監(jiān)控系統(tǒng)防雷方案

/視頻監(jiān)控系統(tǒng)雷電保護方案

目錄310511、概述-1-246452、防護原則-3-213222.1監(jiān)控系統(tǒng)的綜合防雷-3-16802.2監(jiān)控系統(tǒng)、建筑物直擊雷防護及接地措施-3-315332.3雷擊電磁脈沖〔LEMP的防護措施-4-60772.4屏蔽措施-4-86482.5等電位連接與共用接地-6-142443、方案設(shè)計綜述-7-83253.1方案設(shè)計依據(jù)-7-213023.2設(shè)計范圍-7-279224、具體分項設(shè)計-8-235244.1電源供電的防雷措施-8-91394.2信號傳輸線路的防護措施-9-294784.3直擊雷的防護措施-11-94985、相關(guān)圖例-12-121645.1典型的監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)防雷示意圖-12-276235.2接地和共地原則-13-1、概述雷電是一種常見的自然放電現(xiàn)象,它的產(chǎn)生機理是相當(dāng)復(fù)雜的,人類目前無法控制它產(chǎn)生與發(fā)展。由于雷電放電電壓高、放電時間短,伴隨著雷電的發(fā)生還產(chǎn)生靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)、沖擊波效應(yīng)、熱效應(yīng)、電動力效應(yīng)、電磁輻射、光輻射等,這些物理效應(yīng)的共同作用,已嚴(yán)重危害室內(nèi)弱電設(shè)備的安全運行,甚至危及工作人員的安全。雷電的危害主要是直擊雷、側(cè)擊雷、感應(yīng)雷。而對電子信息系統(tǒng)等弱電系統(tǒng)的危害則主要體現(xiàn)在感應(yīng)過電壓、浪涌、電磁脈沖等對弱電設(shè)備的沖擊。雷電浪涌是近年來由于微電子設(shè)備的不斷應(yīng)用而引起人們極大重視的一種雷電危害形式,同時其防護方式也正在不斷完善。最常見的電子設(shè)備危害不是由于直接雷擊引起的,而是由于雷擊發(fā)生時在電源和通訊線路中感應(yīng)的電流浪涌引起的。一方面由于電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成化〔VLSI芯片,從而造成設(shè)備耐壓、耐過電流的水平下降,對雷電〔包括感應(yīng)雷及操作過電壓浪涌的承受能力下降,另一方面由于信號來源路徑增多,系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波侵入。浪涌電壓可以從電源線或信號線等途徑竄入微電子設(shè)備。電源浪涌并不僅源于雷擊,當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障、投切大負(fù)荷時都會產(chǎn)生電源浪涌,電網(wǎng)綿延千里,不論是雷擊還是線路浪涌發(fā)生的幾率都很高。當(dāng)幾百公里外的遠(yuǎn)方發(fā)生了雷擊時,雷擊浪涌通過電網(wǎng)線路傳輸,經(jīng)過變電站等衰減,到微電子設(shè)備時可能仍然有上千伏,這個高壓很短,只有幾十到幾百個微妙,或者不足以燒毀微電子設(shè)備,但是對于微電子設(shè)備內(nèi)部的半導(dǎo)體元件卻有很大的損害,造成微電子設(shè)備越來越不穩(wěn)定甚至是擊穿電子元件,或有可能造成重要數(shù)據(jù)的丟失。信號系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源是感應(yīng)雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。金屬物體〔如傳輸線受到這些干擾信號的影響,會使傳輸中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼,影響傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和傳輸速率。而連接信息系統(tǒng)的電纜信號線上一旦竄入感應(yīng)過電壓,勢必會損壞電子設(shè)備。排除這些干擾將會改善網(wǎng)絡(luò)的傳輸狀況。雷電災(zāi)害還表現(xiàn)在波及面廣。主要有兩個方面的因素,首先積聚大量電荷的雷云有較大的活動范圍及其放電過程的輻射范圍可覆蓋達幾十公里的范圍,其次地面各種網(wǎng)絡(luò)〔電力、通信等網(wǎng)絡(luò)的相互滲透、錯綜復(fù)雜。而目前仍沒有任何一種辦法可以全面防止雷電的危害,只能通過各種有效的辦法將雷害的程度降到最低限度。每年各種通訊控制系統(tǒng)或計算機網(wǎng)絡(luò)因雷擊而損壞的事例屢見不鮮,其中安防監(jiān)控系統(tǒng)因受到雷擊而引起設(shè)備損壞、自動化監(jiān)控失靈的事件也時常發(fā)生。道路監(jiān)控子系統(tǒng)中,有一部分前端攝像機安裝在室外,對于雷雨多發(fā)地區(qū),容易遭受雷擊損壞,因此極有必要對這些設(shè)備進行防雷保護。道路監(jiān)控系統(tǒng)中,分布在各處的室外型監(jiān)控攝像機,其交流220V供電電源通過兩芯電纜、視頻信號通過雙絞線纜、RS485通信控制信號通過多芯電纜,傳輸至中心控制主機,進行集中監(jiān)控。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、信號線連接的設(shè)備兩端均應(yīng)安裝相應(yīng)的避雷器。監(jiān)控系統(tǒng)中的前端攝像機一般分為室外安裝型和室內(nèi)安裝型,室內(nèi)型攝像機信號傳輸線纜和電源供給線纜均通過"地埋"方式布線,遭受雷擊的機會較少。進行防雷器設(shè)備選型時,必須注意防雷保護器必須達到以下基本要求：1正常運行時,雷電保護器的接入應(yīng)不影響信號的正常傳輸,雷電保護器的對地阻抗應(yīng)盡可能大,串聯(lián)在電路中的阻抗應(yīng)盡可能小。2在雷電襲擊通信總線時,雷電保護器應(yīng)發(fā)揮良好的電壓鉗位作用,其鉗位電壓應(yīng)低于RS485芯片的耐受電壓水平。3在抑制不超過防雷器最大通流量的雷電襲擊過程中,雷電保護器自身應(yīng)完好。4雷電保護器對雷電襲擊應(yīng)具有足夠快的響應(yīng)速度。2、防護原則2.1監(jiān)控系統(tǒng)的綜合防雷監(jiān)控系統(tǒng)的綜合防雷設(shè)計應(yīng)考慮環(huán)境因素、雷電活動規(guī)律、系統(tǒng)設(shè)備的重要性、發(fā)生雷災(zāi)后果的嚴(yán)重程度,分別采取相應(yīng)的防護措施。〔1在進行綜合防雷設(shè)計時,應(yīng)堅持全面規(guī)劃、綜合治理、優(yōu)化設(shè)計、多重保護、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、定期檢測、隨機維護的原則,進行綜合設(shè)計及維護?！?監(jiān)控系統(tǒng)防雷系統(tǒng)的防雷設(shè)計應(yīng)采用直擊雷防護、等電位連接、屏蔽、合理布線、共用接地系統(tǒng)和安裝電涌保護裝置等措施進行綜合防護。必須堅持預(yù)防為主,安全第一的指導(dǎo)方針。〔3監(jiān)控系統(tǒng)綜合防雷系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)雷暴等級、設(shè)備放置在雷電防護區(qū)的位置不同,采用不同的防護標(biāo)準(zhǔn)。2.2監(jiān)控系統(tǒng)、建筑物直擊雷防護及接地措施〔1在室外每個監(jiān)控攝像頭的支撐桿頂安裝一套不銹鋼避雷針,以保護攝像頭等設(shè)備免遭直擊雷危害?！?避雷針的引下線最好利用鋼結(jié)構(gòu)柱做泄流線,條件不允許時,也可以單獨用25mm2以上的銅絞線穿鍍鋅鋼管屏蔽,并做絕緣處理,從避雷針尖直接以最短路徑入地,以減少泄流時的雷擊電磁脈沖輻射而損壞微電子設(shè)備系統(tǒng)。〔3在每支室外攝像槍支撐桿周圍及所有信號機柜周圍,加做簡易輔助地網(wǎng)?！?每個簡易地網(wǎng)需就近與建〔構(gòu)筑物基礎(chǔ)鋼筋聯(lián)接,才能有效防雷,連接材料為95平方毫米多股銅芯線或Φ12鋼筋?！?每個電源機柜地線及外殼用16平方毫米多股銅芯線與地網(wǎng)聯(lián)接導(dǎo)通。〔6系統(tǒng)內(nèi)信號機柜外殼及信號線屏蔽層用10平方毫米多股銅芯線接地。2.3雷擊電磁脈沖〔LEMP的防護措施雷擊電磁脈沖〔LEMP所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢通過侵入通道疊加在線路信號上產(chǎn)生瞬間高電壓,擊毀各類用電設(shè)備和微電子芯片,因此在實施防雷工程時必須將感應(yīng)雷擊作為重點,進行有效的防御。在設(shè)計綜合防雷時,應(yīng)從以上通道進行重點防護,同時做好等電位連接和共用接地系統(tǒng)。2.4屏蔽措施〔1屏蔽是減少電磁干擾的基本措施,宜采取以下措施：外部屏蔽措施、線路敷設(shè)于合適的路徑、線路屏蔽,這些措施宜聯(lián)合使用。為改善電磁環(huán)境,所有與建筑物組合在一起的大尺寸金屬部件都應(yīng)等電位連接在一起,并與接地裝置相連。屋頂為金屬表面、立面金屬表面、混凝土內(nèi)鋼筋和金屬門窗框架,都必須進行等電位連接后接地。在需要保護的空間內(nèi),當(dāng)采用屏蔽電纜時其屏蔽層至少在兩端并宜在雷電防護區(qū)交界處做等電位連接。當(dāng)微電子設(shè)備系統(tǒng)要求只在一端做等電位連接時,可將屏蔽電纜穿金屬管引入,金屬管在一端做等電位連接。建筑物之間的連接電纜應(yīng)敷設(shè)在金屬管道內(nèi),這些金屬管道從一端到另一端應(yīng)全線電氣貫通,并連到各建筑物的等電位連接帶上。電纜屏蔽層也應(yīng)連到這些帶上?！?實踐中建筑物或房間的大空間屏蔽是由金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋這些自然構(gòu)件組成的。這些構(gòu)件構(gòu)成一個格柵形大空間屏蔽。穿入這類屏蔽的導(dǎo)電金屬物應(yīng)就近與其做等電位連接后接地?！?監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備系統(tǒng)位置應(yīng)選擇在LPZ最高級區(qū)和避免設(shè)在建筑物的頂三層內(nèi)；當(dāng)建筑物天面部分的避雷網(wǎng)格尺寸不符合系統(tǒng)抗干擾的要求時,應(yīng)在天面加裝屏蔽層。使用非屏蔽電纜,入戶前應(yīng)穿金屬管并埋入地中水平距離10m以上。如受條件限制無法穿金屬管埋地入戶,則應(yīng)加長入戶屏蔽管或棧橋長度,金屬管或棧橋的兩端以及在雷電防護區(qū)交界處要做等電位連接和接地。〔4監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備為金屬外殼時,應(yīng)用最短的導(dǎo)線將其與等電位連接帶連接。如是非金屬外殼,當(dāng)設(shè)備所在建筑物屏蔽未達到設(shè)備的電磁兼容性要求時,應(yīng)加裝金屬網(wǎng)或其它屏蔽體對設(shè)備屏蔽,金屬網(wǎng)應(yīng)與等電位連接帶進行等電位連接?！?計算機、通信、監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備應(yīng)與建筑物外墻保持1m左右距離。以防止大樓遭到直擊雷時沿外墻泄流入地的引下線周圍產(chǎn)生較強的電磁場而損壞微電子設(shè)備。2.5等電位連接與共用接地〔1等電位連接是現(xiàn)代防雷技術(shù)重要的防護措施之一。將進入監(jiān)控系統(tǒng)的各類管線的屏蔽層、機架等在進入大樓前進行等電位連接后接地。在進入設(shè)備前再進行二次等電位連接后接地。將攝像頭輸出的同軸電纜的外層和其它管線外層在進入大樓前進行等電位連接后接地。〔2將分開的外導(dǎo)電裝置用等電位連接導(dǎo)體連接后接地,以減少系統(tǒng)設(shè)備所在的建筑物金屬構(gòu)件與設(shè)備之間或設(shè)備與設(shè)備之間因雷擊產(chǎn)生的電位差。利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物內(nèi)所有金屬構(gòu)件的多重連接建立一個三維的連接網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)等電位連接的最佳選擇。為方便等電位連接施工,應(yīng)在一些合適的地方預(yù)埋等電位連接預(yù)留件。進入系統(tǒng)所在建筑物的各類水管、采暖和空調(diào)管道等金屬管道的金屬外層在進入建筑物處應(yīng)做等電位連接,燃?xì)夤艿廊霊艉髴?yīng)在法蘭盤連接處插入一塊絕緣兩端用開關(guān)型SPD連接后戶內(nèi)金屬管道可參加等電位連接,并與建筑物組合在一起的大尺寸金屬件連接在一起,按GB50057-94〔2000版的要求做總等電位連接之后,接向總等電位連接帶,并可靠連通接地。〔3在建筑物入口處,即LPZ0B與LPZ1區(qū)交界進行總等電位連接后接地,在后續(xù)的雷電防護區(qū)交界處按總等電位連接的方法進行局部等電位連接,連接主休應(yīng)包含系統(tǒng)設(shè)備本身〔含外露可導(dǎo)電部分、PE線、機柜、機架、電氣和電子設(shè)備的外殼、直流工作地、防靜電接地、金屬屏蔽線纜外層、管道、屏蔽槽、電涌保護器SPD的接地等均應(yīng)以最短的距離就近與這個等電位連接帶直接連接。連接基本方法應(yīng)采用網(wǎng)型〔M結(jié)構(gòu)或星型〔S結(jié)構(gòu)。網(wǎng)型結(jié)構(gòu)的環(huán)行等電位連接帶應(yīng)每隔5m經(jīng)建筑物墻內(nèi)鋼筋、金屬立面與接地系統(tǒng)連接。當(dāng)采用S型等電位連接網(wǎng)絡(luò)時,系統(tǒng)的所有金屬組件除在接地基準(zhǔn)點,即ERP處連接外,均應(yīng)與共用接地系統(tǒng)的各組件有足夠的絕緣。3、方案設(shè)計綜述3.1方案設(shè)計依據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)綜合防雷在設(shè)計時主要采用以下標(biāo)準(zhǔn),供設(shè)計時參照?！?IEC61024《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》〔2IEC61312《雷電電磁脈沖的防護》〔3GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》〔4GB50200-94《有線電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》〔5GB50198-94《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》〔6GB/T50311-2000《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》〔7GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》3.2設(shè)計范圍本方案設(shè)計內(nèi)容為前端監(jiān)控攝像機信號系統(tǒng)防雷電過電壓及供電系統(tǒng)防浪涌保護。4、具體分項設(shè)計4.1電源供電的防雷措施GB50057-94〔2000版《建筑物防雷技術(shù)規(guī)范》防雷電波入侵的要求："在電源引入的總配電箱處宜裝設(shè)過電壓保護器"；GB50343-2004《建筑物內(nèi)電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》第5.4條第4款要求："在直擊雷非保護區(qū)或直擊雷防護區(qū)與第一防護區(qū)交界處應(yīng)安裝通過=1\*ROMANI級分類實驗的浪涌保護器或限壓型浪涌保護器作為第一級保護；第一防護區(qū)之后的各分區(qū)交界處應(yīng)安裝限壓型浪涌保護器。使用直流電源的信息設(shè)備,視其工作電壓要求,宜安裝適配的直流電源浪涌保護器。"由于雷電沖擊波的主要能量集中在從工頻附近幾十赫茲到幾百赫茲的低端,所以雷電沖擊波能量就容易與工頻回路發(fā)生耦合、諧振,于是雷電沖擊波從電源線路進入電子設(shè)備的幾率,要比從信號線中進入的幾率高得多,據(jù)統(tǒng)計,約有80%的雷擊損壞電子設(shè)備的事故是由電源線引入的,因此應(yīng)特別加強系統(tǒng)中設(shè)備電源的防雷措施。1在控制大樓總配電柜處,安裝電源防雷器；2在中心控制室的監(jiān)控系統(tǒng)配電箱處,安裝電源防雷器；3在室外型云臺攝像機電源入口處,安裝標(biāo)準(zhǔn)型電源防雷器；4室外型固定攝像機,安裝標(biāo)準(zhǔn)型電源防雷器；4.2信號傳輸線路的防護措施GB50343-2004《建筑物內(nèi)電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》第5.4.2條第1款要求："進、出建筑物的信號線纜,宜選用有金屬屏蔽層的電纜,并宜埋地敷設(shè),在直擊雷非保護區(qū)或直擊雷防護區(qū)與第一防護區(qū)交界處,電纜金屬屏蔽層應(yīng)做等電位連接并接地。電子信息系統(tǒng)設(shè)備系統(tǒng)的信號線纜內(nèi)芯線相應(yīng)端口,應(yīng)安裝適配的信號線路浪涌保護器,浪涌保護器的接地端及電纜內(nèi)芯的空線對應(yīng)接地。"YD/T5098-2001《通信局〔站雷電過電壓保護工程設(shè)計規(guī)范》第3.2.3條要求："建在城市且地處多雷區(qū)、強雷區(qū)的通信局〔站各類網(wǎng)管系統(tǒng)金屬數(shù)據(jù)線,若長度大于50米且小于100米,其數(shù)據(jù)線一側(cè)的終端設(shè)備輸入口應(yīng)具有SPD；若長度大于100米,其數(shù)據(jù)線兩側(cè)的終端設(shè)備輸入口均應(yīng)具有SPD。"第3.2.4條要求："建在郊區(qū)或山區(qū)且地處多雷區(qū)、強雷區(qū)的通信局〔站各類網(wǎng)管系統(tǒng)金屬數(shù)據(jù)線,若長度大于30米且小于50米,其數(shù)據(jù)線一側(cè)的終端設(shè)備輸入口應(yīng)具有SPD；若長度大于50米,其數(shù)據(jù)線兩側(cè)的終端