攝像機防雷系統(tǒng)

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引

言雷電是一種非常常見的自然現(xiàn)象，但它具有極強的破壞力，對人類的生命、財產(chǎn)安全造成巨大的危害。1987年聯(lián)合國確定的“國際減災十年”中，雷電為對人類最大的十種災害之一。

隨著現(xiàn)代電子技術的不斷發(fā)展，各種高、精、尖的電子設備不斷推廣和普及應用，通訊系統(tǒng)也廣泛應用于政府機關、學校、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，避雷針對這些電子設備的保護也無能為力，因而極易遭受雷電流的沖擊而損壞，輕者使終端計算機和通信接口設備損壞、通信中斷、各種信息無法傳遞；重者使網(wǎng)絡主機損壞，致使網(wǎng)絡癱瘓，工作無法進行。因此，為了使控制系統(tǒng)正常運作，防止雷擊而帶慘重損失，有必要對通訊系統(tǒng)進行綜合雷電浪涌防護措施，除了要安裝良好的避雷針、避雷帶，還必須在電源系統(tǒng)、信號系統(tǒng)進行可靠、有效的防護工作，并具備可靠的接地裝置。

所以雷電電磁干擾損壞計算機、自動化控制系統(tǒng)硬件造成的直接經(jīng)濟損失僅僅是全部經(jīng)濟損失的一小部分。計算機、控制系統(tǒng)停用,致使生產(chǎn)、業(yè)務中斷所造成的間接經(jīng)濟損失一般都比直接經(jīng)濟損失大的多。為了保證信息機房的正常運行，工作設備的安全穩(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)國家標準結(jié)合機房內(nèi)部信號系統(tǒng)的運行情況，特為貴單位提供一套系統(tǒng)的防雷設計方案，供各位領導和專家參考。

現(xiàn)代防雷技術概述現(xiàn)代意義上的防雷系統(tǒng)，本著安全可靠，技術先進，經(jīng)濟合理的設計原則，強調(diào)立體防護、綜合治理、層層設防，把防雷看成一個系統(tǒng)工程。

IEC防雷理論認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。一個有效的防雷系統(tǒng)分為外部防雷和內(nèi)部防雷兩個系統(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向其它物體的高電位反擊；內(nèi)部防雷包括：防雷電感應、防高電位反擊以及防雷電波侵入和防生命危險。

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器六種方法，形成一個多層次的完整的防護體系。

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入大地，防止雷電直接擊在建筑物和設備上。

接地：在控制系統(tǒng)中，為保證其工作穩(wěn)定可靠、保護系統(tǒng)設備和人身安全，解決環(huán)境電磁干擾及靜電危害，需要一個良好的接地系統(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：進入建筑物內(nèi)的所有金屬導線,包括電力電纜、通信電纜和信號線均采用屏蔽線或穿金屬管屏蔽，盡可能埋地敷設，并盡量在靠近入戶點將電纜金屬屏蔽層、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，形成一個法拉第籠，用以防止或減少雷電電磁脈沖（靜電感應和電磁感應）干擾機房內(nèi)設備。

等電位連接：為減少在需要防雷的空間內(nèi)發(fā)生火災、爆炸、生命危險，等電位是一項很重要的措施。等電位是用連接導線或過電壓保護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、外來的金屬管道導體、電氣和電訊裝置等進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。

安裝浪涌保護器：在計算機網(wǎng)絡及通信控制系統(tǒng)設備的電源線、傳輸信號線上安裝相應的過電壓保護器--安裝浪涌保護器，利用其元件的非線性特點，限制線路上的瞬態(tài)過電壓和分走電涌電流，保護設備不受損害。主要有電壓開關型（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器件，可根據(jù)需要進行組合，形成多級防雷保護。

第三章

設計依據(jù)

本方案主要依據(jù)國家有關標準及各行業(yè)標準，并參考國際電工委員會（IEC）標準：

1、IEC61024《建筑物防雷》

2、IEC61312《雷電電磁脈沖的防護》

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

4、GB50057-94《建筑物防雷設計規(guī)范》

5、GB50174-93《計算機機房設計規(guī)范》

6、GB2887-89《計算機場地技術條件》

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

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

9、ITUK25《光纜的防雷》

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

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

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

第四章

防雷設計方案

雷電流接閃后會形成強大的磁場，電磁場將通過電力線路，信號線路，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)線路和各種管道感應到設備，當感應電壓達到一定能量時會將設備損壞。因此只有直擊雷的防護是不合理也不全面的，它容易導致安全事故的發(fā)生。考慮到防雷工程的安全性，合理性，經(jīng)濟性和實效性，根據(jù)現(xiàn)場實際，在考慮雷擊的各種入侵途徑后提出設計方案如下：

4.1電源系統(tǒng)

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

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

第5.4.1條規(guī)定

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

表5.4.1-2電源線路浪涌保護器標稱放電電流參數(shù)值

保護

分級LPZ0與LPZ1

區(qū)交界處LPZ1與LPZ2、LPZ2與

LPZ3區(qū)交界處直流電源標稱

放電電流（KA）第一級標稱

放電電流*

（KA）第二級

標稱放電電流（KA）第三級

標稱放電電流（KA）第四級

標稱放電電流（KA）

8/20μs10/350μs8/20μs8/20μs8/20μs8/20μsA級≥20≥80≥40≥20≥10≥10B級≥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稱放電電流≥10KA適配的SPDC級≥12.5≥50≥20

D級≥12.5≥50≥10

注：SPD的外封裝材料應為阻燃型材料

*第一級防護使用兩種波形的說明見條文說明。故對機房的電源方面做以下方案。

機房電源

作為配電柜的次級防雷器，可將幾千伏的過電壓進一步限制到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。可以對已經(jīng)經(jīng)過初級防雷器限制電壓的直擊雷、高強度感應雷和一、二級間感應雷實施泄放保護。要求第二級防雷器的線路安裝距離距第一級防雷器10-15米，以使防雷器的動作分級起效。

具體措施：

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

D型空氣開關。

設備電源

第三級防雷即用電設備的末級防雷，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級的，若不做第二級的防雷，由經(jīng)過一級防雷而進入設備的雷擊殘壓仍將有千伏之上，這將對后接設備造成很大的沖擊，并導致設備的損壞。作為第三級的防雷器，要求有10KA以上的通流容量。

根據(jù)不同的設備可選用插座式或其它組合式電源防雷器。

具體措施：

在機房的重要設備電源進線端使用電源防雷插座，型號ASPA6-42-0NS作為設備電源系統(tǒng)的第三級保護。

對于在機房外樓層或設備間的光端機，網(wǎng)絡交換機的電源防雷：若樓層或設備間的配電柜裝有AM2-40/3+NPE的二級防雷器，則只需在設備的電源處使用ASPA6-420NS作為設備電源系統(tǒng)的第三級保護；否則，應先裝一套AM2-40/3+NPE的二級防雷器，然后在設備的電源處使用ASPA6-42-0NS作為設備電源系統(tǒng)的第三級保護。

電源線路浪涌保護器（SPD）的安裝注意事項：

1．電源線路的各級浪涌保護器（SPD）應并聯(lián)安裝在主線路過流保護裝置的負荷側(cè)，被保護設備電源線路的前端，其接地端與配電箱的保護接地線（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器（SPD）前端必須串聯(lián)過流保護裝置，具體情況如下：

AM1防雷模塊安裝時，其每個模塊前應分別串聯(lián)安裝壹套動力型D63A（或D60）空開

AM2防雷模塊安裝時，其每個模塊前應分別串聯(lián)安裝壹套動力型D32A（或D40）空開

AM3防雷模塊安裝時，其每個模塊前應分別串聯(lián)安裝壹套動力型D16A（或D20）空開

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

電源浪涌保護器SPD連接線最小截面積

保護級別SPD的類別導線截面積（mm2）SPD連接相線銅導線SPD接地端連接銅導線第一級開關型或限壓型1625第二級限壓型1016第三級限壓型610第四級限壓型46注：組合型SPD參照相應保護級別的截面積選擇。

4.安裝距離要求：開關型SPD與限壓型SPD之間的線距應大于10m,限壓型SPD與限壓型SPD之間的線距應大于5m；否則，應在線路上串接退耦器.

2.2信號系統(tǒng)

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

由于防雷是一項系統(tǒng)工程，所以依據(jù)等電位連接的原則，應該將設備所有引出線路對某一個基點作等電位連接，安裝了電源防雷器的系統(tǒng)必須要配套信號系統(tǒng)的雷擊保護措施，才能真正起到系統(tǒng)的雷擊保護效果。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A、B、C三點等電位時，圖中的元件1，2，3才不會被擊穿，當僅有AC之間的等電位連接時（即安裝電源防雷器），AB或BC之間的元件1，3可能會被擊穿。因此信號控制系統(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)的防雷與接地應符合下列規(guī)定：

1置于戶外的攝像機信號控制線輸出、輸入端口應設置信號線路浪涌保護器。

2主控機，分控機的信號控制線、通信線、各監(jiān)控器的報警信號線，宜在線路進出建筑物直擊雷非防護區(qū)(LPZ0A)或直擊雷防護區(qū)(LPZ0B)與第一防護區(qū)(LPZ1)交界處裝設適配的線路浪涌保護器。

3系統(tǒng)視頻、控制信號線路及供電線路的浪涌保護器，應分別根據(jù)視頻信號線路、解碼控制信號線路及攝像機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、視頻信號線路、控制信號線路應有金屬屏蔽層并穿鋼管埋地敷設，屏蔽層及鋼管兩端應接地，信號線路與供電線路應分開敷設。

5

系統(tǒng)的接地宜采用共用接地。主機房應設置等電位連接網(wǎng)絡，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的多股銅芯絕緣導線。

前端攝像機的防雷

對前端攝像機的電源防護需根據(jù)其具體的供電形式（AC220V；DC24V）選用相應的電源防雷產(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)帶云臺的攝像機安裝使用ASPSV-3/24三合一防雷器，對電源、云臺控制、視頻信號進行保護；不帶云臺的攝像機安裝使用ASPSV-2/24的二合一防雷器，對電源、視頻信號進行保護。

監(jiān)控中心的信號防雷

前端攝像頭上的視頻信號經(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)出控制信號對云臺攝像機進行控制，因此，在對電源進行保護的基礎上，對監(jiān)控中心的視頻、控制信號端口也需進行防雷保護。

多路視頻進入端，安裝使用ASPCOAXB-TV/16S的可插拔模塊16口視頻信號浪涌保護器.云臺控制線路，安裝使用ASPSR-E24V/2S對云臺控制信號線路做防雷保護監(jiān)控系統(tǒng)線路浪涌保護器（SPD）的安裝注意事項：

1.信號浪涌保護器（SPD）與被保護設備的間距不得超過1m，應盡可能的靠近被保護設備。

2.CoaxB-TV/S視頻信號浪涌保護器和SR-E24V/2S云臺控制信號浪涌保護器的接地線截面積不小于2.5mm2；XP系列機架式視頻信號浪涌保護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