浅谈监控系统防雷

1、 国家职业资格全国统一鉴定（国家职业资格二级）二级电工技师（职业名称）论文论文题目：浅谈监控系统防雷编号：（ ）浅谈监控系统防雷摘要：随着社会的进步与发展，监控系统在社会的各行各业以及各个区域得到了广泛的运用。同时，监控系统因遭雷击而损坏的比例也越来越多，增加了监控系统的维护成本。本文结合监控系统安装、运行特点，谈一下实际运维工作中对于监控系统防雷的一些经验，仅供各位同行参考。关键词：监控系统；防雷；直击雷；感应雷；球形雷；防雷措施；避雷器；接地1、 前言 在电力系统中，对于强电系统的防雷措施比较完善，经验也比较丰富。但是对于弱电系统的防雷显得相对比较薄弱，每年各种弱电系统因雷击损坏的事例屡见

2、不鲜，由于监控系统有部分设备工作在室外开阔区域，所以监控系统因雷击损坏的故障非常频繁。给使用单位造成了很多不必要的经济损失。因此，如何保护监控系统免遭雷击损坏的工作也显得越来越重要。2、 监控系统的构成监控系统一般由以下三部分组成：（1）前端部分：主要由黑白（彩色）摄像机、云台、防护罩、支架等组成。（2）传输部分：使用同轴电缆、电线、多芯线、光纤等，采取架空、地下敷设、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等。（3）终端部分：主要由视频分配器、硬盘录像机、视频矩阵、电视墙等组成。三、雷电的分类 雷电是雷云层接近大地时，地面感应出相反电荷，当电荷积聚到一定程度，产生云和云之间以

3、及云和大地之间放电，并发出光和声的现象。雷电可分为直击雷、感应雷（包括静电感应和电磁感应）和球形雷。3.1直击雷 大气中带有电荷的雷云对地电压可高达几亿伏。雷云同地面凸出物之间的电场强度达到空气的击穿强度时，产生的放电现象称为直击雷。此时雷电的主要破坏力在于电流特性而不在于放电产生的高电位。大气放电直接通过地面建构筑物和地面设备，强大的雷电流经过这些物体入地，在瞬间产生很大的机械振动力和高温高热使物体遭到破坏。当雷电流通过具有电阻或电感的物体时将产生很大的电压降和感应电压，能破坏绝缘，产生火花，引起燃烧、爆炸，使设备部件熔化，在雷电流流过的通道上物体水分受热汽化而剧烈膨胀，产生强大的冲击性机械

4、力。该机械力可以达到50006000N，因而可使人体组织，建筑物结构、设备部件等断裂破碎，从而导致人员伤亡、建筑物破坏，以及设备毁坏等。3.2感应雷 感应雷是指当雷云来临时地面上的一切物体，尤其是导体，由于静电感应，都聚集起大量的雷电极性相反的束缚电荷，在雷云对地或对另一雷云闪击放电后，云中的电荷就变成了自由电荷，从而产生出很高的静电电压（感应电压），其过电压幅值可达到几万到几十万伏，这种过电压往往会造成建筑物内的导线，接地不良的金属物导体和大型的金属设备放电而引起电火花，从而引起火灾、爆炸、危及人身安全或对供电系统造成的危害。另一种情况是，在雷电闪击时，由于雷电流的变化率大而在雷电流的通道附

5、近就形成了一个很强的感应电磁场，对建筑物内的电子设备造成干扰、破坏，又可能使周围的金属构件产生感应电流，从而产生大量的热而引起火灾。另外，当架空线遭受直击雷或产生感应雷，高电位便会沿着导线电源线以及信号侵入变电站或建筑物内，这种雷电波侵入也会对电气设备造成危害或使建筑物内的金属设备放电，引起破坏作用。它具体可以划分为静电感应雷和电磁感应雷。（1）静电感应雷：是由于带电积云接近地面，在架空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量电荷引起的。它将产生很高的电位。（2）电磁感应雷：是由于雷电放电时，巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的。这种迅速变化的磁场能在邻近的导体上感应出很高的电动

6、势。雷电感应引起的电磁能量若不及时泄入地下，可能产生放电火花，引起火灾、爆炸或造成触电事故。3.3球形雷球形雷通常认为是一个炽热的等离子体，温度极高，并发生红色、橙色的球形发光体，直径在1020cm以上。球雷常沿着地面滚动或在空气中飘动，可从烟囱、门窗或其他缝隙进入建筑物内部，有时也自行消失，或伤害人身和破坏物体。四、监控系统遭雷击损坏的主要原因4.1直击雷（1）雷电直接集中露天摄像机，导致设备损坏。（2）雷电直接击中线缆，导致线缆损坏。4.2雷电侵入波监控系统的电源线、信号传输线或者进入监控室其它金属线缆遭受雷击或被雷电感应时，雷电波沿着线缆侵入设备，导致高电位差使设备损坏。4.3雷电感应（

7、1）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。处在电磁场中监控设备和传输线路会产生较大的感应电动势，导致设备损坏。（2）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，信号线路上可达4060KV的静电电位，一旦雷云放电结束，束缚电荷迅速扩散，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。监控系统损坏的原因中，感应雷的机率要比直击雷的机率大很多。4.4地电位反击 建筑物外部的防雷系统（如避雷针、避雷网等）遭受直接雷击，在接地电阻的两端会产生危险的过电压，

8、由设备的接地线，建筑物或附近的其它建筑物的外部防雷系统或其它自然接闪物（各种管道、电缆屏蔽管等）引入设备，造成设备损坏。五、监控系统防雷措施5.1直击雷的防护（1）监控系统前端设备摄像机安装方式分为室内安装和室外安装，室内安装的设备一般不会遭受直击雷。安装在室外的摄像机，多数处于开阔地带，直击雷的风险较大，所以必须考虑直击雷的防护问题。为了使传输线路免遭直击雷的侵害，传输线路应该尽量避免架空敷设，而是采用线缆穿金属管埋地敷设，金属管之间要保持可靠的电气连通，金属管两端应可靠接地。（2）监控系统的前端设备（如摄像机等），应置于接闪器的有效保护范围之内。对已经处于其它接闪器保护范围之内的前端设备，

9、一般可以不另行考虑直击雷的防护，对于未处于任何接闪器保护范围之内的前端设备，均应考虑直击雷的防护问题。从技术经济的角度考虑，前端设备的直击雷防护安装独立的避雷针不具备可行性。一般都采用将避雷针架设在摄像机的支撑杆上，引下线可以直接利用金属杆本身（也可以采用10的镀锌圆钢或采用30×3的镀锌扁钢），但是为了防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管敷设，金属管应可靠接地。5.2雷电侵入波及感应雷的防护（1）监控系统的视频信号、控制信号是由分布在室内外各处的信号传输线缆将各种信号集中传输至监控中心主机集中控制。为了防止雷电产生的感应过电压和过电流，在所有监控设备的电源线入口，

10、信号连接的设备两端均安装相应的避雷器。（2）进入到监控机房的电源线应考虑做三级防护，可在建筑物的总配电房的电源进线处安装一级电源避雷器，第一级可采用限压型避雷器，其雷电通量应80KA（8/20），如果采用开关型避雷器其雷电通量应15KA（10/350）。在监控机房所在楼层的配电箱的电源进线处安装二级电源避雷器，避雷器要求雷电通量40KA（8/20）。在监控机房重要设备的电源进线处安装三级电源避雷器，要求雷电通量20KA（8/20）。（3）对于前端已经安装了电源避雷器的监控室，应使用电源防雷插座对终端设备进行精细防护，将供电入口避雷器的剩余浪涌能量进行更完善的吸收，较好抑制瞬态过电压，以达到完全

11、消除微小瞬态过电压的目的。对于有室内空气开关的，可以在空气开关处安装末级防雷模块。（4）进出监控室的视频线均应加装视频避雷器，一般情况下，前端有多少台摄像机，后端就有多少条视频线进入监控室，视频避雷器的数量是与进入监控室的视频线相等的，即每一路加装一只。进入监控室的控制线（如云台控制线等），一般采用485线进入到信号控制柜，必须加装信号避雷器后，再接设备，可以有效防止浪涌电压对设备的损坏。所有进入监控室的线缆最好埋地敷设，金属线管进入机房前应可靠接地。六、监控系统防雷接地与等电位连接6.1防雷等电位连接 等电位连接是现代防雷技术重要的防护措施之一。将进入建筑物的各类管线的屏蔽层在进入大楼前进行

12、等电位连接后接地。在进入设备前，在进行第二次等电位连接后接地。可以有效减少建筑物金属构件与设备之间，设备与设备之间因雷击产生的电位差，有效保护监控设备。6.2防雷接地（1）监控系统应有良好的防雷接地。（2）监控设备防雷接地电阻应小于4欧姆，采用综合接地时，接地电阻应小于1欧姆。（3）防雷接地线应采用专用接地干线，由监控室引入接地体。专用的接地干线应采用铜芯绝缘导线和电缆。接地线的截面积应不小于20平方毫米。（4）监控系统的接地线不能与交流电网的地线和零线短接或混接，接地线不能形成封闭回路。（5）由监控室引到其它监控设备的接地线，应选用铜芯绝缘软线，其截面积应不小于4mm²。（6）监控系统一般采用单点接地。（7）监控室内应设置一个等电位连接母排，将监控系统各个设备保护接地、避雷器的接地线连接到一起。各种避雷器接地线应以最直、最短的距离与等电位母排进行连接。7、 结束语 雷电对监控系统的损坏是多方面、多途径的。监控系统的防雷保护不仅仅取决于防雷设备的性能，更重要