监控系统雷电与防护.ppt

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监控系统雷电与防护,随着社会经济的发展和人民生活的提高，安防监控系统在银行、交通监控、社会综合治理，特别是中国电信“全球眼”视频监控系统中得到了广泛应用。

目前，监控系统正充分利用网络资源，朝着数字化、网络化、智能化、兼容化方向发展，为越来越多政府部门、金融企业、安防监控、社会综合治理等运用，在维护社会稳定、打击违法犯罪、保护人民生命财产等发挥着重要的作用。

由于监控系统设备均为微电子产品，这些监控设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性。

它们对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感，使得监控系统设备极易遭受雷击/过电压破坏，其后果可能会使整个监控系统运行失灵，甚至造成难以估计的经济损失和危害人身安全。

第一章监控系统防雷概述,为了对安全监控系统采取有效的防雷保护措施，保障监控系统正常可靠的运行，首先应了解安防监控系统的构成，明确监控系统遭受雷击损害的主要原因以及雷电的侵入途径，尤其要针对不同区域雷击特点的调查分析，在掌握监控系统安装区域的地理、地质、土壤、气象、环境等资料的基础上，正确设计、选择、安装监控系统设备和防雷保护装置，通过对信号线、电源线及其他设备采取合理布线、屏蔽、等电位连接及接地等措施，有效提高安防监控系统的抗雷击过电压干扰能力，优化系统的各项功能和整体防雷水平，确保监控系统安全、稳定运行。

第二章监控系统的构成,前端部分：

主要由黑白（彩色）摄像机、云台、防护罩、支架等组成。

安防监控系统，一般由以下三部分组成：

传输部分：

使用同轴电缆、电线、多芯线、光纤等，一般采取地埋或沿墙敷设等方式传输音频、视频、控制信号和馈送交、直流电源。

终端部分：

主要由控制设备、画面分割器、监视器、录像存储设备等组成。

监视器,录像存储设备,矩阵,光电转换器,第三章安防监控系统遭受雷击损害的主要原因,3.1直击雷A、雷电直接击中露天的摄像机上，直接损毁设备；B、雷电直接击在线缆上，造成线缆熔断、损坏。

3.2雷电侵入波安防监控系统的电源线、信号传输线或进入监控室的其它金属线缆遭到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线/导体侵入设备，导致高电位差使设备损坏。

3.3雷电感应电磁感应：

当附近区域有雷击闪络时，在雷击落实通道周围会产生强大的瞬变电磁场。

处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势，以致损坏、损毁设备。

静电感应：

当有带电的雷云出现时，在雷云下面的建筑物和传输线路上会感应出与雷云相反的束缚电荷。

这种感应电荷在低压架空线路上可达100kV静电电位，信号线路上可4060kV静电电位，一旦雷云放电后，束缚电荷迅速扩散，即引起感应雷击。

电磁感应和静电感应引发的雷击现象均称为感应雷，又称二次雷。

它对设备的损害没有直击雷来的猛烈，但它要比直击雷发生的机率大得多，有统计显示，感应雷击约占现代雷击事故的80%以上。

3.4地电位反击直击雷防护装置（避雷针）在引导强大的雷电流流入大地时，在它的引下线、接地体以及与它们相连接的金属导体上产生非常高的瞬时电压，对周围与它们靠得近却又没与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差，这个电位差引起的电击就是地电位反击。

这种反击不仅足以损坏电器和设备，也可能造成人身伤害或火灾爆炸事故。

雷击损坏设备的渠道,第四章防雷设计依据,GB50057-94建筑物防雷设计规范GB50200-94有线电视系统工程技术规范GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范QX2-2000新一代天气雷达站防雷技术规范GB2887-89计算机场地安全要求GB50174-93电子计算机机房设计规范,第五章设计方案,通过分析雷电侵入监控系统的主要途径后，监控系统防护主要包括三个部分：

前端设备的防护、传输线路的防护、终端设备及监控机房的防护。

5.1前端设备的防护：

5.1.1前端设备有室外和室内安装两种情况，安装在室内的设备一般不会遭受直击雷击，但需考虑防止雷击电磁脉冲对设备的侵害，而室外的设备则同时需考虑防止直击雷和雷击电磁脉冲。

5.1.2前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）有效保护范围之内。

当摄像机独立架设时，避雷针最好距,摄像机34米的距离。

如有困难避雷针也可以架设在摄像机的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身或用镀锌圆钢。

5.1.3为防止雷电波沿线路侵入前端设备，对带云台的摄像机应在其前端安装三合一组合式防雷器，对不带云台的摄像机应在其前端安装二合一组合式防雷器。

三合一组合式防雷器选型：

JK-1-220、JK-1-12、JK-1-24二合一组合式防雷器选型：

JK-2-220、JK-2-12、JK-2-24,5.1.4室外的前端设备应具有良好的接地，接地电阻小于4欧，高土壤电阻率地区可放宽至10欧。

各类标准中接地电阻要求：

一、中华人民共和国通信行业标准微波站防雷与接地设计规范YD2011934.0.1微波中机继站地网的工频接地电阻10微波枢纽站地网的工频接地电阻54.0.2无源中继站地网的工频接地电阻20304.0.3架空电力线与电力电缆接口处的保护接地以及电力变压器保护接地的接地电阻104.0.4架空电力线上方的避雷线及增装在高压线上的避雷器的接地电阻：

其首端（即进站端）10，中间和末端30二、中华人民共和国铁道行业标准铁道信号设备雷电电磁脉冲防护技术条件TB/T3074200310接地要求及技术参数10.2采用共用接地系统的信号设备机房接地电阻4单独设置防雷保护地时接地电阻10信号系统设备含计算机设备时接地电阻4三、中华人民共和国气象行业标准气象台（站）防雷技术规范QX420007.6接地体的接地电阻4四、中华人民共和国气象行业标准气象信息系统雷击电磁脉冲防规范QX320006.8接地体的冲击接地电阻4五、中华人民共和国气象行业标准新一代天气雷达站防雷技术规范QX2200012.4当地土壤电阻率小于100时接地电阻1当地土壤电阻率大于100小于300时接地电阻2当地土壤电阻率大于300小于1000时接地电阻4,5.1.5对于安装在高灯杆上的摄像机，通常高灯杆高度均在十几米甚至几十米，因此遭受雷击的概率也比较高，而且摄像机与控制箱之间的传输线路距离通常也有几米至十几米长，当雷击灯杆时，雷电流沿灯杆泄放的同时，在周围产生电磁场，将会在线路上感应出过电压损坏设备。

因此，如何合理的对系统进行防雷设计显得尤为重要。

在这种情况下，因摄像机与控制箱相距较远，因此应在控制箱与摄像机两端安装SPD进行防护，同时为防止摄像机与控制箱之间的线路遭到感应，应对此段线路进行全程穿金属管屏蔽，并在金属管两端做好等电位连接处理。

同时也应对设备外壳、控制箱体、光纤金属加强筋、线缆的屏蔽层等做好等电位接地处理。

防雷示意图如下图所示。

5.1.6对于安装在建筑物女儿墙上的摄像机，因距建筑的避雷带较近，除安装相应的SPD之外，也应对线路做好屏蔽和等电位连接处理，并且传输线缆应尽量避免与避雷带和避雷带的主引下线平行敷设，当不能避免时，传输线缆与避雷带和防雷引下线平行敷设距离应保持1m以上，并做好屏蔽、等电位连接和接地处理。

5.2传输线路的防护：

从防雷角看，穿金属管埋地敷设方式防雷效果最佳，架空线最容易遭受雷击，并且破坏性大，波及范围广。

然而有些线路敷设时，线路采用了架空敷设，而且电源线与信号线缆捆扎在一起，没有分开敷设，也没有采取屏蔽和接地措施，给系统的正常运行带来重大安全隐患。

虽然某些场合采用的是埋地敷设，但由于埋地时是穿的PVC管而不是金属管，当雷击发生时，PVC管不能对雷电流起到屏蔽作用，并不能阻止雷击事故的发生，大量的事实显示，雷击造成埋地线缆故障，大约占总故障的30左右，即使雷击比较远的地方，也仍然会有部分雷电流流入电缆。

解决措施：

电源线路与信号号线路宜全程分开穿金属管埋地敷设，并保持整个金属管道的电气连通，宜应至少在金属管两端做接地处理，对防护雷电干扰和电磁感应是非常有效，这主要是由于金属管的屏蔽作用和雷电流的集肤效应。

但在实际工程中，有时前端设备至机房有数百米甚至上千米的距离，此时如采用全程穿金属管敷设时，受条件限制施工难度非常之大，此时可只在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入，但埋地长度不得小于15米，在入户端以及进入前端设备前将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。

电源线应与信号线缆分开穿管敷设，其之间的最小间距应符合相关规范的要求。

5.3终端设备及监控机房的防护：

5.3.1监控室的防雷最为重要，应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接、安装SPD以及接地多方面进行。

5.3.2监控室所在建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网。

其防直击雷措施应符合GB50057-94中有关直击雷保护的规定。

5.3.3在对机房进行防雷设计前，应根据机房所在建筑的地理环境、气象条件等因素对整个系统进行雷电风险评估计算，以确定系统的防雷等级，对整个系统进行分级防护。

对安装在各线路上的防雷器，必须能承受预期通过它们的雷电流。

5.3.4经实践经验证明，由电源系统耦合进入的感应雷击造成设备的损坏占雷击灾害损失概率的80%以上。

因此对电源系统的防雷保护是整个防雷工程中必不可少的一个环节。

对监控机房电源采取三级防护，第一级SPD安装在建筑物的总配电箱处，将由外部线路引入的雷击高电压引至大地泄放，以确保后接设备的安全，第一级SPD可选用PX100-A/4三相电源防雷箱。

第二级SPD安装在监控机房所在楼层配电处，产品可选用PA40-B/4三相电源防雷器。

第三级SPD安装在监控机房电源配处或UPS前，产品可选用PA20-B/4三相或PA20-B/2单相电源防雷器。

电源三级保护示意图,3.5尽管在外接引入的电源线路上已安装了电源防雷保护装置，作为信息系统的各种信号线也是一个引雷的主要途径，如果没有对信息系统进行防雷保护措施，雷击脉冲将从信号线路侵入，将会影响网络的正常运行甚至彻底破坏网络系统，使得重要数据丢失无法恢复，造成巨大损失。

只进行了电源线路的防雷保护，而不进行信息系统的防雷保护，是一个不完善的防雷系统，因此，必须考虑信号线路的防雷保护。

在进出机房的视频线路端口处应安装S12BMF视频信号防雷器，在控制线路端口处安装S12YFF2控制线路防雷器。

（注：

防雷器的具体型号应综合考虑系统的工作电压、传输速率、接口形式等参数。

）,5.4等电位连接及接地等电位连接是将分开的装置、诸导电物体用等电位连接导体或电涌保护器连接起来以减小雷电流在它们之间产生的电位差，等电位连接在现代综合防雷措施中一个重要环节。

对电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、屏蔽线缆外层、信息设备的各种接地以及电涌保护器的接地均应以最短的距离与等电位连接网络的接地端子连接。

然而在实际工程中，我们通过对现场的勘察发现，由于建设单位经验不足，往往忽视了监控机房等电位连接这一环节，许多光纤以及屏蔽线缆在进入机房或设备前光纤的金属加强筋和屏蔽线缆屏蔽层没有做等电位接地处理，有些虽然作了等电位连接，但不能满足要求，及易与设备及其它导体之间产生相关大的电位差，对设备造成损坏。

这点对于监控系统的雷电防护往往十分重要！

均压环示意图,均压环施工安装图：

地网是雷电流的最终去处，一个良好的接地系统是保护人身、设备安全、系统稳定工作的重要保证，也是防雷系统的重要基础。

一个合理的接地系统能更快的泄放雷电流，降低残压，防止地电位反击事故，有效地降低雷害威胁。

当防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。

第六章科通防雷产品介绍,三相交流电源防雷箱PX100-A/4,标称工作电压（Un）：

220VAC最大持续工作电压（UC）：

420VAC标称放电电流（In）：

80kA（8/20s）最大通流容量（Imax）：

100kA（8/20s）保护水平（UP）：

2200V响应时间：

25ns结构尺寸：

400*300*120mm工作环境：

环境温度4085，相对湿度95,三相交流电源防雷器PA20-B/4,标称工作电压（Un）：

220VAC最大持续工作电压（UC）：

385VAC标称放电电流（In）：

20kA（8/20s）最大通流容量（Imax）：

40kA（8/20s）保护水平（UP）：

1600V响应时间：

25ns结构尺寸：

96*72*63mm工作环境：

环境温度4085，相对湿度95,单相交流电源防雷器PA20-B/2,标称工作电压（Un）：

220VAC最大持续工作电压（UC）：

385VAC标称放电电流（In）：

20kA（8/20s）最大通流容量（Imax）：

40kA（8/20s）保护水平（UP）：

1600V响应时间：

25ns结构尺寸：

96*36*63mm工作环境：

环境温度4085，相对湿度95,视频信号防雷器S10BMF,最大持续工作电压：

10V最大通流容量：

5kA（8/20s）限制电压：

40V响应时间：

1nS传输速率：

10Mbps插入损耗：

0.5dB接头形式：

BNC-K/J保护路数：

1结构尺寸：

25*25*54mm工作环境：

环境温度4085，相对湿度95,主要适用于通过同轴电缆传输视频信号的相关设备过电压防护，如视频监控系统、安防系统等。

应用范围：

通流容量大多级保护核心元件采用国际知名品牌，性能优异响应速度快信号传输性能优越残压低结构简单，易安装维护,主要特点：

技术指标：

（产品以实物为准）,三合一防雷器,点击返回,主要适用于通过同轴电缆传输视频信号的相关设备过电压防护，如视频监控系统、安防系统等。

应用范围：

通流容量大多级保护核心元件采用国际知名品牌，性能优异响应速度快信号传输性能优越残压低结构简单，易安装维护,主要特点：

技术指标：

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