监控防雷POE集中供电.docx

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监控防雷POE集中供电

监控系统的防雷方案

一、概述

当今社会电子计算机技术、微波通信技术日益发展，各类电子设备大量应用，雷击电感应到附近的导体中形成过电压，可高达几千伏，对微电子设备的危害极大。

LEMP的主要侵入通道有电源线路、各类信号传输线路、天馈路线和进入系统的管、缆、桥架等导体侵入设备系统，造成电子设备失效或永久性损坏。

因此，雷击脉冲的防护是在入侵通道上将雷电流泄放入地，从而达到保护电子设备的目有。

其主要方法是采用隔离、等位、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电流及雷击电磁脉消除在设备外围，从而有效地保护各类设备。

目前主要采用气体放电管、放电间隙、高频二极管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求，组合成电源线、天馈线、信号线系列电涌保护器（SPD）安装在微电子设备的外连线路中，地线按共用接地原则接入系统的地线，才不至于造成地电位反击。

只要设计合理、安装合格，电涌保护器就能有效的防御雷电。

二、雷电波入侵用电设备、电子系统可能途径：

1、雷电直接击中物理线路（电源线、网络线、电话线等）。

a、落雷点为电源高电压侧，雷电沿供电线路侵入到电源设备、网络、电话信号系统供电部分，产生过电流与过电压造成电源设备、网络供电系统的电源损坏、断电、致使整个系统瘫痪。

b、雷电直击电源、网络、电话信号线路、沿线路进入设备、网络、电话系统，造成信号接口、接收系统、室内单元、用电设备等主要设备损坏。

2、回路感应过电压

由于网络、电源、电话系统在建筑物内大量布设各种导体线路，这些线路、网络结构布局错综复杂，在建筑物内部的不同空间位置上构成许多回路，当建筑物遭雷击或邻近地区雷电放电时，将在建筑物内部空间产生脉冲暂态磁场，这种快速变化的磁场交链这些回路后，将在回路中感应出暂态过电压，危及与这回路相连接的电子、电器设备。

3、静电感应过电压

网络通信线路上感应过电压分静电感应与电磁感应：

静电感应主要是指架空线路位于雷击点附近，由雷云团先导通道中充满电荷，对架空线产生静电感应作用累积大量相反电荷，当雷云主放电开始，雷云中电荷迅速中和，从而使架空线上原先被束缚的电荷迅速释放，形成暂态过电压波。

这种波以接近光速向架空线两侧传播，侵入线路两端连接的网络设备将其损坏。

当雷电直接击在避雷针避雷带或建筑物上时，由于雷电流幅值大，波头陡度高，在雷电流的通道附近产生一个很强的瞬变磁场。

这强大的磁场将直接在电源线或网络通信线路上感应出过电压，侵入到网络系统和用电设备中，损坏设备。

高强度（30KA雷电流）雷电放电可以对距离雷击点1km范围内网络系统和用电设备产生影响，甚至造成系统设备损坏。

据统计，这种感应雷击事故占网络信号和用电设备雷击事故的70%。

4、耦合与转移过电压

雷击引起暂态高电压或过电压常常可以通过网络线路耦合或转移到网络设备上，造成设备的损坏。

三、系统综合防雷设计方案的依据

系统综合防雷在设计时主要采用以下标准，供设计时参照。

1.IEC61024《建筑物防雷》

2.IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》

3.GB50057-94《建筑物防雷设计规范》

4.GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

5.建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2004）

6.GB50343-2002《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

7.VDE0675《过电压保护器》

8.GA173－1998《计算机信息系统防雷保安器》

9.GB2887-89《监控、门禁场地技术条件》

10.ITUK27《电信大楼内的连接结构和接地》

11.GB50174-93《电子计算机房设计规范》等

四、方案设计实施

（1）电源保护

根据IEC1312防雷及过电压规范中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分为三个区，分别加以考虑。

只做单级防雷可能会带来，因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。

电源系统多级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。

根据国家有关低压防雷的有关规定，外接金属线路进入建筑物之前必须埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。

必须做到在电源的进入端安装低压端的总电源防雷器，将由外部线路可能引入的雷击高电压引至大地泄放，以确保后接设备的安全。

1）在低压供（配）电系统装置中的设备均应具有一定的耐受浪涌能力（耐冲击过电压能力）。

当无法获得220/380V三相系统各种设备的耐冲击过电压值时，

可按IEC60664-1的给定指标选用。

见表1

（表1）220/380V三相系统各种设备耐冲击过电压额定值

设备的位置

电源处的设备

配电线路和最后分支线路的设备

用电设备

特殊需要保护的设备

耐冲击过电压类别

IV类

III类

II类

I类

耐冲击电压额定值（KV）

6

4

2．5

1．5

注：

I类——需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备；

II类——如家用电器、手提工具和类似负荷；

III类——如配电盘、断路器、布线系统（包括电缆、母线、分线盒、开关、插座），应用于工业的设备和一些其他设备（例如永久接至固定装置的固定安装的电动机）；

IV类——如电气计量仪表、一次线过流保护设备、波纹控制设备。

鉴于集成化程度很高的电子设备是通过微电位和小电流进行工作的，其元件的耐冲击能量很低，因此从一次性投资与效益（主要指该信息系统的运转停顿的风险）之比出发，可能需要设置耐冲击电压更低的安装位置类别，如将I类安装别定为500V或耐冲击电压值更低，在实际低压运行中雷电过电压常常大于6KV，因此必须考虑SPD的选择问题，（参看图1）

（图1）耐冲击电压类别及SPD安装示例图

2）需要进行风险分析，看是否需要使用SPD，需要使用多少级SPD，然后对SPD能量承受能力分析等。

建议安装：

经过分析，在机房所在的楼层的电源总配电箱处并联安装电源防雷器，型号为：

HD-D380B-XL80,最大通流量为80KA，参数如下（表1）:

型号

HD-D380B-XL80

图片仅供参考，请以实物为准。

额定工作电压Uo

380V/50Hz

最大持续工作电压Uc

385V/50Hz

电压保护水平Up

2.5KV

最大后备保险丝强度

125A

标称放电电流In（8/20µs）

40KA

最大放电电流Imax（8/20µs）

80KA

响应时间ta

≦100ns

接线方式

并联

雷击记数器

可选

外型尺寸

29280*350*130mm

100—80KA（8/20µs）一般适用于LPZ0—1区。

在机房内的电源总开关处并联安装电源防雷小箱，型号为HD-D380C-XS40。

最大通流量为40KA，参数如下（表2）：

图片仅供参考，请以实物为准。

型号

HD-D380C-XS40

额定工作电压Uo

380V/50Hz

最大持续工作电压Uc

385V/50Hz

电压保护水平Up

1.6KV

最大后备保险丝强度

15A

标称放电电流In（8/20µs）

20KA

最大放电电流Imax（8/20µs）

40KA

响应时间ta

≦25ns

接线方式

并联

雷击记数器

否

外型尺寸

260*180*85mm

20—40KA（8/20µs）一般适用于总电源二、三级防雷。

（表2）

针对安装了非常敏感的设备（电子设备、计算机，监控主机等）或这些需要保护的设备里安装入口的SPD太远、在建筑物内由于雷电放电和内部干扰源而产生电磁场时又或者其它需要独立保护的特殊设备。

有必要在靠近被保护设备处或设备内部安装末级SPD。

建议安装：

在机房内的用电设备或者是室外的光端机前端安装电源防雷插座，型号为：

HD-D220CZ，最大通流量为20KA，参数如（表3）：

图片仅供参考，请以实物为准。

型号

HD-D220CZ

额定工作电压Uo

220V/50Hz

最大持续工作电压Uc

275V/50Hz

电压保护水平Up

﹤900V

最大后备保险丝强度

10A

标称放电电流In（8/20µs）

10KA

最大放电电流Imax（8/20µs）

20KA

响应时间ta

≦25ns

接线方式

串联

外型尺寸

225*106*30mm

一般适用于家庭电源插口以及精密电子设备电源保护。

（表2）

（2）监控信号系统

通常监控部分防雷可分为以下两部分：

1、前端部分，是指视频线路的前端即摄像头部分，由于摄像头基本是单独安装，连接的线路有视频线路、电源线路和控制线路，其中控制线路是指带云台或快球摄像机

2、终端部分，是指在机房内即在摄像机引入机房内的设备，同样线路包括，视频线路、电源线路和控制线路，其主要区别在于，后端设备为集中安装，所以一般多路线路采用集成式安装处理。

监控系统防雷器通用安装位置示意图如图所示：

在本监控系统上才用的是POE集中供电，并且利用光纤传输信号，在网路摄像机到POE光纤收发器之间是用双绞线传输，所以在网络摄像机到光端机之间的线路两端安装网络视频防雷器，型号为：

HD-XNET-RJ45/POE,参数如下：

网络视频防雷器，型号：

HD-XNET-RJ45/POE

图片仅供参考，请以实物为准。

保护对象

信号线

电源线

标称电压Un

5V

12V

保护线数

1，2，3，6

4,5,7,8

电压保护水平Up

1KV/（1.2/50µs）

（X-X）<10V

75V

（X-G）<10V

标称放电电流In（8/20µs）

2.5A

2.5KA

最大放电电流Imax（8/20µs）

5KA

5KA

插入损耗aE

﹤0.2dB

串联阻抗

1欧

数据传输速率Vs

≦100Mbps

接口方式

RJ45

接线方式

串联

响应时间ta

﹤1ns

<25ns

外形尺寸

94*25*25/67*25*25

一般适用网络摄像机防雷保护。

在机房内的监控信号，室外的监控信号到机房是由光纤传输，在这些线路上可以不用装SPD保护器，但是把光纤两端加强芯防雷接地。

五、接地系统

1.避雷器是一种雷击放电流的泄放通道，也是一种等电位连接体。

所有避雷器的保护原理是在雷击瞬间保证设备，大地，建筑物极其附属设备之间构成等电位体，从而避免过压的损害，其中起最关键作用的就是接地系统。

2.依照IEC整体防雷技术的接地要求，计算机系统和通讯系统必须设立良好的接地系统，以满足系统的工作稳定性要求与防雷方面的要求。

接地可选择在摄像机附近墙内钢筋结构作为接地点，接地电阻要求≤4欧姆。

可采用焊接方式连接。

3.IEC与GB相关防雷的基本要求， 根据雷电防护的基本原理，将各设备的接地接入点，外部防雷设施，各种金属管线应在专家的指导下，进行等电位处理，以保证在雷电与过电压发生时，系统内的各设备，各端口之间不会存在危险的电位差。

各种防雷设备，尤其是各防雷设备的接地工艺方面，要求是非常严格的，必须保证各种接地设施之间可靠连接。

在监控机房内可以选择就近接地原则，利用建筑物的钢筋柱子内的钢筋作为接地点。

在室外的摄像枪则要做人工地网。

就近接地的示意图如下：

建筑物墙柱内主钢筋进行接地

人工地网的实施细则：

1.人工接地体在土壤中的埋设深度顶端距离地面不应小于0.5~0.8m。

2.采用镀锌角钢接地极制作独立地网，模块规格为；2米长。

每个需要做地网的位置，开挖地槽，深度为0.5~0.8m。

在地槽内垂直打入角钢，并用镀锌扁铁与2根防雷接地极连接，形成一个独立的地网，

3.地网的制作方法为：

接地极之间要相隔3~5m垂直埋入土壤地坑，，用镀锌扁铁与接地模块的金属水管部分牢固焊接，焊接应采用双面焊接，焊接面不能小于10CM。

焊接后涂上防锈油，最后把泥土回填。

各个独立地网都按同样方法进行挖坑埋设防雷接地极。

4.接地装置连接应可靠，连接处不应松动、脱焊、接触不良。

5可靠焊接后，引出接地端子。

6,把地网引出的端子可靠焊接在摄想枪的金属杆基座上，使整个金属杆接地，安装在摄像枪上的防雷器可通过已接地的金属杆接地。

7接地装置施工完工后，测试接地电阻值必须符合设计要求，隐蔽工程部分应有检查验收合格记录。

施工简易示意图下所示：

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