室外弱電系統(tǒng)接地防雷解決方案

室外弱電系統(tǒng)接地防雷解決方案安防監(jiān)控設(shè)備具有高密度、高速度、低電壓和低功耗等特性。它們對(duì)各種諸如雷電過電壓、電力系統(tǒng)操作過電壓、靜電放電、電磁輻射等電磁干擾非常敏感，使得監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備極易遭受雷擊和過電壓破壞，其后果可能會(huì)使整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行失靈，甚至造成難以估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失和危害人身安全。而安防監(jiān)控系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中很少用到，但是這是很重要的一方面，尤其室外監(jiān)控系統(tǒng)，雷電天氣常出現(xiàn)的地方更應(yīng)做防雷設(shè)計(jì)。為了能夠準(zhǔn)確有效地解決安防監(jiān)控系統(tǒng)的防雷方案，首先應(yīng)準(zhǔn)確了解安防監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成，進(jìn)而準(zhǔn)確分析安防監(jiān)控系統(tǒng)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(chǔ)上，選用合適的防雷保護(hù)裝置，研究和探討信號(hào)、電源線路的合理布放，明確屏蔽及接地方式，方可給出準(zhǔn)確系統(tǒng)的防雷解決方案。這樣才能有效提高安防監(jiān)控系統(tǒng)的抗雷擊過電壓干擾能力，優(yōu)化系統(tǒng)的整體防雷水平。一首先分析視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成：前端部分：主要由攝像機(jī)、鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩、支架等組成。傳輸部分：使用同軸電纜、網(wǎng)線、電線、多芯線采取架空、地埋或沿墻敷設(shè)等方式傳輸視頻、音頻或控制信號(hào)等。終端部分：主要由視頻存儲(chǔ)、矩陣、監(jiān)視器、控制設(shè)備等組成。二安防監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的主要原因（1）直擊雷：直接擊中露天的攝像機(jī)，直接損毀設(shè)備；直接擊在線纜上；造成線纜熔斷、損壞。（2）雷電波入侵：安防監(jiān)控系統(tǒng)中的電源線、信號(hào)傳輸線或進(jìn)入監(jiān)控室的其他金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應(yīng)時(shí)，雷電波沿這些金屬導(dǎo)線、導(dǎo)體侵入設(shè)備，導(dǎo)致高電位差使設(shè)備損壞。（3）雷電感應(yīng)電磁感應(yīng)：當(dāng)附近區(qū)域有雷擊閃絡(luò)時(shí)，在雷擊落實(shí)通道周圍會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬變電磁場(chǎng)。處在電磁場(chǎng)中的監(jiān)控設(shè)備和傳輸線路會(huì)感應(yīng)出較大的電動(dòng)勢(shì)，以致?lián)p壞、損毀設(shè)備。靜電感應(yīng)：當(dāng)有帶電的雷云出現(xiàn)時(shí)，在雷云下面的建筑物和傳輸線路上會(huì)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(hào)線路上可40－60kV靜電電位，一旦雷云放電后，束縛電荷迅速擴(kuò)散，即引起感應(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，又稱二次雷。它對(duì)設(shè)備的損害沒有直擊雷來的猛烈，但它要比直擊雷發(fā)生的機(jī)率大得多，有統(tǒng)計(jì)顯示，感應(yīng)雷擊約占現(xiàn)代雷擊事故的80%以上。（4）地電位反擊：直擊雷防護(hù)裝置在引導(dǎo)強(qiáng)大的雷電流流入大地時(shí)，在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬導(dǎo)體上產(chǎn)生非常高的瞬間電壓，對(duì)周圍與它們靠的近卻又沒與它們連接的金屬物體、設(shè)備、線路，人體之間產(chǎn)生巨大的電位差，這個(gè)電位差引起的電機(jī)就是地電位反擊。三清楚安防監(jiān)控系統(tǒng)的分類依傳輸部分的傳輸方式分類，安防監(jiān)控系統(tǒng)主要分為如下幾類：（1）同軸電纜傳輸監(jiān)控系統(tǒng)：雷電防護(hù)重點(diǎn)在于傳輸電纜的兩端線路接口防護(hù)及傳輸電纜自身的保護(hù);（2）雙絞線傳輸監(jiān)控系統(tǒng)：雷電防護(hù)重點(diǎn)在于前端及終端的電源防護(hù)及雙絞線接口防護(hù);（3）光纜傳輸監(jiān)控系統(tǒng)：雷電防護(hù)重點(diǎn)在于前端及終端的電源防護(hù)及光纜自身屏蔽鎧層及加強(qiáng)筋的防護(hù);（4）微波傳輸監(jiān)控系統(tǒng)：雷電防護(hù)重點(diǎn)在于前后兩站無線設(shè)備的自身直擊防護(hù)。四安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)方案1、前端設(shè)備的防雷前端設(shè)備有室外和室內(nèi)安裝兩種情況，安裝在室內(nèi)的設(shè)備一般不會(huì)遭受直擊雷擊，但需考慮防止雷電過電壓對(duì)設(shè)備的侵害，而室外的設(shè)備則同時(shí)需考慮防止直擊雷擊。前端設(shè)備如攝像頭應(yīng)置于接閃器（避雷針或其它接閃導(dǎo)體）有效保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)攝像機(jī)獨(dú)立架設(shè)時(shí)，避雷針最好距攝像機(jī)3－4米的距離。如有困難避雷針也可以架設(shè)在攝像機(jī)的支撐桿上，引下線可直接利用金屬桿本身或選用Φ8的鍍鋅圓鋼。為防止電磁感應(yīng)，沿桿引上攝像機(jī)的電源線和信號(hào)線應(yīng)穿金屬管屏蔽。為防止雷電波沿線路侵入前端設(shè)備，應(yīng)在設(shè)備前的每條線路上加裝合適的避雷器，如電源線（220V或DC12V）、視頻線、信號(hào)線和云臺(tái)控制線。攝像機(jī)的電源一般使用AC220V或DC12V。攝像機(jī)由直流變壓器供電的，單相電源避雷器應(yīng)串聯(lián)或并聯(lián)在直流變壓器前端，如直流電源傳輸距離大于15米，則攝像機(jī)端還應(yīng)串接低壓直流避雷器。信號(hào)線傳輸距離長(zhǎng)，耐壓水平低，極易感應(yīng)雷電流而損壞設(shè)備，為了將雷電流從信號(hào)傳輸線傳導(dǎo)入地，信號(hào)過電壓保護(hù)器須快速響應(yīng)，在設(shè)計(jì)信號(hào)傳輸線的保護(hù)時(shí)必須考慮信號(hào)的傳輸速率、信號(hào)電平，啟動(dòng)電壓以及雷電通量等參數(shù)。室外的前端設(shè)備應(yīng)有良好的接地，接地電阻小于4Ω，高土壤電阻率地區(qū)可放寬至<10Ω。2、傳輸線路的防雷視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是傳輸信號(hào)線和電源線。室外攝像機(jī)的電源可從終端設(shè)備處引入，也可從監(jiān)視點(diǎn)附近的電源引入?？刂菩盘?hào)傳輸線和報(bào)警信號(hào)傳輸線一般選用芯屏蔽軟線，架設(shè)（或敷設(shè)）在前端與終端之間。傳輸部分的線路在城市郊區(qū)、鄉(xiāng)村敷設(shè)時(shí)，可采用直埋敷設(shè)方式。當(dāng)條件不充許時(shí)，可采用通信管道或架空方式，此時(shí)規(guī)定了傳輸線纜與其它線路的最小間距和與其它線路共桿架設(shè)的最小垂直間距。從防雷角度看，直埋敷設(shè)方式防雷效果最佳，架空線最容易遭受雷擊，并且破壞性大，波及范圍廣，為避免首尾端設(shè)備損壞，架空線傳輸時(shí)應(yīng)在每一電桿上做接地處理，架空線纜的吊線和架空線纜線路中的金屬管道均應(yīng)接地。中間放大器輸入端的信號(hào)源和電源均應(yīng)分別接入合適的避雷器。傳輸線埋地敷設(shè)并不能阻止雷擊設(shè)備的發(fā)生，大量的事實(shí)顯示，雷擊造成埋地線纜故障，大約占總故障的30％左右，即使雷擊比較遠(yuǎn)的地方，也仍然會(huì)有部分雷電流流入電纜。所以采用帶屏蔽層的線纜或線纜穿鋼管埋地敷設(shè)，保持鋼管的電氣連通。對(duì)防護(hù)電磁干擾和電磁感應(yīng)非常有效，這主要是由于金屬管的屏蔽作用和雷電流的集膚效應(yīng)。如電纜全程穿金屬管有困難時(shí)，可在電纜進(jìn)入終端和前端設(shè)備前穿金屬管埋地引入，但埋地長(zhǎng)度不得小于15米，在入戶端將電纜金屬外皮、鋼管同防雷接地裝置相連。3、終端設(shè)備的防雷在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控室的防雷最為重要，應(yīng)從直擊雷防護(hù)、雷電波侵入、等電位連接和電涌保護(hù)多方面進(jìn)行。監(jiān)控室所在建筑物應(yīng)有防直擊雷的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)。進(jìn)入監(jiān)控室的各種金屬管線應(yīng)接到防感應(yīng)雷的接地裝置上。架空電纜線直接引入時(shí)，在入戶處應(yīng)加裝避雷器，并將線纜金屬外護(hù)層及自承鋼索接到接地裝置上。監(jiān)控室內(nèi)應(yīng)設(shè)置一等電位連接母線（或金屬板），該等電位連接母線應(yīng)與建筑物防雷接地、PE線、設(shè)備保護(hù)地、防靜電地等連接到一起防止危險(xiǎn)的電位差。各種電涌保護(hù)器（避雷器）的接地線應(yīng)以最直和最短的距離與等電位連接母排進(jìn)行電氣連接。由于有80％雷擊高電位是從電源線侵入的，為保證設(shè)備安全，一般電源上應(yīng)設(shè)置三級(jí)避雷保護(hù)。在視頻傳輸線、信號(hào)控制線，入侵報(bào)警信號(hào)線進(jìn)入前端設(shè)備之前或進(jìn)入中心控制臺(tái)前應(yīng)加裝相應(yīng)的避雷保護(hù)器。良好的接地是防雷中至關(guān)重要的一環(huán)。接地電阻值越小過電壓值越低。監(jiān)控中心采用專用接地裝置時(shí)，其接地電阻不得大于4Ω。采用綜合接地網(wǎng)時(shí)，其接地電阻不得大于1Ω。4、接地系統(tǒng)防雷所有防雷保護(hù)系統(tǒng)均應(yīng)有可靠、有效的接地。接地系統(tǒng)亦是防雷保護(hù)的必要組成部分之一。安防監(jiān)控系統(tǒng)前端、終端設(shè)備均應(yīng)有良好的防雷接地，相應(yīng)接地系統(tǒng)應(yīng)符合規(guī)范要求。一般獨(dú)立于監(jiān)控機(jī)房所在建筑物的前端設(shè)備均須設(shè)有獨(dú)立接地。但在此需要特別指出的是：無論前端還是終端設(shè)備的接地系統(tǒng)，如果2個(gè)地網(wǎng)之間距離小于20米,2個(gè)地網(wǎng)要連接在一起.攝象機(jī)和避雷針的地網(wǎng)阻值要小于10歐姆.監(jiān)控機(jī)房的地網(wǎng)要小于4歐姆.考慮到接地空間的限制,可以采用高