室外弱電系統接地防雷方案

　　安防監控設備具有高密度、高速度、低電壓和低功耗等特性。它們對各種諸如雷電過(guò)電壓、電力系統操作過(guò)電壓、靜電放電、電磁輻射等電磁干擾非常敏感，使得監控系統設備極易遭受雷擊和過(guò)電壓破壞，其后果可能會(huì )使整個(gè)監控系統運行失靈，甚至造成難以估計的經(jīng)濟損失和危害人身安全。而安防監控系統防雷設計在實(shí)際應用中很少用到，但是這是很重要的一方面，尤其室外監控系統，雷電天氣常出現的地方更應做防雷設計。

　　為了能夠準確有效地解決安防監控系統的防雷方案，首先應準確了解安防監控系統的系統構成，進(jìn)而準確分析安防監控系統遭受雷擊損害的主要原因以及可能的雷擊過(guò)電壓的入侵途徑。在此基礎上，選用合適的防雷保護裝置，研究和探討信號、電源線(xiàn)路的合理布放，明確屏蔽及接地方式，方可給出準確系統的防雷解決方案。這樣才能有效提高安防監控系統的抗雷擊過(guò)電壓干擾能力，優(yōu)化系統的整體防雷水平。

　　一、首先分析視頻監控系統組成：

　　前端部分：主要由攝像機、鏡頭、云臺、防護罩、支架等組成。

　　傳輸部分：使用同軸電纜、網(wǎng)線(xiàn)、電線(xiàn)、多芯線(xiàn)采取架空、地埋或沿墻敷設等方式傳輸視頻、音頻或控制信號等。

　　終端部分：主要由視頻存儲、矩陣、監視器、控制設備等組成。

　　二、找出安防監控系統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 ，直接損毀設備;直接擊在線(xiàn)纜上;造成線(xiàn)纜熔斷、損壞。

　　(2)雷電波入侵：安防監控系統中的電源線(xiàn)、信號傳輸線(xiàn)或進(jìn)入監控室的其他金屬線(xiàn)纜遭到雷擊或被雷電感應時(shí)，雷電波沿這些金屬導線(xiàn)、導體侵入設備，導致高電位差使設備損壞。

　　(3)雷電感應

　　電磁感應：當附近區域有雷擊閃絡(luò )時(shí)，在雷擊落實(shí)通道周?chē)鷷?huì )產(chǎn)生強大的瞬變電磁場(chǎng)。處在電磁場(chǎng)中的監控設備和傳輸線(xiàn)路會(huì )感應出較大的電動(dòng)勢，以致?lián)p壞、損毀設備。

　　靜電感應：當有帶電的雷云出現時(shí)，在雷云下面的建筑物和傳輸線(xiàn)路上會(huì )感應出與雷云相反的束縛電荷。這種感應電荷在低壓架空線(xiàn)路上可達100kV靜電電位，信號線(xiàn)路上可40-60kV靜電電位，一旦雷云放電后，束縛電荷迅速擴散，即引起感應雷擊。

　　電磁感應和靜電感應引發(fā)的雷擊現象均稱(chēng)為感應雷，又稱(chēng)二次雷。它對設備的損害沒(méi)有直擊雷來(lái)的猛烈，但它要比直擊雷發(fā)生的機率大得多，有統計顯示，感應雷擊約占現代雷擊事故的80%以上。

　　(4)地電位反擊：直擊雷防護裝置在引導強大的雷電流流入大地時(shí)，在它的引下線(xiàn)、接地體以及與它們相連接的金屬導體上產(chǎn)生非常高的瞬間電壓，對周?chē)c它們靠的近卻又沒(méi)與它們連接的金屬物體、設備、線(xiàn)路，人體之間產(chǎn)生巨大的電位差，這個(gè)電位差引起的電機就是地電位反擊。

　　三、清楚安防監控系統的分類(lèi)

　　依傳輸部分的傳輸方式分類(lèi)，安防監控系統主要分為如下幾類(lèi)：

　　(1)同軸電纜傳輸監控系統：雷電防護重點(diǎn)在于傳輸電纜的兩端線(xiàn)路接口防護及傳輸電纜自身的保護;

　　(2)雙絞線(xiàn)傳輸監控系統：雷電防護重點(diǎn)在于前端及終端的電源防護及雙絞線(xiàn)接口防護;

　　(3)光纜傳輸監控系統：雷電防護重點(diǎn)在于前端及終端的電源防護及光纜自身屏蔽鎧層及加強筋的防護;

　　(4)微波傳輸監控系統：雷電防護重點(diǎn)在于前后兩站無(wú)線(xiàn)設備的自身直擊防護。

　　四、安防視頻監控系統防雷設計方案

　　1、前端設備的防雷

　　前端設備有室外和室內安裝兩種情況，安裝在室內的設備一般不會(huì )遭受直擊雷擊，但需考慮防止雷電過(guò)電壓對設備的侵害，而室外的設備則同時(shí)需考慮防止直擊雷擊。

　　前端設備如攝像頭應置于接閃器(避雷針或其它接閃導體)有效保護范圍之內。當攝像機獨立架設時(shí)，避雷針最好距攝像機3-4米的距離。如有困難避雷針也可以架設在攝像機的支撐桿上，引下線(xiàn)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，沿桿引上攝像機的電源線(xiàn)和信號線(xiàn)應穿金屬管屏蔽。

　　為防止雷電波沿線(xiàn)路侵入前端設備，應在設備前的每條線(xiàn)路上加裝合適的避雷器，如電源線(xiàn)(220V或DC12V)、視頻線(xiàn)、信號線(xiàn)和云臺控制線(xiàn)。

　　攝像機的電源一般使用AC220V或DC12V。攝像機由直流變壓器供電的，單相電源避雷器應串聯(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，則攝像機端還應串接低壓直流避雷器。

　　信號線(xiàn)傳輸距離長(cháng)，耐壓水平低，極易感應雷電流而損壞設備，為了將雷電流從信號傳輸線(xiàn)傳導入地，信號過(guò)電壓保護器須快速響應，在設計信號傳輸線(xiàn)的保護時(shí)必須考慮信號的傳輸速率、信號電平，啟動(dòng)電壓以及雷電通量等參數。

　　室外的前端設備應有良好的接地，接地電阻小于4Ω，高土壤電阻率地區可放寬至 <10Ω。

　　2、傳輸線(xiàn)路的防雷

　　視頻監控系統主要是傳輸信號線(xiàn)和電源線(xiàn)。室外攝像機的電源可從終端設備處引入，也可從監視點(diǎn)附近的電源引入。

　　控制信號傳輸線(xiàn)和報警信號傳輸線(xiàn)一般選用芯屏蔽軟線(xiàn)，架設(或敷設)在前端與終端之間。

　　傳輸部分的線(xiàn)路在城市郊區、鄉村敷設時(shí)，可采用直埋敷設方式。當條件不充許時(shí)，可采用通信管道或架空方式，此時(shí)規定了傳輸線(xiàn)纜與其它線(xiàn)路的最小間距和與其它線(xiàn)路共桿架設的最小垂直間距。

　　從防雷角度看，直埋敷設方式防雷效果最佳，架空線(xiàn)最容易遭受雷擊，并且破壞性大，波及范圍廣，為避免首尾端設備損壞，架空線(xiàn)傳輸時(shí)應在每一電桿上做接地處理，架空線(xiàn)纜的吊線(xiàn)和架空線(xiàn)纜線(xiàn)路中的金屬管道均應接地。中間放大器輸入端的信號源和電源均應分別接入合適的避雷器。

　　傳輸線(xiàn)埋地敷設并不能阻止雷擊設備的發(fā)生，大量的事實(shí)顯示，雷擊造成埋地線(xiàn)纜故障，大約占總故障的30%左右，即使雷擊比較遠的地方，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(xiàn)纜或線(xiàn)纜穿鋼管埋地敷設，保持鋼管的電氣連通。對防護電磁干擾和電磁感應非常有效，這主要是由于金屬管的屏蔽作用和雷電流的集膚效應。如電纜全程穿金屬管有困難時(shí)，可在電纜進(jìn)入終端和前端設備前穿金屬管埋地引入，但埋地長(cháng)度不得小于15米，在入戶(hù)端將電纜金屬外皮、鋼管同防雷接地裝置相連。

　　3、終端設備的防雷

　　在視頻監控系統中，監控室的防雷最為重要，應從直擊雷防護、雷電波侵入、等電位連接和電涌保護多方面進(jìn)行。

　　監控室所在建筑物應有防直擊雷的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)。進(jìn)入監控室的各種金屬管線(xiàn)應接到防感應雷的接地裝置上。架空電纜線(xiàn)直接引入時(shí)，在入戶(hù)處應加裝避雷器，并將線(xiàn)纜金屬外護層及自承鋼索接到接地裝置上。

　　監控室內應設置一等電位連接母線(xiàn)(或金屬板)，該等電位連接母線(xiàn)應與建筑物防雷接地、PE線(xiàn)、設備保護地、防靜電地等連接到一起防止危險的電位差。各種電涌保護器(避雷器)的接地線(xiàn)應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(xiàn)侵入的，為保證設備安全，一般電源上應設置三級避雷保護。在視頻傳輸線(xiàn)、信號控制線(xiàn)，入侵報警信號線(xiàn)進(jìn)入前端設備之前或進(jìn)入中心控制臺前應加裝相應的避雷保護器。

　　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(guò)電壓值越低。監控中心采用專(zhuān)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、接地系統防雷

　　所有防雷保護系統均應有可靠、有效的接地。接地系統亦是防雷保護的必要組成部分之一。安防監控系統前端、終端設備均應有良好的防雷接地，相應接地系統應符合規范要求。一般獨立于監控機房所在建筑物的前端設備均須設有獨立接地。但在此需要特別指出的是：

　　無(wú)論前端還是終端設備的接地系統，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.攝象機和避雷針的地網(wǎng)阻值要小于10歐姆.監控機房的地網(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。

　　雷電對安防監控系統的損害途徑是多方面的。需要說(shuō)明的是，防雷保護是一個(gè)比較復雜的問(wèn)題，對安防監控系統的防雷保護設計不僅取決于防雷裝置的性能，更重要的是在監控系統的設計施工之前，就要考慮到監控系統所處的地理環(huán)境，設計合適的線(xiàn)纜布放方式、屏蔽及接地方式?？傊?，防雷保護設計應綜合考慮，才能獲得良好的效果。