頂構筑避雷帶，另3.1.3終端設備的直擊雷防護終端設備機房(一般稱監控機房)所在建筑物應采取防直擊雷的措施，可采用φ10的圓鋼(刷銀粉漆)在樓頂構筑避雷帶，另外用φ10的圓鋼做避雷帶支撐，支撐高度15cm，每隔1m設一支撐，并用40×4mm的鍍鋅扁鋼作為引下線與地網(地網電阻應小于10Ω)連接，引下線的間距應不大于25米。也可以采用避雷針作為防直擊雷的措施，用40×4mm的鍍鋅扁鋼作為引下線與地網連接，避雷針的高度、安裝位置應根據滾球法進行計算。

　　防雷接地系統

　　所有防雷保護系統均應有可靠、有效的接地。接地系統亦是防雷保護的必要組成部分之一。安防監控系統前端、終端設備均應有良好的防雷接地，相應接地系統應符合規范要求。一般獨立于監控機房所在建筑物的前端設備均須設有獨立接地。但在此需要特別指出的是：

　　無論前端還是終端設備的接地系統，如果距離小于20米的情況，兩個接地系統之間應做等電位連接。

　　沿墻敷設應注意的問題

　　許多布線人員，因對防雷知識了解有限，或者圖簡單方便，習慣于將戶外走線線路與建筑物避雷帶、引下線相互捆綁。方便了工程施工與美觀的同時，也帶來了較大的防雷安全隱患。這一點是值得重視和注意的。為減小雷害風險，任何導線/金屬線路均應盡可能避免與直擊雷防護系統平行捆扎，而應依有關規范要求。

　　交流電源防雷器的選用

　　對于安防監控系統的所有交流電源進線端均作有效的防雷保護。并且應確保設備所處建筑物系有良好的防雷接地系統的，進一步確認，所在建筑的雷電防護裝置是否使用適當。前端設備的交流電源進線處應安裝相應的電源防雷器。考慮到安防監控系統的電源系統一般都不是很規范，零、地之間一般都會有幾伏、十幾伏的電壓，有時甚至會有幾十伏的電壓，另外，在安裝單相電源防雷器的時候，安裝人員一般也不會注意區分零、火線，鑒于這種情況，我們建議選用單相電源防雷器時，盡量避免選用1+NPE保護模式的產品，因為如果NPE模塊上有交流電壓存在，在NPE模塊動作時會產生工頻續流，使NPE模塊難以熄弧，造成NPE模塊燒壞。

　　進入到監控機房的電源線應考慮三級防護，可在建筑物的總配電房的電源進線處安裝一級電源防雷器，在監控機房所在樓層配電箱的電源進線處安裝二級電源防雷器，在監控機房重要設備的電源進線處安裝三級電源防雷器，在零、地電壓比較高的情況下，不建議采用3+NPE或1+NPE保護模式的電源防雷器。所有的防雷器應可靠接地。

　　安防監控系統的傳輸線路防護

　　統計數據資料表明，安防監控系統80%以上的雷害事故都是因為與系統相連的線路上感應的雷電侵入波過電壓造成的。因此，做好與系統相連的線路防護是整體防雷中不容忽視的一環。

　　zui安全的布線方式，應采取全程穿金屬管埋地敷設，同時，也請注意，金屬管兩端務必做有效接地。穿金屬管埋地敷設的傳輸線路，可以使雷電侵入波的幅值得到相當程度的衰減，從而降低設備遭受雷電侵入波損害的概率。實際工程中，很多情況下條件不允許時，可以全程穿金屬管架空走線；或者不作全程穿金屬管，但在電纜進入監控機房和前端設備前務必穿金屬管埋地敷設，埋地長度應不小于15米，在入戶端將電纜金屬外皮、金屬管與防雷接地有效連接。所有傳輸線路的兩端均應安裝相應的防雷器。

　　光纖通訊線路的防護

　　一般來講，光纖線路不必作加裝防雷電浪涌保護裝置，因為光纖線路本身不屬于導體，也就不會感應/傳遞過電壓浪涌。這一點許多人知道，但常常容易被忽視的是光纖線纜的防雷保護，從而導致一些雷電過電壓閃絡，損壞設備的情況發生。其發生的主要原因是，光纖線纜一般有金屬加強筋和金屬鎧層用于保護光纖線纜，光纖本身雖不會感應和傳遞過電壓，但其金屬加強筋和金屬鎧層卻極易感應、傳遞雷擊過電壓，必須給予妥善處理，即在光纖進戶端務必做好接地保護。

　　視頻信號防雷的注意事項

　　視頻信號防雷，概念比較簡單，但也常常出現因工作環節上的疏忽導致防雷保護失敗，同時導致視頻防雷自身遭到損壞。目前，市場上大部分信號防雷產品，一般采用兩級保護方式，前一級作為粗保護一般采用氣體放電管作為保護器件；后一級為細保護，一般采用TVS作為保護器件。如此一來，信號防雷器就必然有了前后之分，進出端之分。因一般信號防雷電路采用的TVS的通流能力是非常有限的，如果前后級接反，一旦有過電壓浪涌進來之后，TVS極易首先被擊穿，導致防雷器損壞/失效。而這一情況，在市場上時有發生。由于許多防雷公司業務人員對此問題并不熟悉，在簽合同時往往容易忽視“陰入陽出”與“陽入陰出”區別；許多防雷工程公司的采購人員也容易忽視此問題，只管下單采購“視頻信號防雷器”；zui后產品到了現場后，工程人員未仔細考慮、認真對待，只管能接上即可，zui終導致一些視頻信號防雷器接反的現象發生。深圳市天泰科技有限公司出品一款視頻防雷器，采用雙一級保護，可以有效預防上述問題的發生。使“陰入陽出”與“陽入陰出”通用，減輕了銷售人員、采購人員的工作壓力，讓工作更加簡單、更加方便，更加便于視頻防雷器的調配使用。

　　直流電源防護，控制線信號保護。

　　直流電源防護、控制線信號保護與視頻信號保護的常見問題一致，所不同的是，直流電源防護、控制線信號保護，連接方式一般為壓接式，沒有“陰”“陽”頭之分，也就不會出現上述的銷錯貨、購錯貨問題。但現場工程人員必須注意，正確連接此類防雷器。一般常用標識為：輸入(IN)、輸出(OUT)，或者：浪涌端、保護端，亦稱之為：遠端、近端。換言之，輸入(IN)，即浪涌端，也稱為遠端，應連接有遠程線路，容易引入雷電過電壓的一端；輸出(OUT)，即保護端，也稱為近端，應連接被保護設備一端。

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