奧運(yùn)安全防范系統(tǒng)雷電浪涌防護(hù)淺述-電涌保護(hù)器防雷防雷產(chǎn)品

1、奧運(yùn)安全全防范系系統(tǒng)雷電電浪涌防防護(hù)淺述述The Olyympiics ligghtnningg-suurgee prroteectiion forr seecurrityy annd pprottecttionn syysteem sshallloww saay曹春瑋CChunnweii Caao 王長龍龍Chaangllongg Waang北京同為為基業(yè)科科技發(fā)展展有限公公司Beeijiing Towweteech Devveloopmeent Co.,Lttd北京市避避雷裝置置安全檢檢測中心心Beiijinng ssafeety examminaatioonceenteer oof aa

2、voiid ssurggedeevicces郵編P.C：11000096摘要根據(jù)公公安部標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)、國國家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，結(jié)合合實(shí)際應(yīng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，簡要要闡述在在奧運(yùn)安安全防范范系統(tǒng)中中雷電浪浪涌保護(hù)護(hù)的解決決方案。一、引言言第29屆屆奧運(yùn)會(huì)會(huì)北京賽賽區(qū)有331個(gè)競競賽場館館、188個(gè)非競競賽場館館和455個(gè)訓(xùn)練練場館共共計(jì)944個(gè)奧運(yùn)運(yùn)場館、58個(gè)個(gè)周界、1088套指揮揮系統(tǒng)；奧運(yùn)安安保系統(tǒng)統(tǒng)包括仰仰山橋前前沿指揮揮部指揮揮系統(tǒng)、場館安安保指揮揮系統(tǒng)、奧運(yùn)場場館周界界及區(qū)域域賽事臨臨時(shí)技防防和監(jiān)控控系統(tǒng)、電子票票證（RRFIDD）查驗(yàn)驗(yàn)系統(tǒng)、反恐防防暴重大大突發(fā)事事件現(xiàn)場場監(jiān)控和和指揮系系統(tǒng)、信信息安全全

3、系統(tǒng)和和有線通通訊系統(tǒng)統(tǒng)等。奧奧運(yùn)的安安全防范范系統(tǒng)在在奧運(yùn)會(huì)會(huì)的舉辦辦期間擔(dān)擔(dān)負(fù)著重重要的任任務(wù)，而而8月份份又是雷雷雨的高高發(fā)季節(jié)節(jié)，監(jiān)控控系統(tǒng)因因雷擊破破壞的可可能性就就大大增增加了。現(xiàn)代的的安防監(jiān)監(jiān)控產(chǎn)品品采用大大量的微微電子器器件，其其對(duì)各種種諸如雷雷電過電電壓、電電磁輻射射、靜電電電壓等等電磁干干擾非常常敏感，這就使使得監(jiān)控控系統(tǒng)設(shè)設(shè)備很容容易遭受受雷擊過過電壓的的損壞，其后果果可能是是整個(gè)監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)行失失靈，造造成難以以估計(jì)的的損失和和安全方方面的風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。為了給奧奧運(yùn)安防防系統(tǒng)提提供有效效的防雷雷保護(hù)措措施，首首先應(yīng)準(zhǔn)準(zhǔn)確了解解安防系系統(tǒng)的構(gòu)構(gòu)成，明明確安防防系統(tǒng)遭遭受雷擊擊

4、損壞的的主要原原因和雷雷電侵入入的可能能途徑。在分析析其損壞壞原因的的基礎(chǔ)上上，正確確選擇和和使用監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)備的的防雷保保護(hù)裝置置，合理理布放信信號(hào)、電電源線路路，確定屏蔽蔽及接地地方式等等，方可可給出準(zhǔn)準(zhǔn)確實(shí)用用的、系系統(tǒng)的防防雷解決決方案。提高安安防監(jiān)控控系統(tǒng)的的抗雷電電過電壓壓能力，優(yōu)化安安防系統(tǒng)統(tǒng)的整體體防雷擊擊電磁脈脈沖能力力。二、奧運(yùn)運(yùn)安防系系統(tǒng)的構(gòu)構(gòu)成及雷雷擊損害害成因1.安防防監(jiān)控系系統(tǒng)的構(gòu)構(gòu)成 安防防監(jiān)控系系統(tǒng)主要要有以下下三部分分組成：前端部部分、傳傳輸部分分和終端端部分，具體如如圖12.雷擊擊損害成成因2.1直直擊雷2.1.1雷電電直接擊擊在暴露露在室外外的攝像像機(jī)上

5、，從而造造成設(shè)備備損壞。2.1.2雷電電直接擊擊在線纜纜上，造造成線纜纜熔斷。2.2雷雷電波侵侵入安防監(jiān)控控系統(tǒng)的的電源線線、視頻頻線、控控制線以以及進(jìn)入入監(jiān)控室室的其它它金屬管管線受到到雷擊或或被雷擊擊電磁脈脈沖感應(yīng)應(yīng)時(shí)，雷雷電波沿沿著這些些金屬導(dǎo)導(dǎo)體侵入入設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)設(shè)備損壞壞。2.3雷雷電感應(yīng)應(yīng)電磁感應(yīng)應(yīng)：當(dāng)設(shè)設(shè)備或傳傳輸線纜纜附近發(fā)發(fā)生雷擊擊時(shí)，由由于雷擊擊時(shí)能產(chǎn)產(chǎn)生幅度度和陡度度都很大大的雷電電流，在在它的周周圍空間間里，就就會(huì)形成成強(qiáng)大的的變化的的電磁場場。處在在這一電電磁場中中的監(jiān)控控設(shè)備和和傳輸線線纜就會(huì)會(huì)感應(yīng)出出非常高高的電動(dòng)動(dòng)勢，造成成設(shè)備損損壞甚至至損毀。靜電感應(yīng)應(yīng)：當(dāng)設(shè)

6、設(shè)備或傳傳輸線纜纜處于雷雷云和大大地間所所形成的的電場中中時(shí)，就就會(huì)感應(yīng)應(yīng)出與雷雷云異性性的大量量電荷。雷云放放電后，云與大大地間的的電場消消失，設(shè)設(shè)備或線線纜上的的電荷來來不及立立即流散散，因而而會(huì)產(chǎn)生生對(duì)地很很高的靜靜電感應(yīng)應(yīng)過電壓壓。電磁感應(yīng)應(yīng)和靜電電感應(yīng)所所引發(fā)的的雷擊都都屬于感感應(yīng)雷擊擊。有數(shù)數(shù)據(jù)顯示示，造成成電子設(shè)設(shè)備損壞壞的原因因有800%以上上都是由由感應(yīng)雷雷擊引起起的。2.4地地電位反反擊當(dāng)室外攝攝像機(jī)的的直擊雷雷防護(hù)措措施（如如避雷針針）引導(dǎo)導(dǎo)雷電流流入地時(shí)時(shí)，會(huì)在在引下線線、接地地體上產(chǎn)產(chǎn)生瞬間間的高電電壓，如如其周圍圍的設(shè)備備或金屬屬導(dǎo)體沒沒有和直直擊雷防防護(hù)措施施做好

7、等等電位連連接，就就會(huì)造成成地電位位反擊。地電位位反擊能能使設(shè)備備損壞，甚至造造成人員員傷害。三、安防防系統(tǒng)浪浪涌保護(hù)護(hù)解決方方案3.1直直擊雷防防護(hù)3.1.1前端端設(shè)備的的直擊雷雷防護(hù)安防監(jiān)控控系統(tǒng)的的前端設(shè)設(shè)備分為為室外和和室內(nèi)兩兩種。室室內(nèi)的設(shè)設(shè)備遭受受直接雷雷擊的可可能性不不大，因因此不需需考慮直直擊雷防防護(hù)措施施。而安安裝在室室外的設(shè)設(shè)備遭受受直擊雷雷的概率率很大，因此需需要考慮慮直擊雷雷的防護(hù)護(hù)。接閃器：安防系系統(tǒng)的前前端設(shè)備備（如攝攝像機(jī)）一般采采用避雷雷針作為為接閃器器，各設(shè)設(shè)備應(yīng)處處在避雷雷針的有有效保護(hù)護(hù)范圍內(nèi)內(nèi)（采用用滾球法法計(jì)算）。如攝攝像機(jī)處處在空曠曠的室外外且不在在

8、其它接接閃器的的保護(hù)范范圍內(nèi)，則必須須安裝避避雷針保保護(hù)攝像像機(jī)。如如攝像機(jī)機(jī)處在高高樓的中中間，且且樓房均均有完善善的防直直擊雷措措施，可可不安裝裝避雷針針防護(hù)（根據(jù)具具體的現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)境境確定）。保護(hù)護(hù)前端設(shè)設(shè)備的避避雷針一一般不獨(dú)獨(dú)立架設(shè)設(shè)，而是是直接安安裝在桿桿頂端，避雷針針高度一一般為00.5mm或1mm，具體體要根據(jù)據(jù)攝像機(jī)機(jī)的實(shí)際際安裝位位置確定定其高度度。引下線：根據(jù)GGB5000577-944（20000版版）的要要求，接接閃器（避雷針針）需通通過引下下線與接接地裝置置相連接接。對(duì)于于金屬桿桿體，如如其管壁壁厚度大大于3.5mmm，可利利用桿體體作為引引下線。對(duì)于水水泥桿體體，需

9、要要重新敷敷設(shè)引下下線，可可選用10的的鍍鋅圓圓鋼順著著桿體與與接地裝裝置采用用斷接卡卡連接。敷設(shè)在在桿體內(nèi)的線線纜應(yīng)穿穿金屬管管，并將將金屬管管的兩端端可靠接接地，以以防止電電磁感應(yīng)應(yīng)。接地裝置置：接地地就是讓讓已經(jīng)納納入防雷雷系統(tǒng)的的閃電電電流順利利地流入入大地，而不能能讓雷電電能量集集中在防防雷系統(tǒng)統(tǒng)的某處處對(duì)被保保護(hù)物體體產(chǎn)生破破壞作用用。因此此前端設(shè)設(shè)備接地地裝置的的接地電電阻值要要符合GGB5000577-944（20000版版）中的的相關(guān)規(guī)規(guī)定。3.1.2傳輸輸部分的的直擊雷雷防護(hù)為使傳輸輸線路避避免遭受受直擊雷雷的損壞壞，所有有的線纜纜應(yīng)穿金金屬管埋埋地敷設(shè)設(shè)，并將將金屬管管兩

10、端可可靠接地地。傳輸輸線埋地地敷設(shè)也也并不能能完全阻阻止雷擊擊設(shè)備的的發(fā)生，統(tǒng)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)顯示示雷擊造造成埋地地電纜故障障大約占占總故障障的300%左右右，即使使雷擊比比較遠(yuǎn)的的地方，也仍然然會(huì)有部部分雷電電流流入入電纜。所以采采用帶屏屏蔽層的的線纜或或線纜穿穿鋼管埋埋地敷設(shè)設(shè)，保持持鋼管的的電氣連連通。對(duì)對(duì)防護(hù)電電磁干擾擾和電磁磁感應(yīng)非非常有效效，這主主要是由由于金屬屬管的屏屏蔽作用用和雷電電流的集集膚效應(yīng)應(yīng)。如電電纜全程程穿金屬屬管有困困難時(shí)，可在電電纜進(jìn)入入終端和和前端設(shè)設(shè)備前穿穿金屬管管埋地引引入，但但埋地長長度不得得小于115米，在入戶戶端將電電纜金屬屬外皮、鋼管同同防雷接接地裝置置相連

11、。奧運(yùn)安防防系統(tǒng)大大部分采采用的是是光纖傳傳輸，光光纖的金金屬加強(qiáng)強(qiáng)筋或金金屬鎧層層應(yīng)做好好接地處處理。3.1.3終端端設(shè)備的的直擊雷雷防護(hù) 終端設(shè)設(shè)備所處處的位置置一般在在監(jiān)控機(jī)機(jī)房內(nèi)，監(jiān)控機(jī)機(jī)房所處處的建筑筑物一般般都有比比較完善善的直擊擊雷防護(hù)護(hù)措施。如建筑筑物沒有有直擊雷雷防護(hù)措措施，可可采用在在樓頂敷敷設(shè)避雷雷帶作為為直擊雷雷防護(hù)措措施。具具體如下下：接閃器：避雷帶帶采用10鍍鍍鋅圓鋼鋼，間距距為1mm，高為為0.22m的支支持卡子子固定于于屋檐、屋脊，女兒墻墻及屋頂頂四周等等易受雷雷擊部位位。支持持卡子采采用圓鋼鋼10mmm*2000mm，其底座座用混凝凝土支座座固定屋屋檐、檐檐角

12、及屋屋頂四周周處。避避雷帶在在檐角拐拐彎處做做1000mm的的弧形轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎。所所有鍍鋅鋅圓鋼相相接處，搭接長長度不少少于100cm，且需采采用雙面面焊接。引下線：采用10鍍鍍鋅圓鋼鋼（或440*4mmm鍍鋅扁扁鋼）作作為防雷雷引下線線，在每每個(gè)建筑筑的四周周沿外墻墻對(duì)稱設(shè)設(shè)置，根根據(jù)建筑筑物所屬屬的防雷雷等級(jí)以以及每棟棟建筑物物的周長長以及各各個(gè)建筑筑物地面面附近的的具體環(huán)環(huán)境的不不同，設(shè)設(shè)置數(shù)量量不等的的引下線線，并在在距地面面0.88m1.88m處設(shè)設(shè)置斷接接卡，斷斷接卡使使用支持持卡子固固定于建建筑物外外墻上，靠近地地面處加加裝護(hù)管管。接地裝置置：采用用長度為為2.55米的550*550*

13、55mm鍍鍍鋅角鋼鋼接地體體，在建建筑物四四周距離離建筑外外墻3米以外（躲開建建筑物的的散水坡坡），每每隔5米米設(shè)置一一個(gè)，要要求接地地體埋入入地下后后，頂部部距地面面0.88米，并并用400*4mmm鍍鋅扁扁鋼連接接組成接接地網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，每棟棟建筑物物附近地地面的每每個(gè)地網(wǎng)網(wǎng)使用接接地體的的數(shù)量根根據(jù)現(xiàn)場場情況而而定。接地裝裝置的接接地電阻阻應(yīng)小于于10歐歐姆。3.2感感應(yīng)雷的的防護(hù)3.2.1前端端系統(tǒng)的的電源防防護(hù)奧運(yùn)安防防系統(tǒng)的的監(jiān)控范范圍比較較大，因因此前端端設(shè)備的的供電均均采用交交流2220V，在每個(gè)個(gè)桿體通通過變壓壓器變成成交流224V，供給各各設(shè)備電電源。給前端設(shè)設(shè)備供電電的線纜纜一

14、般采采用埋地地敷設(shè)方方式，因因此電源源系統(tǒng)采采用二級(jí)級(jí)防護(hù)。在每個(gè)個(gè)桿體的的2200V電源源進(jìn)線處安安裝TPPS CC40 2P電電源浪涌涌保護(hù)器器，在變變壓器的的輸出端端再安裝裝24VV電源浪浪涌保護(hù)護(hù)器（和和視頻、控制線線一起采采用三合合一浪涌涌保護(hù)器器）。3.2.2前端端系統(tǒng)的的信號(hào)防防護(hù)由于采用用的是光光纖傳輸輸，在每每個(gè)桿體體均通過過光纖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器將將前端的的視頻、控制信信號(hào)傳輸輸?shù)奖O(jiān)控控機(jī)房。因此在在每個(gè)桿桿體采用用TTS-CCCTVV-3/24AAC浪涌涌保護(hù)器器保護(hù)前前端設(shè)備備的電源源、視頻頻和控制制信號(hào)。光纖傳傳輸方式式的保護(hù)護(hù)見圖33，普通通線纜傳傳輸方式式的保護(hù)護(hù)見圖44。

15、3.2.3監(jiān)控控機(jī)房的的防護(hù) 監(jiān)監(jiān)控機(jī)房房的電源源應(yīng)做三三級(jí)防護(hù)護(hù)，即在在建筑物物總配電電進(jìn)線處處安裝第第一級(jí)電電源浪涌涌保護(hù)器器，在監(jiān)監(jiān)控機(jī)房房的UPPS輸入入電源端端（或機(jī)機(jī)房分配配電箱）安裝第第二級(jí)電電源浪涌涌保護(hù)器器，在設(shè)設(shè)備端安安裝第三三級(jí)電源源浪涌保保護(hù)器?？紤]監(jiān)控控機(jī)房都都是在各各建筑物物建好后后設(shè)置的的，為了了設(shè)備維維護(hù)的方方便及管管理，在在監(jiān)控機(jī)機(jī)房的電電源輸入入端直接接安裝復(fù)復(fù)合型電電源浪涌涌保護(hù)器器TPSS B+C/110，實(shí)實(shí)現(xiàn)電源源的一級(jí)級(jí)、二級(jí)級(jí)防護(hù)，同時(shí)在在設(shè)備端端安裝TTPS D100 JFF7電源源浪涌保保護(hù)轉(zhuǎn)換換器。見見圖5。 對(duì)對(duì)于通過過線纜和和前端設(shè)設(shè)備

16、連接接的視頻頻端口安安裝TTTS-CCoaxxB-TTV/SS浪涌保保護(hù)器，控制線線安裝TTTS-VF-24/4S浪浪涌保護(hù)護(hù)器。見見圖4。監(jiān)控機(jī)房房應(yīng)做好好等電位位連接，計(jì)算機(jī)機(jī)機(jī)房應(yīng)應(yīng)在靜電電地板下下敷設(shè)MM型等電電位均壓壓網(wǎng)，并并應(yīng)和大大樓的接接地系統(tǒng)統(tǒng)相連接接。 在放置設(shè)設(shè)備的房房間靜電電地板下下四周敷敷設(shè)一圈圈30mmm*3mm銅銅排，用用絕緣子子支撐，離地面面的距離離約為1100mmm；在在中間用用2000mm*0.33mm銅銅帶敷設(shè)設(shè)M型等等電位網(wǎng)網(wǎng)格，銅銅帶按間間隔6000mmm*6000mmm鋪設(shè),壓在靜靜電地板板的支架架下。銅銅帶與銅銅排采用用銅螺絲絲壓接連連接，銅銅帶之間

17、間采用焊焊接。各各機(jī)柜均均用2根根不等長長的166mm22的銅線線成對(duì)角角線就近近與等電電位網(wǎng)格格相連接接，其它它金屬導(dǎo)導(dǎo)體均用用6mmm2的銅線線就近與與等電位位網(wǎng)格相相連接。四、結(jié)束束語雷電是通通過多方方面的途途徑對(duì)安安全監(jiān)控控系統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)生破壞的，本文以奧運(yùn)安安全監(jiān)控控系統(tǒng)為為例闡述述了安全全監(jiān)控系系統(tǒng)遭受受雷擊損損害的主主要成因，并對(duì)對(duì)雷電可可能的侵侵入途徑徑作了簡簡要的分分析。從以上上分析可可以看出出，安全全監(jiān)控系系統(tǒng)防雷雷保護(hù)問問題具有有較強(qiáng)的的綜合性性、復(fù)雜雜性和代代表性，對(duì)安全全監(jiān)控系系統(tǒng)的防防雷保護(hù)護(hù)設(shè)計(jì)不不僅取決決于所安安裝的防防雷裝置置的性能能，更重重要的是是在監(jiān)控控系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)施施工之前前，就要要考慮到到監(jiān)控系系統(tǒng)所處處的地理理位置以以及周邊邊環(huán)境，設(shè)計(jì)合合適的線線纜布放放方式、屏蔽以以及接地地方式?？傊?，安全監(jiān)監(jiān)控