安防監(jiān)控系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)淺談

1、安防監(jiān)控系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)淺析 深圳市天泰科技 李顯強(qiáng) 摘 要：本文對(duì)安防監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的主要原因以及雷電可能的侵入途徑進(jìn)行了分析， 進(jìn)而對(duì)安防監(jiān)控系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)的一些要點(diǎn)作了一定的闡述，提出了安防監(jiān)控系統(tǒng)防雷問(wèn)題的 相關(guān)解決方案，針對(duì)安防監(jiān)控系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題給出了一些建議。 關(guān)鍵詞：監(jiān)控 防雷視頻 一、概述 隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，人民生活水平的不斷提高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)越趨活躍，對(duì)“安全”的需 求越來(lái)越高，安防監(jiān)控系統(tǒng)得到了更為廣泛的普及應(yīng)用。在高速公路、金融系統(tǒng)、軍事單位、 交通監(jiān)控、重要處所、各種小區(qū)、公共場(chǎng)所、庫(kù)房管理等各行各業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。同 時(shí)，安防監(jiān)控系統(tǒng)自身

2、的安全性也成為一個(gè)新的、重要的問(wèn)題。 現(xiàn)代的安防監(jiān)控產(chǎn)品均系微電子化產(chǎn)品，這些監(jiān)控設(shè)備具有高密度、高速度、低電壓和 低功耗等特性。其對(duì)各種諸如雷電過(guò)電壓、電力系統(tǒng)操作過(guò)電壓、靜電放電、電磁輻射等電 磁干擾非常敏感，這就使得監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備極易遭受雷擊/過(guò)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，并造成難以估計(jì)的經(jīng)濟(jì)損失和安全方面的風(fēng)險(xiǎn)。 為了能夠準(zhǔn)確、有效地提供安防監(jiān)控系統(tǒng)的防雷解決方案，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(guò)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

3、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(guò)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 2.1 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： 圖 1前端部分：主要由黑白（彩色）攝像機(jī)、云臺(tái)、防護(hù)罩、支架等組成。 傳輸部分：使用同軸電纜、電線、多芯線，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(hào)和饋送交、直流電源等。 終端部分：主要由控制設(shè)備、畫(huà)面分割器、監(jiān)視器、錄像存儲(chǔ)設(shè)備等組成。 2.2 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： A、同軸電纜傳輸監(jiān)控系統(tǒng)：雷電

4、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 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(wú)線設(shè)備的自身直擊雷防護(hù)。 2.3 安防監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的主要原因 2.3.1 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。 2.3.2 雷電侵入波 安防監(jiān)控系統(tǒng)的電源線、信號(hào)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(shí)， 雷電波沿這些金屬

5、導(dǎo)線/導(dǎo)體侵入設(shè)備，導(dǎo)致高電位差使設(shè)備損壞。 2.3.3 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(méi)有 直擊雷來(lái)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，

6、感應(yīng)雷擊約占現(xiàn)代雷擊 事故的 80%以上。 2.3.4 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(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)生非常高的瞬時(shí)電壓，對(duì)周圍與它們靠得近卻又沒(méi)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、安防監(jiān)控系統(tǒng)防雷解決方案要點(diǎn)/常見(jiàn)問(wèn)題/注意事項(xiàng) 3.1 直擊雷防護(hù) 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。 3.1.1 前端設(shè)備的直擊雷防護(hù) 安防監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備有室外和室內(nèi)

7、兩種，安裝在室內(nèi)的設(shè)備一般不會(huì)遭受直擊雷，而 安裝于室外的設(shè)備，多數(shù)處于相對(duì)的開(kāi)闊地帶，直擊雷風(fēng)險(xiǎn)較大，則必須考慮直擊雷防護(hù)問(wèn) 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(duì)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(duì)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(wèn)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 8 的鍍鋅圓鋼或 303 鍍鋅扁鋼），但為了防止

8、電磁感應(yīng)，沿桿引上攝像機(jī)的電 源線和信號(hào)線應(yīng)穿金屬管敷設(shè)，金屬管應(yīng)可靠接地。 3.1.2 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。 3.1.3 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10 的圓鋼（刷銀粉漆）在樓頂構(gòu)筑避雷帶，另外用10 的圓鋼做避雷帶支撐，支撐高度 15cm，每隔1m 設(shè)一支撐，并用 404mm 的鍍鋅扁鋼作為引下線與地網(wǎng)（地網(wǎng)電阻應(yīng)小于 10）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 404mm

9、 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(jì)算。 3.2 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(wú)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(gè)接地系統(tǒng)之間應(yīng)做等電位連接。 3.3 沿墻敷設(shè)應(yīng)注意的問(wèn)題 許多布線人員，因?qū)Ψ览字R(shí)了解有限，或者圖簡(jiǎn)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

10、時(shí)，也帶來(lái)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(xiǎn)，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)范要求合理布線。 3.4 交流電源防雷器的選用 對(duì)于安防監(jiān)控系統(tǒng)的所有交流電源進(jìn)線端均應(yīng)做有效的防雷保護(hù)。并且應(yīng)確保設(shè)備所處 建筑物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?？紤]到安防監(jiān)控系統(tǒng)的電源系統(tǒng) 一般都不是十分規(guī)范電源環(huán)境，零、地之間常常會(huì)有幾伏、十幾伏的電壓，甚至是幾十伏以 上的電壓；另外，在安裝單相電源防雷器的時(shí)候，常常難以區(qū)分零、火線，鑒于這種情況， 建議

11、選用單相電源防雷器時(shí)，盡量避免選用 1+NPE 保護(hù)模式的產(chǎn)品。如果選用 1+NPE 保護(hù)模式產(chǎn)品，當(dāng) NPE模塊上有交流電壓存在，在 NPE模塊遇有過(guò)電壓發(fā)生動(dòng)作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生工頻續(xù)流， 使得 NPE 模塊難以自行熄弧，造成 NPE 模塊燒毀，甚至容易帶來(lái)火災(zāi)等安全隱患。進(jìn)入到監(jiān)控機(jī)房的電源線應(yīng)考慮做三級(jí)防護(hù)，可在建筑物的總配電房的電源進(jìn)線處安裝一級(jí)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(jí)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(jí)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！ 圖 23.5

12、安防監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸線路防護(hù) 統(tǒng)計(jì)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(guò)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(shí)，也請(qǐng)注意，金屬管兩端務(wù)必 做好有效接地。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(shí)，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(zhǎng)度應(yīng)不小于 15 米，在入戶端將電纜金屬外皮、金

13、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。 3.6 光纖通訊線路的防護(hù) 一般來(lái)講，光纖線路不必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(huì)感應(yīng)/傳遞過(guò)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(guò)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(huì)感應(yīng)和傳遞過(guò)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(guò)電壓，必須給予妥善處理，即在光纖進(jìn)戶端 務(wù)必做好有效的接地保護(hù)。 3.7 視頻信號(hào)防雷的注意事項(xiàng) 視頻信號(hào)防雷，概念比較簡(jiǎn)單，但也常常

14、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(shí)導(dǎo)致視頻防雷自身遭到損壞。 目前，市場(chǎng)上大部分信號(hào)防雷產(chǎn)品，一般采用兩級(jí)保護(hù)方式。前一級(jí)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(jí)為細(xì)保護(hù)，一般采用 TVS 作為保護(hù)器件。如此一來(lái)， 信號(hào)防雷器就必然有了前后之分，進(jìn)出端之分。因一般信號(hào)防雷電路采用的 TVS 的通流能力是非常有限的，如果前 后級(jí)接反，一旦有過(guò)電壓浪涌進(jìn)來(lái)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(chǎng)上時(shí)有 發(fā)生。由于許多防雷公司業(yè)務(wù)人員對(duì)此問(wèn)題并不熟悉，在簽合同時(shí)往往容易忽視“陰入陽(yáng)出” 與“陽(yáng)入陰出”區(qū)別；許多防雷工程公司的采購(gòu)人員也容易忽視此

15、問(wèn)題，只管下單采購(gòu)“視頻信號(hào)防雷器”；最后產(chǎn)品到了現(xiàn)場(chǎng)后，工程人員未仔細(xì)考慮、認(rèn)真對(duì)待，只管其陰陽(yáng)頭能接上即可，最 終導(dǎo)致一些視頻信號(hào)防雷器接反的現(xiàn)象發(fā)生。 現(xiàn)，深圳市天泰科技 ，新出品一款視頻防雷器，采用雙一級(jí)保護(hù)（已經(jīng)申報(bào)專利保護(hù)），可以有效預(yù)防上述問(wèn)題的發(fā)生。使“陰入陽(yáng)出”與“陽(yáng)入陰出”通用，減輕了銷售人員、采購(gòu)人員的工作壓力，讓工作更加簡(jiǎn)單、更加方便，更加便于視頻防雷器的調(diào)配、使 用。 3.8 直流電源防護(hù)，控制線信號(hào)保護(hù)。 直流電源防護(hù)、控制線信號(hào)保護(hù)與視頻信號(hào)保護(hù)的常見(jiàn)問(wèn)題一致，所不同的是，直流電源防 護(hù)、控制線信號(hào)保護(hù)，連接方式一般為壓接式，沒(méi)有“陰”“陽(yáng)”頭之分，也就不會(huì)出現(xiàn)前

16、面所述 的銷錯(cuò)貨、購(gòu)錯(cuò)貨問(wèn)題。但現(xiàn)場(chǎng)工程人員必須注意，正確連接此類防雷器。一般常用標(biāo)識(shí)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(guò)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。 四、其它注意事項(xiàng)、維護(hù)要?jiǎng)t 4.1 防雷設(shè)計(jì)應(yīng)在認(rèn)真調(diào)查地理、地質(zhì)、土壤、氣象、環(huán)境等條件和雷電活動(dòng)規(guī)律以及被保護(hù) 物的特點(diǎn)等基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究防雷裝置的形式及其布置。 4.2 在具體工程中，防雷設(shè)備安裝位置及設(shè)備選型均應(yīng)由專業(yè)人員根據(jù)實(shí)際情況選定。 4.3 應(yīng)采用技術(shù)和質(zhì)量均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的防雷設(shè)備、器件、器材，避免使用非標(biāo)準(zhǔn)防雷產(chǎn)品和器件。 4.4 避雷針體、避雷帶、支架、接地引下線、接地體、連接線等部件，均應(yīng)采用熱鍍鋅等方法， 有效防止銹蝕。 4.5 應(yīng)定期檢查防雷器的使用情況，發(fā)現(xiàn)有損壞、老化