安防監(jiān)控系統(tǒng)防雷設(shè)計在實(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。

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一、概述

我們首先應(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、電源線路的合理布放，明確屏蔽及接地方式，方可給出準(zhǔn)確的、系統(tǒng)的防雷解決方案。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。

二、安防監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成、分類及雷電防護(hù)概述

01

安防監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

安防監(jiān)控系統(tǒng)，一般由以下三部分組成：

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。

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(shè)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(shè)備、畫面分割器、監(jiān)視器、錄像存儲設(shè)備等組成。

安防監(jiān)控系統(tǒng)的防雷分類

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：

A．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)；

B．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)；

C．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)；

D．微波傳輸監(jiān)控系統(tǒng)：防護(hù)重點(diǎn)在于，前后兩站無線設(shè)備的自身直擊雷防護(hù)。

02

安防監(jiān)控系統(tǒng)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(jī)上，直接損毀設(shè)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(jiān)控系統(tǒng)的電源線、信號傳輸線或進(jìn)入監(jiān)控室的其它金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應(yīng)時，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。

2.3雷電感應(yīng)

電磁感應(yīng)：當(dāng)附近區(qū)域有雷擊閃絡(luò)時，在雷擊落實(shí)通道周圍會產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬變電磁場。處在電磁場中的監(jiān)控設(shè)備和傳輸線路會感應(yīng)出較大的電動勢，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，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)計顯示，感應(yīng)雷擊約占現(xiàn)代雷擊事故的80%以上。

2.4地電位反擊

直擊雷防護(hù)裝置（避雷針）在引導(dǎo)強(qiáng)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(dǎo)體上產(chǎn)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(shè)備、線路、人體之間產(chǎn)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(shè)備，也可能造成人身傷害或火災(zāi)爆炸事故。

三、設(shè)計依據(jù)

3.1 GB50057-94〈建筑物防雷設(shè)計規(guī)范〉

3.2 GB50174-93〈計算機(jī)房防雷設(shè)計規(guī)范〉

3.3 GB2887-89 〈計算站場地技術(shù)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(zhí)行規(guī)范〉

3.6 GA173-1998 〈計算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器〉

3.7 IEC1312〈雷電電磁脈沖的防護(hù)〉

3.8 IEC 61643 〈SPD電源防雷器〉

3.9 IEC 61644 〈SPD 通訊網(wǎng)絡(luò)防雷器〉

3.10 VDE0675〈過電壓保護(hù)器〉

3.11 GB50343-2004〈建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范〉

四. 防雷設(shè)計方案

根據(jù)第二條的分析,結(jié)合實(shí)際情況,參考國家防雷規(guī)范,制定本設(shè)計方案.

①室外設(shè)備保護(hù)

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

攝象機(jī)的感應(yīng)雷防護(hù):在攝象機(jī)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(jiān)控機(jī)房防雷保護(hù):

在建筑物的總配電上安裝第一級電源防雷器 ,作為整個建筑物的第一級電源防雷保護(hù).

在機(jī)房配電上安裝第二級電源防雷器,作為機(jī)房設(shè)備的第二級電源防雷保護(hù).

在UPS電源前端,安裝第三級防雷器,保護(hù)UPS和其以后的設(shè)備.

③接地系統(tǒng)

在室外的攝象機(jī)附近都要就近做一套接地網(wǎng),如果2個地網(wǎng)之間距離小于20米,2個地網(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,可以采用高科技的接地模塊.

五、安防監(jiān)控系統(tǒng)防雷解決方案要點(diǎn)、常見問題、注意事項(xiàng)

01

直擊雷防護(hù)

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

(1)前端設(shè)備的直

安防監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備有室外和室內(nèi)兩種，安裝在室內(nèi)的設(shè)備一般不會遭受直擊雷，而安裝于室外的設(shè)備，多數(shù)處于相對的開闊地帶，直擊雷風(fēng)險較大，則必須考慮直擊雷防護(hù)問題。

安防監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備，如攝像頭等，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)。對于已經(jīng)處于其它接閃器或高層建筑原有接閃系統(tǒng)保護(hù)范圍之內(nèi)的前端設(shè)備，一般可以不再另行考慮直擊雷防護(hù)；對于未處于任何接閃系統(tǒng)保護(hù)范圍之內(nèi)的前端設(shè)備，則均應(yīng)考慮直擊雷防護(hù)問題。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度考慮，前端設(shè)備直擊雷防護(hù)安裝獨(dú)立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(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。

(2)傳輸線路的直擊雷防護(hù)

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

(3)終端設(shè)備的直擊雷防護(hù)

終端設(shè)備機(jī)房（一般稱監(jiān)控機(jī)房）所在建筑物應(yīng)采取防直擊雷的措施，可采用φ10的圓鋼（刷銀粉漆）在樓頂構(gòu)筑避雷帶，另3.1.3終端設(shè)備的直擊雷防護(hù)終端設(shè)備機(jī)房（一般稱監(jiān)控機(jī)房）所在建筑物應(yīng)采取防直擊雷的措施，可采用φ10的圓鋼（刷銀粉漆）在樓頂構(gòu)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(shè)一支撐，并用40×4mm的鍍鋅扁鋼作為引下線與地網(wǎng)（地網(wǎng)電阻應(yīng)小于10Ω）連接，引下線的間距應(yīng)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(wǎng)連接，避雷針的高度、安裝位置應(yīng)根據(jù)滾球法進(jìn)行計算。

02

防雷接地系統(tǒng)

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)，如果距離小于20米的情況，兩個接地系統(tǒng)之間應(yīng)做等電位連接。

03

沿墻敷設(shè)應(yīng)注意的問題

許多布線人員，因?qū)Ψ览字R了解有限，或者圖簡單方便，習(xí)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(diǎn)是值得重視和注意的。為減小雷害風(fēng)險，任何導(dǎo)線/金屬線路均應(yīng)盡可能避免與直擊雷防護(hù)系統(tǒng)平行捆扎，而應(yīng)依有關(guān)規(guī)范要求。

04

交流電源防雷器的選用

對于安防監(jiān)控系統(tǒng)的所有交流電源進(jìn)線端均作有效的防雷保護(hù)。并且應(yīng)確保設(shè)備所處建筑物系有良好的防雷接地系統(tǒng)的，進(jìn)一步確認(rèn)，所在建筑的雷電防護(hù)裝置是否使用適當(dāng)。前端設(shè)備的交流電源進(jìn)線處應(yīng)安裝相應(yīng)的電源防雷器。考慮到安防監(jiān)控系統(tǒng)的電源系統(tǒng)一般都不是很規(guī)范，零、地之間一般都會有幾伏、十幾伏的電壓，有時甚至?xí)袔资碾妷海硗猓诎惭b單相電源防雷器的時候，安裝人員一般也不會注意區(qū)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(hù)模式的產(chǎn)品，因?yàn)槿绻鸑PE模塊上有交流電壓存在，在NPE模塊動作時會產(chǎn)生工頻續(xù)流，使NPE模塊難以熄弧，造成NPE模塊燒壞。

進(jìn)入到監(jiān)控機(jī)房的電源線應(yīng)考慮三級防護(hù)，可在建筑物的總配電房的電源進(jìn)線處安裝一級電源防雷器，在監(jiān)控機(jī)房所在樓層配電箱的電源進(jìn)線處安裝二級電源防雷器，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(hù)模式的電源防雷器。所有的防雷器應(yīng)可靠接地。

05

安防監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸線路防護(hù)

統(tǒng)計數(shù)據(jù)資料表明，安防監(jiān)控系統(tǒng)80%以上的雷害事故都是因?yàn)榕c系統(tǒng)相連的線路上感應(yīng)的雷電侵入波過電壓造成的。因此，做好與系統(tǒng)相連的線路防護(hù)是整體防雷中不容忽視的一環(huán)。

最安全的布線方式，應(yīng)采取全程穿金屬管埋地敷設(shè)，同時，也請注意，金屬管兩端務(wù)必做有效接地。穿金屬管埋地敷設(shè)的傳輸線路，可以使雷電侵入波的幅值得到相當(dāng)程度的衰減，從而降低設(shè)備遭受雷電侵入波損害的概率。實(shí)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(jìn)入監(jiān)控機(jī)房和前端設(shè)備前務(wù)必穿金屬管埋地敷設(shè)，埋地長度應(yīng)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(yīng)安裝相應(yīng)的防雷器。

06

光纖通訊線路的防護(hù)

一般來講，光纖線路不必作加裝防雷電浪涌保護(hù)裝置，因?yàn)楣饫w線路本身不屬于導(dǎo)體，也就不會感應(yīng)/傳遞過電壓浪涌。這一點(diǎn)許多人知道，但常常容易被忽視的是光纖線纜的防雷保護(hù)，從而導(dǎo)致一些雷電過電壓閃絡(luò)，損壞設(shè)備的情況發(fā)生。其發(fā)生的主要原因是，光纖線纜一般有金屬加強(qiáng)筋和金屬鎧層用于保護(hù)光纖線纜，光纖本身雖不會感應(yīng)和傳遞過電壓，但其金屬加強(qiáng)筋和金屬鎧層卻極易感應(yīng)、傳遞雷擊過電壓，必須給予妥善處理，即在光纖進(jìn)戶端務(wù)必做好接地保護(hù)。

07

視頻信號防雷的注意事項(xiàng)

視頻信號防雷，概念比較簡單，但也常常出現(xiàn)因工作環(huán)節(jié)上的疏忽導(dǎo)致防雷保護(hù)失敗，同時導(dǎo)致視頻防雷自身遭到損壞。目前，市場上大部分信號防雷產(chǎn)品，一般采用兩級保護(hù)方式，前一級作為粗保護(hù)一般采用氣體放電管作為保護(hù)器件；后一級為細(xì)保護(hù)，一般采用TVS作為保護(hù)器件。如此一來，信號防雷器就必然有了前后之分，進(jìn)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(jìn)來之后，TVS極易首先被擊穿，導(dǎo)致防雷器損壞/失效。而這一情況，在市場上時有發(fā)生。由于許多防雷公司業(yè)務(wù)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(qū)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”；最后產(chǎn)品到了現(xiàn)場后，工程人員未仔細(xì)考慮、認(rèn)真對待，只管能接上即可，最終導(dǎo)致一些視頻信號防雷器接反的現(xiàn)象發(fā)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(hù)，可以有效預(yù)防上述問題的發(fā)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(diào)配使用。

08

直流電源防護(hù)，控制線信號保護(hù)。

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