淺談監(jiān)控系統(tǒng)防雷

1、 國家職業(yè)資格全國統(tǒng)一鑒定（國家職業(yè)資格二級）二級電工技師（職業(yè)名稱）論文論文題目：淺談監(jiān)控系統(tǒng)防雷編號：（ ）淺談監(jiān)控系統(tǒng)防雷摘要：隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)在社會的各行各業(yè)以及各個區(qū)域得到了廣泛的運(yùn)用。同時，監(jiān)控系統(tǒng)因遭雷擊而損壞的比例也越來越多，增加了監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)成本。本文結(jié)合監(jiān)控系統(tǒng)安裝、運(yùn)行特點(diǎn)，談一下實(shí)際運(yùn)維工作中對于監(jiān)控系統(tǒng)防雷的一些經(jīng)驗，僅供各位同行參考。關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)；防雷；直擊雷；感應(yīng)雷；球形雷；防雷措施；避雷器；接地1、 前言 在電力系統(tǒng)中，對于強(qiáng)電系統(tǒng)的防雷措施比較完善，經(jīng)驗也比較豐富。但是對于弱電系統(tǒng)的防雷顯得相對比較薄弱，每年各種弱電系統(tǒng)因雷擊損壞的事例屢見

2、不鮮，由于監(jiān)控系統(tǒng)有部分設(shè)備工作在室外開闊區(qū)域，所以監(jiān)控系統(tǒng)因雷擊損壞的故障非常頻繁。給使用單位造成了很多不必要的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)免遭雷擊損壞的工作也顯得越來越重要。2、 監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)一般由以下三部分組成：（1）前端部分：主要由黑白（彩色）攝像機(jī)、云臺、防護(hù)罩、支架等組成。（2）傳輸部分：使用同軸電纜、電線、多芯線、光纖等，采取架空、地下敷設(shè)、沿墻敷設(shè)等方式，傳輸音頻、視頻、控制信號和饋送交直流電源等。（3）終端部分：主要由視頻分配器、硬盤錄像機(jī)、視頻矩陣、電視墻等組成。三、雷電的分類 雷電是雷云層接近大地時，地面感應(yīng)出相反電荷，當(dāng)電荷積聚到一定程度，產(chǎn)生云和云之間以

3、及云和大地之間放電，并發(fā)出光和聲的現(xiàn)象。雷電可分為直擊雷、感應(yīng)雷（包括靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)）和球形雷。3.1直擊雷 大氣中帶有電荷的雷云對地電壓可高達(dá)幾億伏。雷云同地面凸出物之間的電場強(qiáng)度達(dá)到空氣的擊穿強(qiáng)度時，產(chǎn)生的放電現(xiàn)象稱為直擊雷。此時雷電的主要破壞力在于電流特性而不在于放電產(chǎn)生的高電位。大氣放電直接通過地面建構(gòu)筑物和地面設(shè)備，強(qiáng)大的雷電流經(jīng)過這些物體入地，在瞬間產(chǎn)生很大的機(jī)械振動力和高溫高熱使物體遭到破壞。當(dāng)雷電流通過具有電阻或電感的物體時將產(chǎn)生很大的電壓降和感應(yīng)電壓，能破壞絕緣，產(chǎn)生火花，引起燃燒、爆炸，使設(shè)備部件熔化，在雷電流流過的通道上物體水分受熱汽化而劇烈膨脹，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊性機(jī)械

4、力。該機(jī)械力可以達(dá)到50006000N，因而可使人體組織，建筑物結(jié)構(gòu)、設(shè)備部件等斷裂破碎，從而導(dǎo)致人員傷亡、建筑物破壞，以及設(shè)備毀壞等。3.2感應(yīng)雷 感應(yīng)雷是指當(dāng)雷云來臨時地面上的一切物體，尤其是導(dǎo)體，由于靜電感應(yīng)，都聚集起大量的雷電極性相反的束縛電荷，在雷云對地或?qū)α硪焕自崎W擊放電后，云中的電荷就變成了自由電荷，從而產(chǎn)生出很高的靜電電壓（感應(yīng)電壓），其過電壓幅值可達(dá)到幾萬到幾十萬伏，這種過電壓往往會造成建筑物內(nèi)的導(dǎo)線，接地不良的金屬物導(dǎo)體和大型的金屬設(shè)備放電而引起電火花，從而引起火災(zāi)、爆炸、危及人身安全或?qū)╇娤到y(tǒng)造成的危害。另一種情況是，在雷電閃擊時，由于雷電流的變化率大而在雷電流的通道附

5、近就形成了一個很強(qiáng)的感應(yīng)電磁場，對建筑物內(nèi)的電子設(shè)備造成干擾、破壞，又可能使周圍的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生大量的熱而引起火災(zāi)。另外，當(dāng)架空線遭受直擊雷或產(chǎn)生感應(yīng)雷，高電位便會沿著導(dǎo)線電源線以及信號侵入變電站或建筑物內(nèi)，這種雷電波侵入也會對電氣設(shè)備造成危害或使建筑物內(nèi)的金屬設(shè)備放電，引起破壞作用。它具體可以劃分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷。（1）靜電感應(yīng)雷：是由于帶電積云接近地面，在架空線路導(dǎo)線或其他導(dǎo)電凸出物頂部感應(yīng)出大量電荷引起的。它將產(chǎn)生很高的電位。（2）電磁感應(yīng)雷：是由于雷電放電時，巨大的沖擊雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強(qiáng)磁場引起的。這種迅速變化的磁場能在鄰近的導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動

6、勢。雷電感應(yīng)引起的電磁能量若不及時泄入地下，可能產(chǎn)生放電火花，引起火災(zāi)、爆炸或造成觸電事故。3.3球形雷球形雷通常認(rèn)為是一個熾熱的等離子體，溫度極高，并發(fā)生紅色、橙色的球形發(fā)光體，直徑在1020cm以上。球雷常沿著地面滾動或在空氣中飄動，可從煙囪、門窗或其他縫隙進(jìn)入建筑物內(nèi)部，有時也自行消失，或傷害人身和破壞物體。四、監(jiān)控系統(tǒng)遭雷擊損壞的主要原因4.1直擊雷（1）雷電直接集中露天攝像機(jī)，導(dǎo)致設(shè)備損壞。（2）雷電直接擊中線纜，導(dǎo)致線纜損壞。4.2雷電侵入波監(jiān)控系統(tǒng)的電源線、信號傳輸線或者進(jìn)入監(jiān)控室其它金屬線纜遭受雷擊或被雷電感應(yīng)時，雷電波沿著線纜侵入設(shè)備，導(dǎo)致高電位差使設(shè)備損壞。4.3雷電感應(yīng)（

7、1）電磁感應(yīng)：當(dāng)附近區(qū)域有雷擊閃絡(luò)時，在雷擊落實(shí)通道周圍會產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬變電磁場。處在電磁場中監(jiān)控設(shè)備和傳輸線路會產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動勢，導(dǎo)致設(shè)備損壞。（2）靜電感應(yīng)：當(dāng)有帶電的雷云出現(xiàn)時，在雷云下面的建筑物和傳輸線路上會感應(yīng)出與雷云相反的束縛電荷。這種感應(yīng)電荷在低壓架空線路上可達(dá)100KV靜電電位，信號線路上可達(dá)4060KV的靜電電位，一旦雷云放電結(jié)束，束縛電荷迅速擴(kuò)散，引起感應(yīng)雷擊。電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)引發(fā)的雷擊現(xiàn)象均稱為感應(yīng)雷。監(jiān)控系統(tǒng)損壞的原因中，感應(yīng)雷的機(jī)率要比直擊雷的機(jī)率大很多。4.4地電位反擊 建筑物外部的防雷系統(tǒng)（如避雷針、避雷網(wǎng)等）遭受直接雷擊，在接地電阻的兩端會產(chǎn)生危險的過電壓，

8、由設(shè)備的接地線，建筑物或附近的其它建筑物的外部防雷系統(tǒng)或其它自然接閃物（各種管道、電纜屏蔽管等）引入設(shè)備，造成設(shè)備損壞。五、監(jiān)控系統(tǒng)防雷措施5.1直擊雷的防護(hù)（1）監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備攝像機(jī)安裝方式分為室內(nèi)安裝和室外安裝，室內(nèi)安裝的設(shè)備一般不會遭受直擊雷。安裝在室外的攝像機(jī)，多數(shù)處于開闊地帶，直擊雷的風(fēng)險較大，所以必須考慮直擊雷的防護(hù)問題。為了使傳輸線路免遭直擊雷的侵害，傳輸線路應(yīng)該盡量避免架空敷設(shè)，而是采用線纜穿金屬管埋地敷設(shè)，金屬管之間要保持可靠的電氣連通，金屬管兩端應(yīng)可靠接地。（2）監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備（如攝像機(jī)等），應(yīng)置于接閃器的有效保護(hù)范圍之內(nèi)。對已經(jīng)處于其它接閃器保護(hù)范圍之內(nèi)的前端設(shè)備，

9、一般可以不另行考慮直擊雷的防護(hù)，對于未處于任何接閃器保護(hù)范圍之內(nèi)的前端設(shè)備，均應(yīng)考慮直擊雷的防護(hù)問題。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度考慮，前端設(shè)備的直擊雷防護(hù)安裝獨(dú)立的避雷針不具備可行性。一般都采用將避雷針架設(shè)在攝像機(jī)的支撐桿上，引下線可以直接利用金屬桿本身（也可以采用10的鍍鋅圓鋼或采用30×3的鍍鋅扁鋼），但是為了防止電磁感應(yīng)，沿桿引上攝像機(jī)的電源線和信號線應(yīng)穿金屬管敷設(shè)，金屬管應(yīng)可靠接地。5.2雷電侵入波及感應(yīng)雷的防護(hù)（1）監(jiān)控系統(tǒng)的視頻信號、控制信號是由分布在室內(nèi)外各處的信號傳輸線纜將各種信號集中傳輸至監(jiān)控中心主機(jī)集中控制。為了防止雷電產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓和過電流，在所有監(jiān)控設(shè)備的電源線入口，

10、信號連接的設(shè)備兩端均安裝相應(yīng)的避雷器。（2）進(jìn)入到監(jiān)控機(jī)房的電源線應(yīng)考慮做三級防護(hù)，可在建筑物的總配電房的電源進(jìn)線處安裝一級電源避雷器，第一級可采用限壓型避雷器，其雷電通量應(yīng)80KA（8/20），如果采用開關(guān)型避雷器其雷電通量應(yīng)15KA（10/350）。在監(jiān)控機(jī)房所在樓層的配電箱的電源進(jìn)線處安裝二級電源避雷器，避雷器要求雷電通量40KA（8/20）。在監(jiān)控機(jī)房重要設(shè)備的電源進(jìn)線處安裝三級電源避雷器，要求雷電通量20KA（8/20）。（3）對于前端已經(jīng)安裝了電源避雷器的監(jiān)控室，應(yīng)使用電源防雷插座對終端設(shè)備進(jìn)行精細(xì)防護(hù)，將供電入口避雷器的剩余浪涌能量進(jìn)行更完善的吸收，較好抑制瞬態(tài)過電壓，以達(dá)到完全

11、消除微小瞬態(tài)過電壓的目的。對于有室內(nèi)空氣開關(guān)的，可以在空氣開關(guān)處安裝末級防雷模塊。（4）進(jìn)出監(jiān)控室的視頻線均應(yīng)加裝視頻避雷器，一般情況下，前端有多少臺攝像機(jī)，后端就有多少條視頻線進(jìn)入監(jiān)控室，視頻避雷器的數(shù)量是與進(jìn)入監(jiān)控室的視頻線相等的，即每一路加裝一只。進(jìn)入監(jiān)控室的控制線（如云臺控制線等），一般采用485線進(jìn)入到信號控制柜，必須加裝信號避雷器后，再接設(shè)備，可以有效防止浪涌電壓對設(shè)備的損壞。所有進(jìn)入監(jiān)控室的線纜最好埋地敷設(shè)，金屬線管進(jìn)入機(jī)房前應(yīng)可靠接地。六、監(jiān)控系統(tǒng)防雷接地與等電位連接6.1防雷等電位連接 等電位連接是現(xiàn)代防雷技術(shù)重要的防護(hù)措施之一。將進(jìn)入建筑物的各類管線的屏蔽層在進(jìn)入大樓前進(jìn)行

12、等電位連接后接地。在進(jìn)入設(shè)備前，在進(jìn)行第二次等電位連接后接地?？梢杂行p少建筑物金屬構(gòu)件與設(shè)備之間，設(shè)備與設(shè)備之間因雷擊產(chǎn)生的電位差，有效保護(hù)監(jiān)控設(shè)備。6.2防雷接地（1）監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)有良好的防雷接地。（2）監(jiān)控設(shè)備防雷接地電阻應(yīng)小于4歐姆，采用綜合接地時，接地電阻應(yīng)小于1歐姆。（3）防雷接地線應(yīng)采用專用接地干線，由監(jiān)控室引入接地體。專用的接地干線應(yīng)采用銅芯絕緣導(dǎo)線和電纜。接地線的截面積應(yīng)不小于20平方毫米。（4）監(jiān)控系統(tǒng)的接地線不能與交流電網(wǎng)的地線和零線短接或混接，接地線不能形成封閉回路。（5）由監(jiān)控室引到其它監(jiān)控設(shè)備的接地線，應(yīng)選用銅芯絕緣軟線，其截面積應(yīng)不小于4mm²。（6）監(jiān)控系統(tǒng)一般采用單點(diǎn)接地。（7）監(jiān)控室內(nèi)應(yīng)設(shè)置一個等電位連接母排，將監(jiān)控系統(tǒng)各個設(shè)備保護(hù)接地、避雷器的接地線連接到一起。各種避雷器接地線應(yīng)以最直、最短的距離與等電位母排進(jìn)行連接。7、 結(jié)束語 雷電對監(jiān)控系統(tǒng)的損壞是多方面、多途徑的。監(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護(hù)不僅僅取決于防雷設(shè)備的性能，更重要