監(jiān)控系統(tǒng)綜合防雷技術(shù)

監(jiān)控系統(tǒng)綜合防雷技術(shù)

概述

當今社會電子計算機技術(shù)、微波通信技術(shù)日益發(fā)展，各類電子設備大量應用，雷擊電感應到附近的導體中形成過電壓，可高達幾千伏，對微電子設備的危害極大。LEMP的主要侵入通道有電源線路、各類信號傳輸線路、天饋路線和進入系統(tǒng)的管、纜、橋架等導體侵入設備系統(tǒng)，造成電子設備失效或永久性損壞。因此，雷擊脈沖的防護是在入侵通道上將雷電流泄放入地，從而達到保護電子設備的目有。其主要方法是采用隔離、等位、鉗位、均壓、濾波、屏蔽、過壓過流保護、接地等方法將雷電過電壓、過電流及雷擊電磁脈消除在設備外圍，從而有效地保護各類設備。目前主要采用氣體放電管、放電間隙、高頻二極管、壓敏電阻、瞬態(tài)二極管、晶閘管、高低通濾波器等元件根據(jù)不同頻率、功率、傳輸速率、阻抗、駐波、插損、帶寬、電壓、電流等要求，組合成電源線、視頻線、信號線系列電涌保護器（SPD）安裝在微電子設備的外連線路中，地線按共用接地原則接入系統(tǒng)的地線，才不至于造成地電位反擊。只要設計合理、安裝合格，電涌保護器就能有效的防御雷電。

1、監(jiān)控系統(tǒng)綜合防雷設計方案的依據(jù)

監(jiān)控系統(tǒng)綜合防雷在設計時主要采用以下標準，供設計時參照。

（1）IEC61024《建筑物防雷》

（2）IEC61312《雷電電磁脈沖的防護》

（3）ITUK25《光纜的防雷》

（4）ITUK27《電信大樓內(nèi)的連接結(jié)構(gòu)和接地》

（5）GB50057-94《建筑物防雷設計規(guī)范》

（6）GB50174-93《電子計算機機房設計規(guī)范》

（7）GB50200-94《有線電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

（8）GB50198-94《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

（9）GB/T50311-2000《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范》

（10）YD2011-93《微波站防雷與接地設計規(guī)范》

（11）YD5078-98《通信工程電源系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》

（12）XQ3-2000《氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護規(guī)范》

2、監(jiān)控系統(tǒng)與電源供電系統(tǒng)的綜合防雷原則

監(jiān)控系統(tǒng)的綜合防雷設計應考慮環(huán)境因素、雷電活動規(guī)律、系統(tǒng)設備的重要性、發(fā)生雷災后果的嚴重程度，分別采取相應的防護措施。

（1）在進行綜合防雷設計時，應堅持全面規(guī)劃、綜合治理、優(yōu)化設計、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，進行綜合設計及維護。

（2）監(jiān)控綜合防雷系統(tǒng)的防雷設計應采用等電位連接、屏蔽、合理布線、其用接地系統(tǒng)和安裝電涌保護裝置等措施進行綜合防護。必須堅持預防為主，安全第一的指導方針。

（3）監(jiān)控綜合防雷系統(tǒng)應根據(jù)所在地區(qū)雷暴等級、設備放置在雷電防護區(qū)的位置不同，采用不同的防護標準。

實地勘察

監(jiān)控系統(tǒng)的綜合防雷設計應考慮環(huán)境因素、雷電活動規(guī)律、系統(tǒng)設備的重要性、發(fā)生雷災后果的嚴重程度，分別采取相應的防護措施

根據(jù)現(xiàn)場勘察的結(jié)果，該監(jiān)控系統(tǒng)幾只室外的監(jiān)控攝像槍均分布在半山腰上，屬于雷電感應引入的高發(fā)區(qū)。所以，必須要以較為嚴格的防雷措施才能收到成效。

要做一個弱電系統(tǒng)防雷一般分四個方面，分別是安裝防雷器、接地、線路屏蔽、等電位4個方面。我們分別對這四個方面論述。

安裝防雷器

系統(tǒng)安裝防雷器其中包括安裝電源防雷器和信號防雷兩方面。

1.電源防雷器的安裝

對監(jiān)控機房內(nèi)部的電源防護一般為重點防護對象，畢竟監(jiān)控機房的總供電受到影響會導致整個監(jiān)控系統(tǒng)的癱瘓。

一般對監(jiān)控機房的總電源防護采取電源防雷三級防護。由于從變電站高壓線引入室內(nèi)的電線架空比較遠，所以比較容易經(jīng)常引入較強的感應電壓。而監(jiān)控系統(tǒng)的設備大都屬于集成電路，所能耐受的電壓都比較低，在這種情況下，我們一般采用電源三級防護（如下圖）

圖中表示電源防雷器的安裝位置，在供電系統(tǒng)從變壓器引入端分別經(jīng)過總配電房開關(guān)（第一級）——樓層配電開關(guān)（第二級）——機房總開關(guān)（第三級）——主機（第四級），防雷分別與開關(guān)并聯(lián)安裝，并且要求防雷器良好接地，接地電阻不大于1歐姆。

第一級電源防雷：

根據(jù)國家有關(guān)低壓防雷的有關(guān)規(guī)定，外接金屬線路進入建筑物之前必須埋地穿金屬管槽15米以上的距離進入建筑物，且要在建筑物的線路進入端加裝低壓避雷器。必須做到在電源的進入端安裝低壓端的總電源防雷器，將由外部線路可能引入的雷擊高電壓引至大地泄放，以確保后接設備的安全。

對于三相電源主級防雷器，三相進線的每條線路應有40-60KA的通流容量，可將數(shù)萬甚至數(shù)十萬伏的過電壓限制到幾千伏以內(nèi)，防雷器并聯(lián)安裝在總配電室進線端處，做直擊雷和傳導雷的保護。可選用HD-D380B-XX100電源防雷響應時間ta≤25ns

接線方式串聯(lián)

外型尺寸225*106*30mm

一般適用于家庭電源插口以及精密電子設備電源保護。

以上設備安裝都要求良好接地，如建筑物內(nèi)部鋼筋接地電阻小于4歐姆，可在防雷器安裝位置就近的柱子內(nèi)引出接地點，與防雷器地線連接。

2.信號防雷器安裝

對于弱電監(jiān)控系統(tǒng)要求監(jiān)控主機與攝像槍連接的信號線、電源線、視頻線連接的所有端口都應安裝防雷器。要求安裝的防雷器良好接地，接地電阻不大于1歐姆。(如下圖)

在監(jiān)控主機視頻輸入端安裝單口視頻防雷器。要求防雷器與室內(nèi)接地點良好接地，接地電阻不大于1歐姆。

圖片僅供參考，請以實物為準。型號HD-XH-GVD/B

標稱電壓Un—10V/+1V

最大持續(xù)工作電壓Uc—11V/+1.4V

電壓保護水平Up

1KV/（1.2/50μs）＜600V（屏蔽/芯線）

＜15V（芯線/屏蔽）

標稱放電電流In(8/20μs)2.5KA（芯線/屏蔽）

5KA（屏蔽/芯線）

最大放電電流Imax(8/20μs)5KA（芯線/屏蔽）

10KA（屏蔽/芯線）

輸入輸出阻抗75Ω

響應時間ta＜1ns

帶寬Fg200MHz

數(shù)據(jù)傳輸速率Vs＜16Mbps

外型尺寸94*25*25mm

一般適用于攝像槍視頻線路防雷保護。

在監(jiān)控主機輸出的云臺控制線端口出安裝信號防雷器，要求防雷器與室內(nèi)接地點良好接地，接地電阻不大于1歐姆。

圖片僅供參考，請以實物為準。型號HD-XC-YT

標稱電壓Un12V

最大持續(xù)工作電壓Uc18V

標稱放電電流In(8/20μs)2.5KA

最大放電電流Imax(8/20μs)5KA

保護線數(shù)單路2，3線

雙路1，2，3，4線

響應時間ta＜1ns

電壓保護水平Up

1KV/（1.2/50μs）18V

插入損耗aE＜0.2dB

接口方式接線端子

外型尺寸96*25*25mm

一般適用于云臺控制線路防雷保護。

在室外的帶云臺攝像槍處要求安裝視頻、控制線路、電源三合一防雷器，要求防雷器良好接地，接地電阻不大于1歐姆。

三合一視頻線路避雷器，型號：HD-CCTV-PVC

HD-CCTV-PVC

圖片僅供參考，請以實物為準。

保護對象視頻線電源線485控制線

標稱電壓Un—10V/+1V220V/24V/12V12V/24V

最大持續(xù)工作電壓—11V/+1.4V275V/32V/18V15V/32V

標稱放電電流In(8/20μs)2.5/5KA（芯線/屏蔽）

5/10KA（屏蔽/芯線）5KA/10KA2.5KA/5KA

最大放電電流Imax(8/20μs)5/10KA（芯線/屏蔽）

10KA（屏蔽/芯線）10KA/20KA5KA/10KA

電壓保護水平Up

1KV/（1.2/50μs）＜600V（屏蔽/芯線）

＜15V（芯線/屏蔽）1KV18V/36V（線對線）

響應時間ta＜1ns＜1ns＜1ns

插入損耗aE＜0.5dB＜0.3dB

接口方式BNC接頭接線端子接線端子

外型尺寸78*64*26mm

一般適用于監(jiān)控帶云臺或者快球攝像機防雷保護。

對于不帶云臺的固定攝像槍，要求安裝視頻與電源二合一防雷器，要求防雷器良好接地，接地電阻不大于1歐姆。

二合一視頻線路避雷器，型號：HD-CCTV-PV

HD-CCTV-PV

圖片僅供參考，請以實物為準。

保護對象視頻線電源線

標稱電壓Un—10V/+1V220V/24V/12V

最大持續(xù)工作電壓—11V/+1.4V275V/32V/18V

標稱放電電流In(8/20μs)2.5/5KA（芯線/屏蔽）5/10KA（屏蔽/芯線）5KA/10KA

最大放電電流Imax(8/20μs)5/10KA（芯線/屏蔽）10KA（屏蔽/芯線）10KA/20KA

電壓保護水平Up

1KV/（1.2/50μs）＜600V（屏蔽/芯線）＜15V（芯線/屏蔽）1KV

響應時間ta＜1ns＜1ns

插入損耗aE＜0.5dB

接口方式BNC接頭接線端子

外型尺寸78*64*26mm

一般適用于監(jiān)控不帶云臺控制線攝像機防雷保護。

二．系統(tǒng)接地。

對于監(jiān)控機房內(nèi)的接地，要求在機房內(nèi)的柱子內(nèi)主鋼筋通過焊接引出一個接地匯流排，機房內(nèi)的靜電地板、金屬機箱外殼，都要求通過10mm2或以上的地線與匯流排連接。

監(jiān)控室內(nèi)的總電源地線要求與接地匯流排重復接地，縮短電源防雷器瀉放電流的通道。

安裝在主機的避雷器（包括視頻防雷器、信號防雷器）其地線可直接連接到以接地的靜電地板或設備金屬外殼上。

對于室外攝像槍的防雷器接地就要做獨立接地網(wǎng)，具體做法請參考以下附圖2。

二、安裝建議：

防雷接地，應按現(xiàn)行國家標準《建筑防雷設計規(guī)范》執(zhí)行。由于接地的良好狀態(tài)對防雷有非常重要的影響，所以在制作接地網(wǎng)時一般采用Φ200X1200的防雷接地模塊4支，每根長1.2m，間距約5米垂直埋地下，頂端距地面約0.5-0.8m，頂端再用4mm×40mm的鍍鋅扁鐵全部焊起來，構(gòu)成一個統(tǒng)一的接地系統(tǒng)。為使雷電浪涌電流泄入大地，使被保護物免遭直擊雷或感應雷等浪涌過電壓、過電流的危害。

三、具體施工方法及注意事項：

1.人工接地體在土壤中的埋設深度頂端距離地面不應小于0.5~0.8m。

2.采用HD-DJ3防雷接地模塊制作獨立地網(wǎng)，模塊規(guī)格為；Φ200X1200,50KG。每個需要做地網(wǎng)的位置，開挖地槽，深度為0.5~0.8m。在地槽內(nèi)垂直挖坑深度為1.2m，并用鍍鋅扁鐵與4根防雷接地模塊連接，形成一個獨立的地網(wǎng)，（地網(wǎng)的制作方法為：低電阻接地模之間要相隔3~5m垂直埋入土壤地坑，深度為1.2m，用鍍鋅扁鐵與接地模塊的金屬水管部分牢固焊接，焊接應采用雙面焊接，焊接面不能小于10CM。焊接后涂上防銹油，最后把泥土回填。各個獨立地網(wǎng)都按同樣方法進行挖坑埋設防雷接地模塊。

6.接地裝置連接應可靠，連接處不應松動、脫焊、接觸不良。

7.可靠焊接后，引出接地端子。

8把地網(wǎng)引出的端子可靠焊接在攝想槍的金屬桿基座上，使整個金屬桿接地，安裝在攝像槍上的防雷器可通過已接地的金屬桿接地。

8.接地裝置施工完工后，測試接地電阻值必須符合設計要求，隱蔽工程部分應有檢查驗收合格記錄。

對于環(huán)境惡劣的應加埋防雷接地模塊數(shù)量，使其接地阻值不大于4歐姆。

三、等電位與屏蔽措施

1、埋地線路的金屬線管、PE線、信息線路金屬外皮應在入戶端良好接地，并把屏蔽層與防雷地可靠連通。

2、監(jiān)控室內(nèi)，應將金屬電腦桌、電腦設備、控制設備金屬外殼與防雷接地裝置可靠連接。

3、室外攝像槍到解碼器之間的外露信號線，應套不銹鋼或銅金屬管，并將攝像槍金屬屏蔽外殼及解碼器金屬屏蔽外殼與引下線的柱桿可靠連接。

4、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、線路敷設于合適的路徑、線路屏蔽，這些措施宜聯(lián)合使用。

6、在需要保護的空間，當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。當微電子設備系統(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。

7、建筑物之間的連接電纜應敷設在金屬管道內(nèi)，這些金屬管道從一端到另一端應全線電氣貫通，并連到各建筑物的等電位連接帶上。電纜屏蔽層也應連到這些帶上。

8、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。穿入這類屏蔽的導電金屬物應就近與其做等電位連接后接地。

根據(jù)以上線路屏蔽的原則，監(jiān)控系統(tǒng)屏蔽如下圖所表示

從監(jiān)控室引出到槍的一段線路應采用套金屬管并且埋地，金屬管從監(jiān)控室到槍的各段應形成電氣上的連通(意思是埋設的金屬管各段應該連通，不通的通過焊接或用電線跳通)金屬管引出的一端應與建筑物的鋼筋接地焊接連通，而攝像槍端則與地網(wǎng)焊接形成電氣上的連通。

為減小屏蔽管的外部感應電壓，除屏蔽管兩端分別于建筑物地、攝像槍獨立地網(wǎng)連接外，可在線坑內(nèi)屏蔽管的上方埋設一條金屬線，金屬線兩端同樣需要接地，其作用為進一步減低屏蔽管的感應電壓。如下圖所示。

（四）、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)控中心大樓