安防監(jiān)控系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)

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)、公共場所、庫房管理等各行各業(yè)中的應(yīng)用越來越普遍。同時(shí)，安防監(jiān)控系統(tǒng)自身的安全性也成為一個(gè)新的、重要的問題。

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)各種諸如雷電過電壓、電力系統(tǒng)操作過電壓、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，明確屏蔽及接地方式，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

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：

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、畫面分割器、監(jiān)視器、錄像存儲(chǔ)設(shè)備等組成。

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)及光纜自身屏蔽鎧層及加強(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，前后兩站無線設(shè)備的自身直擊雷防護(hù)。

3. 安防監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的主要原因

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。

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)，雷電波沿這些金屬導(dǎo)線/導(dǎo)體侵入設(shè)備，導(dǎo)致高電位差使設(shè)備損壞。

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。處在電磁場中的監(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)線路上可達(dá)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)備的損害沒有直擊雷來的猛烈，但它要比直擊雷發(fā)生的機(jī)率大得多，有統(tǒng)計(jì)顯示，感應(yīng)雷擊約占現(xiàn)代雷擊事故的80%以上。

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)/常見問題/注意事項(xiàng)

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。

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)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)的開闊地帶，直擊雷風(fēng)險(xiǎn)較大，則必須考慮直擊雷防護(hù)問題。

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Φ 8的鍍鋅圓鋼或30×3鍍鋅扁鋼），但為了防止電磁感應(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。

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。

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φ10的圓鋼（刷銀粉漆）在樓頂構(gòu)筑避雷帶，另外用φ10的圓鋼做避雷帶支撐，支撐高度15cm，每隔1m設(shè)一支撐，并用40×4mm的鍍鋅扁鋼作為引下線與地網(wǎng)（地網(wǎng)電阻應(yīng)小于10Ω）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40×4mm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。

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 .沿墻敷設(shè)應(yīng)注意的問題

許多布線人員，因?qū)Ψ览字R(shí)了解有限，或者圖簡單方便，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時(shí)，也帶來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。

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)線端均作有效的防雷保護(hù)。并且應(yīng)確保設(shè)備所處建筑物系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)一般都不是很規(guī)范，零、地之間一般都會(huì)有幾伏、十幾伏的電壓，有時(shí)甚至?xí)袔资碾妷?，另外，在安裝單相電源防雷器的時(shí)候，安裝人員一般也不會(huì)注意區(qū)分零、火線，鑒于這種情況，我們建議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，因?yàn)槿绻鸑PE模塊上有交流電壓存在，在NPE模塊動(dòng)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生工頻續(xù)流，使NPE模塊難以熄弧，造成NPE模塊燒壞。

進(jìn)入到監(jiān)控機(jī)房的電源線應(yīng)考慮三級(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。

5.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)，埋地長度應(yīng)不小于15米，在入戶端將電纜金屬外皮、金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。

6.光纖通訊線路的防護(hù)

一般來講，光纖線路不必作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)、傳遞雷擊過電壓，必須給予妥善處理，即在光纖進(jìn)戶端務(wù)必做好接地保護(hù)。

7. 視頻信號(hào)防雷的注意事項(xiàng)

視頻信號(hào)防雷，概念比較簡單，但也常常出現(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，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，一旦有過電壓浪涌進(jìn)來之后，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)此問題并不熟悉，在簽合同時(shí)往往容易忽視“陰入陽出”與“陽入陰出”區(qū)別；許多防雷工程公司的采購人員也容易忽視此問題，只管下單采購“視頻信號(hào)防雷器”；最后產(chǎn)品到了現(xiàn)場后，工程人員未仔細(xì)考慮、認(rèn)真對(duì)待，只管能接上即可，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)在，深圳市天泰科技有限公司，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)防上述問題的發(fā)生。使“陰入陽出”與“陽入陰出”通用，減輕了銷售人員、采購人員的工作壓力，讓工作更加簡單、更加方便，更加便于視頻防雷器的調(diào)配使用。

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)的常見問題一致，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，沒有“陰”“陽”頭之分，也就不會(huì)出現(xiàn)上述的銷錯(cuò)貨、購錯(cuò)貨問題。但現(xiàn)場工程人員必須注意，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

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)等的基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究防雷裝置的形式及其布置。

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。

3.應(yīng)采用技術(shù)和質(zhì)量均符合國家標(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. 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。

5.應(yīng)定期檢查防雷器的使用情況，發(fā)現(xiàn)有損壞、老化的情況應(yīng)及時(shí)更換。

五、結(jié)束語

安防監(jiān)控系統(tǒng)的雷電防護(hù)問題，具有著較強(qiáng)的綜合性、復(fù)雜性和代表性，本文通過對(duì)安防監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的主要原因分析及其防雷解決方案的一些要點(diǎn)的探討，闡述作者對(duì)雷電防護(hù)問題的一些看法和有限的經(jīng)驗(yàn)，期待行業(yè)同仁給予批評(píng)指正，共同完善、豐富雷電防護(hù)技術(shù)，宣傳、推廣更加合理、準(zhǔn)確的雷電防護(hù)方案，更好地解決社會(huì)上的各種雷電防護(hù)問題，有效達(dá)成防雷減災(zāi)之目的。