攝像機(jī)防雷系統(tǒng)

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引

言雷電是一種非常常見的自然現(xiàn)象，但它具有極強(qiáng)的破壞力，對(duì)人類的生命、財(cái)產(chǎn)安全造成巨大的危害。1987年聯(lián)合國確定的“國際減災(zāi)十年”中，雷電為對(duì)人類最大的十種災(zāi)害之一。

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，各種高、精、尖的電子設(shè)備不斷推廣和普及應(yīng)用，通訊系統(tǒng)也廣泛應(yīng)用于政府機(jī)關(guān)、學(xué)校、交通、公安、銀行、證券、郵電等企事業(yè)單位中，由于這些控制系統(tǒng)的電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高度集成化，耐過電壓、耐過電流的水平極低，避雷針對(duì)這些電子設(shè)備的保護(hù)也無能為力，因而極易遭受雷電流的沖擊而損壞，輕者使終端計(jì)算機(jī)和通信接口設(shè)備損壞、通信中斷、各種信息無法傳遞；重者使網(wǎng)絡(luò)主機(jī)損壞，致使網(wǎng)絡(luò)癱瘓，工作無法進(jìn)行。因此，為了使控制系統(tǒng)正常運(yùn)作，防止雷擊而帶慘重?fù)p失，有必要對(duì)通訊系統(tǒng)進(jìn)行綜合雷電浪涌防護(hù)措施，除了要安裝良好的避雷針、避雷帶，還必須在電源系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行可靠、有效的防護(hù)工作，并具備可靠的接地裝置。

所以雷電電磁干擾損壞計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)硬件造成的直接經(jīng)濟(jì)損失僅僅是全部經(jīng)濟(jì)損失的一小部分。計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)停用,致使生產(chǎn)、業(yè)務(wù)中斷所造成的間接經(jīng)濟(jì)損失一般都比直接經(jīng)濟(jì)損失大的多。為了保證信息機(jī)房的正常運(yùn)行，工作設(shè)備的安全穩(wěn)定。使其盡可能免遭雷擊，有效抑制雷擊電磁脈沖的侵入，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合機(jī)房內(nèi)部信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，特為貴單位提供一套系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)方案，供各位領(lǐng)導(dǎo)和專家參考。

現(xiàn)代防雷技術(shù)概述現(xiàn)代意義上的防雷系統(tǒng)，本著安全可靠，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)原則，強(qiáng)調(diào)立體防護(hù)、綜合治理、層層設(shè)防，把防雷看成一個(gè)系統(tǒng)工程。

IEC防雷理論認(rèn)為雷電的侵入通過以下三種方式：直擊雷、雷電波侵入及雷電感應(yīng)。一個(gè)有效的防雷系統(tǒng)分為外部防雷和內(nèi)部防雷兩個(gè)系統(tǒng)。外部防雷即為防直擊雷，含防止防雷裝置受到直接雷擊時(shí)向其它物體的高電位反擊；內(nèi)部防雷包括：防雷電感應(yīng)、防高電位反擊以及防雷電波侵入和防生命危險(xiǎn)。

防雷措施（如下圖所示）主要是采用接閃分流、接地、屏蔽、等電位連接、綜合布線和安裝浪涌保護(hù)器六種方法，形成一個(gè)多層次的完整的防護(hù)體系。

接閃分流：利用避雷針、避雷帶（網(wǎng)）等外部接閃裝置，將雷電流沿引下線安全導(dǎo)入大地，防止雷電直接擊在建筑物和設(shè)備上。

接地：在控制系統(tǒng)中，為保證其工作穩(wěn)定可靠、保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備和人身安全，解決環(huán)境電磁干擾及靜電危害，需要一個(gè)良好的接地系統(tǒng)。而防雷接地體的作用在于將引下線引入的雷電流安全地散入大地。

屏蔽：進(jìn)入建筑物內(nèi)的所有金屬導(dǎo)線,包括電力電纜、通信電纜和信號(hào)線均采用屏蔽線或穿金屬管屏蔽，盡可能埋地敷設(shè)，并盡量在靠近入戶點(diǎn)將電纜金屬屏蔽層、金屬管作等電位連接。并利用建筑物鋼筋網(wǎng)和其他金屬材料與接地裝置連接，形成一個(gè)法拉第籠，用以防止或減少雷電電磁脈沖（靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)）干擾機(jī)房內(nèi)設(shè)備。

等電位連接：為減少在需要防雷的空間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)、爆炸、生命危險(xiǎn)，等電位是一項(xiàng)很重要的措施。等電位是用連接導(dǎo)線或過電壓保護(hù)器將處在需要防雷的空間內(nèi)的防雷裝置、建筑物內(nèi)的金屬架構(gòu)、金屬裝置、外來的金屬管道導(dǎo)體、電氣和電訊裝置等進(jìn)行電氣連接以減少需要防雷的空間內(nèi)各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差。

安裝浪涌保護(hù)器：在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信控制系統(tǒng)設(shè)備的電源線、傳輸信號(hào)線上安裝相應(yīng)的過電壓保護(hù)器--安裝浪涌保護(hù)器，利用其元件的非線性特點(diǎn)，限制線路上的瞬態(tài)過電壓和分走電涌電流，保護(hù)設(shè)備不受損害。主要有電壓開關(guān)型（如間隙放電型、氣體放電管等）、限壓型（壓敏電阻、、快速抑位二極管等）和組合型三類過電壓保護(hù)器件，可根據(jù)需要進(jìn)行組合，形成多級(jí)防雷保護(hù)。

第三章

設(shè)計(jì)依據(jù)

本方案主要依據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并參考國際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)：

1、IEC61024《建筑物防雷》

2、IEC61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》

3、GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》

4、GB50057-94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》

5、GB50174-93《計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》

6、GB2887-89《計(jì)算機(jī)場地技術(shù)條件》

7、GB/T50311-2000《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》

8、XQ3-2000《氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)規(guī)范》

9、ITUK25《光纜的防雷》

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

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

12、GB/T50311-2000《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》

第四章

防雷設(shè)計(jì)方案

雷電流接閃后會(huì)形成強(qiáng)大的磁場，電磁場將通過電力線路，信號(hào)線路，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線路和各種管道感應(yīng)到設(shè)備，當(dāng)感應(yīng)電壓達(dá)到一定能量時(shí)會(huì)將設(shè)備損壞。因此只有直擊雷的防護(hù)是不合理也不全面的，它容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。考慮到防雷工程的安全性，合理性，經(jīng)濟(jì)性和實(shí)效性，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，在考慮雷擊的各種入侵途徑后提出設(shè)計(jì)方案如下：

4.1電源系統(tǒng)

雷電侵害主要是通過線路侵入。對(duì)高壓部分電力局有專用高壓避雷裝置，電力傳輸線把對(duì)地的電力限制到小于6000伏（IEC62.41），而線對(duì)線則無法控制。所以，對(duì)380v低壓線路應(yīng)進(jìn)行過電壓保護(hù)，按國家規(guī)范應(yīng)分三部分：建議在高壓變壓器后端到建筑總配電盤前端的電纜內(nèi)芯線兩端應(yīng)對(duì)地加裝電涌保護(hù)器，作一級(jí)保護(hù)；在建筑總配電盤至各樓層分配電箱間的電纜內(nèi)芯線兩端應(yīng)對(duì)地加裝電涌保護(hù)器，作二級(jí)保護(hù)；在所有重要的、精密的設(shè)備以及UPS的前端應(yīng)對(duì)地加裝電涌保護(hù)器，作為三級(jí)保護(hù)。目的是用分流（限幅）技術(shù)即采用高吸收能量的分流設(shè)備（電涌保護(hù)器）將雷電過電壓（脈沖）的能量分流泄入大地，達(dá)到保護(hù)目的，所以，分流、等電位技術(shù)中采用防護(hù)器的品質(zhì)、性能的好壞是直接關(guān)系網(wǎng)絡(luò)防護(hù)的關(guān)鍵，因此，選擇合格優(yōu)良的電涌保護(hù)器至關(guān)重要。

若只做單級(jí)防雷或二級(jí)防雷可能會(huì)帶來，因雷電流過大而導(dǎo)致的泄流后殘壓過大破壞設(shè)備或者保護(hù)能力不足引起的設(shè)備損壞。電源系統(tǒng)多級(jí)保護(hù)，可防范從直擊雷到工業(yè)浪涌的各級(jí)過電壓的侵襲。根據(jù)GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》中的具體要求:

第5.4.1條規(guī)定

進(jìn)、出電子信息系統(tǒng)機(jī)房的電源線路不宜采用架空線路；浪涌保護(hù)器連接導(dǎo)線應(yīng)平直，其長度不宜大于0.5m。當(dāng)電壓開關(guān)型浪涌保護(hù)器至限壓型浪涌保護(hù)器之間的線路長度小于10m、限壓型浪涌保護(hù)器之間的線路長度小于5m時(shí)，在兩級(jí)浪涌保護(hù)器之間應(yīng)加裝退耦裝置。當(dāng)浪涌保護(hù)器具有能量自動(dòng)配合功能時(shí)，浪涌保護(hù)器之間的線路長度不受限制。浪涌保護(hù)器應(yīng)有過電流保護(hù)裝置，并宜有劣化顯示功能；用于電源線路的浪涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流參數(shù)值宜符合表5.4.4-2規(guī)定

表5.4.1-2電源線路浪涌保護(hù)器標(biāo)稱放電電流參數(shù)值

保護(hù)

分級(jí)LPZ0與LPZ1

區(qū)交界處LPZ1與LPZ2、LPZ2與

LPZ3區(qū)交界處直流電源標(biāo)稱

放電電流（KA）第一級(jí)標(biāo)稱

放電電流*

（KA）第二級(jí)

標(biāo)稱放電電流（KA）第三級(jí)

標(biāo)稱放電電流（KA）第四級(jí)

標(biāo)稱放電電流（KA）

8/20μs10/350μs8/20μs8/20μs8/20μs8/20μsA級(jí)≥20≥80≥40≥20≥10≥10B級(jí)≥15≥60≥40≥20

直流配電系統(tǒng)中根據(jù)線路長度和工作電壓選用標(biāo)稱放電電流≥10KA適配的SPDC級(jí)≥12.5≥50≥20

D級(jí)≥12.5≥50≥10

注：SPD的外封裝材料應(yīng)為阻燃型材料

*第一級(jí)防護(hù)使用兩種波形的說明見條文說明。故對(duì)機(jī)房的電源方面做以下方案。

機(jī)房電源

作為配電柜的次級(jí)防雷器，可將幾千伏的過電壓進(jìn)一步限制到2千伏以內(nèi)，要求具有20KA以上的通流容量。防雷器并聯(lián)安裝在分配電柜處?？梢詫?duì)已經(jīng)經(jīng)過初級(jí)防雷器限制電壓的直擊雷、高強(qiáng)度感應(yīng)雷和一、二級(jí)間感應(yīng)雷實(shí)施泄放保護(hù)。要求第二級(jí)防雷器的線路安裝距離距第一級(jí)防雷器10-15米，以使防雷器的動(dòng)作分級(jí)起效。

具體措施：

在機(jī)房配電柜(或UPS的電源)進(jìn)線端并聯(lián)安裝1套二級(jí)電源防雷器，型號(hào)ASPAM2-40/3+NPE作為電源系統(tǒng)的第二級(jí)保護(hù)，且防雷器前需加裝32A

D型空氣開關(guān)。

設(shè)備電源

第三級(jí)防雷即用電設(shè)備的末級(jí)防雷，這也是系統(tǒng)防雷中最容易被忽視的地方，現(xiàn)代的電子設(shè)備都使用很多的集成電路和精密的元件，這些器件的擊穿電壓往往只是幾十伏，最大允許工作電源也只是mA級(jí)的，若不做第二級(jí)的防雷，由經(jīng)過一級(jí)防雷而進(jìn)入設(shè)備的雷擊殘壓仍將有千伏之上，這將對(duì)后接設(shè)備造成很大的沖擊，并導(dǎo)致設(shè)備的損壞。作為第三級(jí)的防雷器，要求有10KA以上的通流容量。

根據(jù)不同的設(shè)備可選用插座式或其它組合式電源防雷器。

具體措施：

在機(jī)房的重要設(shè)備電源進(jìn)線端使用電源防雷插座，型號(hào)ASPA6-42-0NS作為設(shè)備電源系統(tǒng)的第三級(jí)保護(hù)。

對(duì)于在機(jī)房外樓層或設(shè)備間的光端機(jī)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的電源防雷：若樓層或設(shè)備間的配電柜裝有AM2-40/3+NPE的二級(jí)防雷器，則只需在設(shè)備的電源處使用ASPA6-420NS作為設(shè)備電源系統(tǒng)的第三級(jí)保護(hù)；否則，應(yīng)先裝一套AM2-40/3+NPE的二級(jí)防雷器，然后在設(shè)備的電源處使用ASPA6-42-0NS作為設(shè)備電源系統(tǒng)的第三級(jí)保護(hù)。

電源線路浪涌保護(hù)器（SPD）的安裝注意事項(xiàng)：

1．電源線路的各級(jí)浪涌保護(hù)器（SPD）應(yīng)并聯(lián)安裝在主線路過流保護(hù)裝置的負(fù)荷側(cè)，被保護(hù)設(shè)備電源線路的前端，其接地端與配電箱的保護(hù)接地線（PE）接地端子板連接，然后可靠接地。

２．AM系列的電源浪涌保護(hù)器（SPD）前端必須串聯(lián)過流保護(hù)裝置，具體情況如下：

AM1防雷模塊安裝時(shí)，其每個(gè)模塊前應(yīng)分別串聯(lián)安裝壹套動(dòng)力型D63A（或D60）空開

AM2防雷模塊安裝時(shí)，其每個(gè)模塊前應(yīng)分別串聯(lián)安裝壹套動(dòng)力型D32A（或D40）空開

AM3防雷模塊安裝時(shí)，其每個(gè)模塊前應(yīng)分別串聯(lián)安裝壹套動(dòng)力型D16A（或D20）空開

3.各級(jí)浪涌保護(hù)器（SPD）連接導(dǎo)線應(yīng)平直，其長度應(yīng)不超過0.5m；若超過，必須加大連接導(dǎo)線的截面積。電源浪涌保護(hù)器（SPD）的連接導(dǎo)線和接地線用多股銅線,截面積參考下表：

電源浪涌保護(hù)器SPD連接線最小截面積

保護(hù)級(jí)別SPD的類別導(dǎo)線截面積（mm2）SPD連接相線銅導(dǎo)線SPD接地端連接銅導(dǎo)線第一級(jí)開關(guān)型或限壓型1625第二級(jí)限壓型1016第三級(jí)限壓型610第四級(jí)限壓型46注：組合型SPD參照相應(yīng)保護(hù)級(jí)別的截面積選擇。

4.安裝距離要求：開關(guān)型SPD與限壓型SPD之間的線距應(yīng)大于10m,限壓型SPD與限壓型SPD之間的線距應(yīng)大于5m；否則，應(yīng)在線路上串接退耦器.

2.2信號(hào)系統(tǒng)

信息系統(tǒng)除了遭受直擊、傳導(dǎo)雷以外。由于網(wǎng)絡(luò)通信信息系統(tǒng)設(shè)備的工作電壓較低，系統(tǒng)浪涌的破壞效果因而被放大，感應(yīng)雷的破壞性因而也變的更為突出。根據(jù)國內(nèi)外對(duì)雷擊的研究，95%以上的雷擊是發(fā)生在云對(duì)云的放電，而云對(duì)云的放電時(shí)產(chǎn)生的巨大雷電磁脈沖輻射(LEMP),對(duì)地面設(shè)備的影響則全部是通過感應(yīng)雷產(chǎn)生作用的。因此這部分的感應(yīng)雷擊災(zāi)害的發(fā)生幾率較其他雷擊災(zāi)害高很多，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的雷擊保護(hù)因此也顯得突出和重要。

由于防雷是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，所以依據(jù)等電位連接的原則，應(yīng)該將設(shè)備所有引出線路對(duì)某一個(gè)基點(diǎn)作等電位連接，安裝了電源防雷器的系統(tǒng)必須要配套信號(hào)系統(tǒng)的雷擊保護(hù)措施，才能真正起到系統(tǒng)的雷擊保護(hù)效果。我們用下圖描述電源防雷和信息防雷缺一不可的因素：只有當(dāng)A、B、C三點(diǎn)等電位時(shí)，圖中的元件1，2，3才不會(huì)被擊穿，當(dāng)僅有AC之間的等電位連接時(shí)（即安裝電源防雷器），AB或BC之間的元件1，3可能會(huì)被擊穿。因此信號(hào)控制系統(tǒng)的防雷是必不可少的。

監(jiān)控系統(tǒng)防雷

根據(jù)GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》中的具體要求

5.4.6

安全防范系統(tǒng)的防雷與接地應(yīng)符合下列規(guī)定：

1置于戶外的攝像機(jī)信號(hào)控制線輸出、輸入端口應(yīng)設(shè)置信號(hào)線路浪涌保護(hù)器。

2主控機(jī)，分控機(jī)的信號(hào)控制線、通信線、各監(jiān)控器的報(bào)警信號(hào)線，宜在線路進(jìn)出建筑物直擊雷非防護(hù)區(qū)(LPZ0A)或直擊雷防護(hù)區(qū)(LPZ0B)與第一防護(hù)區(qū)(LPZ1)交界處裝設(shè)適配的線路浪涌保護(hù)器。

3系統(tǒng)視頻、控制信號(hào)線路及供電線路的浪涌保護(hù)器，應(yīng)分別根據(jù)視頻信號(hào)線路、解碼控制信號(hào)線路及攝像機(jī)供電線路的性能參數(shù)來選擇。

4系統(tǒng)戶外的交流供電線路、視頻信號(hào)線路、控制信號(hào)線路應(yīng)有金屬屏蔽層并穿鋼管埋地敷設(shè)，屏蔽層及鋼管兩端應(yīng)接地，信號(hào)線路與供電線路應(yīng)分開敷設(shè)。

5

系統(tǒng)的接地宜采用共用接地。主機(jī)房應(yīng)設(shè)置等電位連接網(wǎng)絡(luò)，接地線不得形成封閉回路，系統(tǒng)接地干線宜采用截面積不小于16mm2的多股銅芯絕緣導(dǎo)線。

前端攝像機(jī)的防雷

對(duì)前端攝像機(jī)的電源防護(hù)需根據(jù)其具體的供電形式（AC220V；DC24V）選用相應(yīng)的電源防雷產(chǎn)品。

具體措施:

(1)在前端安裝攝像頭的立竿上，要用長50-60cm，直徑10mm的圓鋼，頂端磨尖做防腐處理后，作為避雷針安裝在立桿頂端上，用16mm2的多股銅絞線作為引下線，在地下至少0.5米深度打入一根或數(shù)根40*40*4的鍍鋅角鋼作為接地體，接地電阻要小于10歐（最好小于4歐姆），接牢并做防腐處理。

(2)帶云臺(tái)的攝像機(jī)安裝使用ASPSV-3/24三合一防雷器，對(duì)電源、云臺(tái)控制、視頻信號(hào)進(jìn)行保護(hù)；不帶云臺(tái)的攝像機(jī)安裝使用ASPSV-2/24的二合一防雷器，對(duì)電源、視頻信號(hào)進(jìn)行保護(hù)。

監(jiān)控中心的信號(hào)防雷

前端攝像頭上的視頻信號(hào)經(jīng)同軸線纜傳輸至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心通過控制線發(fā)出控制信號(hào)對(duì)云臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行控制，因此，在對(duì)電源進(jìn)行保護(hù)的基礎(chǔ)上，對(duì)監(jiān)控中心的視頻、控制信號(hào)端口也需進(jìn)行防雷保護(hù)。

多路視頻進(jìn)入端，安裝使用ASPCOAXB-TV/16S的可插拔模塊16口視頻信號(hào)浪涌保護(hù)器.云臺(tái)控制線路，安裝使用ASPSR-E24V/2S對(duì)云臺(tái)控制信號(hào)線路做防雷保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)線路浪涌保護(hù)器（SPD）的安裝注意事項(xiàng)：

1.信號(hào)浪涌保護(hù)器（SPD）與被保護(hù)設(shè)備的間距不得超過1m，應(yīng)盡可能的靠近被保護(hù)設(shè)備。

2.CoaxB-TV/S視頻信號(hào)浪涌保護(hù)器和SR-E24V/2S云臺(tái)控制信號(hào)浪涌保護(hù)器的接地線截面積不小于2.5mm2；XP系列機(jī)架式視頻信號(hào)浪涌保護(hù)器的接地線截面積不小于10mm2，接地線要就近直接與等電位帶或接地體相連，不要接在其他地方，且長度要盡量的短。

機(jī)房防雷的共用接地

接地網(wǎng)的構(gòu)筑：埋于土壤中的人工垂直接地體采用2.5m長的40*40*4mm的鍍鋅角鋼；水平接地體采用40*4mm的鍍鋅扁鋼；選擇在建筑物基礎(chǔ)鋼筋地網(wǎng)附近土壤條件較好的空地上，把2.5m長的40*40*4mm的鍍鋅角鋼垂直打入地下至少0.5米（角鋼頂部距地面的距離），作為地網(wǎng)的垂直接地體；根據(jù)需要，以間隔約2.5米的水平距離打入數(shù)根垂直接地體，然后在