电视监控系统的防雷设计

电视监控系统的防雷设计

雷电，全球十大自然灾害之一。目前，越来越严重地危害人类的生活、工作以及生命安全。随着微电子设备被广泛应用，电源容量大幅增加，建筑物电磁场发生变化，而微电子产品普遍绝缘强度较低，过电压耐变力也较差，容易遭受雷电的侵袭。电子设备受到雷击，所造成的损失将是无法估算的，从某种意义上讲，科技越是发达，雷击对人们的威胁就越大。

雷电，全球十大自然灾害之一。目前，越来越严重地危害人类的生活、工作以及生命安全。随着微电子设备被广泛应用，电源容量大幅增加，建筑物电磁场发生变化，而微电子产品普遍绝缘强度较低，过电压耐变力也较差，容易遭受雷电的侵袭。电子设备受到雷击，所造成的损失将是无法估算的，从某种意义上讲，科技越是发达，雷击对人们的威胁就越大。电视监控中心的防雷设计应根据系统工程的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性及后果的严重性，因地制宜地采取防雷措施，做到安全可靠、技术先进、经济合理、施工维护方便。

电视监控中心的防雷是一个综合性系统工程，必须考虑周全，将外部防雷措施、内部防雷措施（接闪功能、分流影响、均衡电位、屏蔽作用、合理布线、加装过电压保护器等多种重要因素）作为一个整体统一的项目进行全面设计。对雷电综合防治的原则是：“综合治理、整体防御、多重保护、层层设防”。“运用消散、疏导、隔离、均压”的方法，根据特定保护空间的实际情况，由相应的防雷器件构成工程网络保证防雷安全，达到防雷电灾害的效果。电视监控中心的防雷工程一般包括三个方面的内容：一、防直击雷；二、防线路的感应雷；三、接地系统。这三个系统是缺一不可的，系统的设计必须符合国家和行业的相关《标准》、《规范》，并符合设计的技术参数和指标。一、雷电侵袭的途径及危害1、直击雷直击雷是直接打击到物体上的雷电，接近地面的雷云在凸出物上感应出异性电荷，当雷云同地面凸出物之间的电场强度达到空气击穿强度时，就会发生击穿放电，这种雷云对地面凸出物直接击穿放电称为直击雷。高的建筑物其侧面也可能遭受直击雷就称为侧击雷,设计时必须考虑在建筑物伸缩缝、沉降缝和抗震缝等处做防雷跨越导线。2、感应雷通过雷击电视监控中心设备旁边的金属物等导电体感应，间接打击到物体上。雷电感应分为静电感应和电磁感应两种。静电感应的形成是由于雷云接近地面时，在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷。当雷云与其它雷云或其它物体放电后，凸出物顶部积聚的电荷顿时失去束缚，呈现出高电压，以雷电波的形式高速传播。电磁感应的形成是由于直击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场，在附近金属上感应出高电压。感应雷没有直击雷那么猛烈，但它发生的几率比直击雷高得多。因为直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，而感应雷则不论雷云对地闪击，或者雷云对雷云之间的闪击都可能发生并造成灾害。一次雷闪击可以在比较大的范围内和多个小局部同时发生感应雷过电压现象，并且这种感应高电压，可以通过视频线、电力线、电话线等金属导线传输到很远，致使雷害范围扩大,防雷电感应的接地装置，接地电阻小于等于10Ω。3、雷电侵入波由于雷击而在架空线路或在空中金属管道上产生的冲击电压沿线路或管道的两个方向迅速传播的雷电波，侵入室内，称为雷电侵入波或高电位侵入。雷电侵入时对计算机网络、通信设备、电源等危害最大。4、雷电的破坏作用雷电以其巨大的破坏力给人类社会带来了惨重的灾难，对国民经济和人类生命安全造成的危害日趋严重。雷电流具有电流所具有的一切效应，不同的是它在短时间内以脉冲的形式通过强大的电流，尤其是直击雷，它的峰值有几十千安乃至几百千安，它的峰值时间通常负闪击只有几μs到十几μs，正闪击较长些，正是这种特殊情况，使得雷电流具有一种特殊的破坏作用。5、雷电流热效应的破坏作用由于雷电流很大,通过的时间又短,被雷击的电子设备瞬间将产生大量热，又来不及散发，导致电子设备内部的水份大量变成蒸汽,并迅速膨胀,产生巨大的爆炸力,从而造成破坏；当雷电流通过金属体时，金属体截面积不够大时，甚至可使其熔化，遇到易燃物质，可能引起火灾（其通过温度可高达6000--10000℃,甚至更高）。6、雷电冲击波的破坏作用雷电通道温度高达几千℃至几万℃，空气受热急剧膨胀，并以超声速度向四周扩散，其外围附近冷空气被强烈压缩，形成“激波”，它到达的地方，空气的密度、压力、温度都会突然增加。到达之处，该区压力下降，直到低于大气压力，这种“激波”在空气中传播，导致附近的人、畜、建筑物受到破坏或伤亡。这种冲击波的破坏作用与炸弹爆炸时附近的物体、人、畜受到损害是一样的。同时与冲击波相似的另一种形式是次声波，体积庞大的雷雨云，因迅速放电而突然收缩，当电应力（典型值为100V/cm）突然解除时，在一部分带电雷雨云中的流体压力将减小到0.3mm汞柱的程度，这样形成稀疏区和压缩区，它以零点几Hz到几十Hz的频率向外传播，这就形成“次声波”，次声波对人、畜的伤害很大。7、雷电流动力效应的破坏作用在载流体周围空间存在着磁场，磁场里的载流导体受到电磁力的作用，两根载流导体相互间就有作用力存在，这种作用力叫电动力。这两根导线受到的力有迫使它们靠拢的趋势，因此雷击的时候，由于电动力的作用，也有可能使导线折断。同样，在同一根导体或金属构件的弯曲部分有电流通过时，也可使弯曲部位受到电动力，当电动力足够大的时候也会使构件受到破坏。8、雷电的静电感应和电磁感应的破坏作用（1）静电感应当空间有带电的雷云出现时，雷云下的地面及建筑物等在静电感应的作用下带上相反的电荷。由于从雷云的出现到发生雷击（主放电）所需要的时间相对于雷击（主放电）过程的时间要长的多，因此大地有充分的时间积累大量的电荷。然而当雷击发生后，雷云上所带的电荷，通过闪击与地面的异种电荷迅速中和，而某些局部，例如：架空线上的感应电荷，由于大地间的电阻比较大，而不能在同样短的时间内相应消失，这样就会形成局部感应高电压，这种电压从雷击开始随时间的推移而下降，它符合RC电路放电的规律。这种局部地区感应的高电压在高压架空线路上可达300-400kV、一般低压架空线路可达100kV、电信线路可达40-60kV、建筑物也可以产生相当高的危险电压，这种由静电感应产生的过电压对接地不良的电气系统有破坏作用。（2）电磁感应由于雷电流有极大的峰值和陡度，在它周围的空间形成迅速变化的强电磁场，处在这个电磁场中的导体会感应出较大的电动势。如果在雷电流引下线附近放置一个开口的金属环，环上的感应电势足以使气隙（开口处）产生放电、形成电火花。这些火花可以引起易燃物品着火和易燃气体爆炸。如果回路中有导体接触不良，也会使回路过热，引起易燃物品燃烧，酿成火灾。9、雷电反击和引入高电位(1)雷电流幅值。指主放电时冲击电流的最大值，雷电流幅值可高达数十至数百千安。雷电流幅值越大者出现的概率越小。在年平均雷暴日为20d／a以上的地区，雷电流幅值按下式计算：ILP=-108lgP式中，ILP的单位为kA；P为概率。100kA的雷电流幅值对应的概率约为12％。进行防雷设计时可按100kA考虑。(2)雷电流陡度。指雷电流随时间上升的速度。雷电流波波头陡度可达50kA/μs，平均陡度约为30kA/μs。雷电流波波头时间仅数微秒，设计时一般按2.6μs考虑。(3)雷电冲击过电压。雷电冲击过电压指冲击电压的最大值，直击雷冲击过电压按下式计算：式中Ud——直击雷冲击过电压kV；i——雷电流kA；Rim——防雷接地装置的冲击接地电阻Ω；L——雷电流通路的电感，如通路长度以m为单位，则L=1.3lμH。雷击点距电力线路50m以外时，感应雷冲击过电压可按下式计算：式中Uin——感应雷冲击过电压kV；Im——雷电流幅值kA；h——电力线路导线平均高m；S——线路距雷击点水平距离m。(4)雷电冲击波。指直击雷或感应雷在架空线路或在空中金属管道上产生沿线路或管道的两个方向迅速传播的高压冲击波，雷电冲击波的传播速度在架空线路中约为300m/μs，在电缆中约为150m/μs。各雷电冲击波的波形相差很大，做耐压试验时，试验标准波的波头为1.5±0.2μs、波长为40±4μs、峰值电压为400～4800kV。雷电反击通常指接受直击雷的金属体在接闪瞬间存在的高电压对与大地连接的其它金属物品发生闪击的现象称为反击。当雷击到树上时，树上的高电压与它附近的房屋、金属物品之间会发生反击。由上述可知，全部电压由两部分组成，一部分是雷电流瞬时值的电阻压降，另一部分是雷电流在电感上的压降，电感压降与雷电流的陡度有关。雷电流和雷流波形的陡度是不同的，它们作用于空气间隙的击穿强度也不同。对电阻压降，空气击穿强度约为500-600kV/m，而电感压降空气击穿强度约为前者的两倍，约1000-1200kV/m。沿木材、砖石等非金属材料的沿面闪络强度为上述两种电降强度的1/2即分别为250kV/m和500kV/m。为了防止反击的发生，一般应使防雷装置与建筑物金属体间隔一定距离。受条件限制而无法达到所规定的间隔距离时，应把避雷引线与金属体用金属导线连接起来，使它们成为等电位而避免发生闪击。对房屋周围的高大树木都应留有足够的距离，以免树木与房屋之间发生雷电反击。雷电引下高电位发生闪击造成雷电事故，这种事故发生率很高，往往事故严重，产生很大的破坏力。高电位输入造成的雷击事故，占雷击事故的大多数。所以，电视监控中心凡是有用电装置的地方，都必须对高电位输入加以防备，电子避雷器、屏蔽、等电位、地网等都必须采用措施。10、人身的雷电灾害无论是云间的闪电还是云对地的闪电大都要与人发生关系，这种关系有时极为残酷，那就是雷灾。在国内每年因雷害伤亡人数大约在1万人左右，而大量牲畜的意外伤亡中，雷害造成约占80%左右,统计资料表明,死亡者与受伤者的比为1∶2。如果受害人是直接被击中，他必然或至少在开始时，身体通过了全部雷电流，这种形式称为“直接雷击”。如果有人或牲畜在直接雷击中的物体近旁，就有可能发生下列三种形式的雷击。（1）接触电压由于闪电电流经建筑物的避雷针引下线、各种金属管道、电线杆或大树入地时雷电流峰值很高，常达几千千安，所以这些被直接雷击中的导体上便产生高达几万伏甚至几十万伏的电压。这时，如果正好有人或牲畜接触它们，就会发生触电事故，这一对地电位差则是“接触电压”。（2）旁侧闪击或侧闪当人或牲畜站在距雷击中的物体很近时，闪电穿越空气间隙对人体或牲畜放电，这种放电则是旁侧闪击。如：人躲在一棵大树下避雨，当这棵树被雷击时，从地面到人头顶这段高度的树杆的电阻约为几千欧姆，雷电在这段树上产生电压降瞬间可达几万伏以上，而这时人的身体与地等电位，人头顶与等高度的树之间的电位差超过空气的击穿强度时，通过这段空气间隙向人体放电，人也就被雷击中。(3)跨步电压雷电击中地面的物体时，雷电流泄入大地并在土壤中散流开，由于土壤电阻率有一定分布，地面上各点就出现了电位降，越靠近雷击点，电流密度越大，电位降也就越大。如果有人正站立或行走在落雷点附近，在两脚间的这一电位降可使雷电流通过两腿和躯干的下部，人就会被雷电击伤。这种电位降叫“跨步电压”。二、电视监控中心电子设备防雷的主要措施防雷措施一般分为主动和被动两种，主动措施是将雷电引入大地，把线路的过电压或电流在进入建筑物前给与堵截。被动的措施则为提高绝缘水平和加装自动重合闸装置。1、覆盖和引流采用避雷装置将所保护的电气设备和线路覆盖在其保护范围内，并用引下线和接地设施将雷电流引入大地，以免在其保护范围之内的物体遭受雷击。2、堵截在所保护设备的前面、后面或前后两侧安装避雷器，将雷电流峰值的陡度降到保证不超过线路的绝缘水平，使所保护的设备免受雷害。电视监控中心对电子弱电设备的防雷，大致采用以下几个措施：（1）接闪器接闪器包括避雷针、避雷带和避雷网以及有关避雷产品，安装接闪器是防范直击雷的有效措施。它们将雷电经引下线和接地装置导入地下，从而保护在其覆盖范围内的电气和电子设备、线路和建筑物免遭雷击。独立避雷针的保护范围是用滚球法来确定的，滚球半径根据建筑物的不同而定。一类建筑物为30m；二类建筑物为45m；三类建筑物为60m。避雷针引下线根据建筑物不同接地电阻也不同，一类二类建筑物均为小于等于10Ω；三类建筑物为小于等于30Ω。（2）接地网在任何情况下，避雷器的接地线都应连接到建筑物的接地系统上。按照国家规定，工作接地、保护地、屏蔽接地和防雷接地应共同合成一组接地体的联合接地方式。接地网应符合均压等电位的要求，机房设备的工作接地电阻应小于1Ω。（3）电源防雷电源防雷应采取三级防雷系统。防雷产品能在25ns时间内动作，使电源线路上的过电压得到有效抑制并使各线路间的电位差保持不变，同时对地泄放雷电流，雷电冲击过后能自动恢复正常状态。电源线应做好二级以上保护，重要的中心机房应采用三级防护，保证逐级对地泄放雷电流能量。（4）信号防雷信号防雷涉及计算机网络、双绞线、X25、DDN、PSTN专用线、视频线（包括同轴电缆）的线路和设备防雷保护。当信号线受雷击感应过电压超过一定值时，信号避雷器将限制电压的变化，并将雷电过电压能量及其它干扰信号释放入地。（5）天馈线防雷对于监控电视、有线传输馈线等应安装天馈线避雷器。（6）电话防雷对于电话程控交换机、电话线路、传真机等设备应加装电话避雷器。当差模电压和检模电压侵入时，避雷电路能在25ns内使各线路电位差保持不变并释放过电压能量入地。三、防雷的系统分析1、防雷等级、防雷区雷电防护分级根据建筑物电子信息系统所处环境（气象环境、地质地理环境，结构特点和电子信息系统设备的重要性及其抗扰能力）和建筑物电子信息系统的重要性和使用性，确定雷电防护等级，按防雷装置拦截效率划分为A、B、C、D四级。对于一类防雷建筑物，防护以3-4级为宜；对于二类防雷建筑物，防护以2-3级为宜；对于三类防雷建筑物，防护以1-2级为宜。雷电保护区根据各部分空间不同的雷电电磁脉冲的严重程度和各区交界处的等电位连接点的位置，将需保护的空间划分为不同的OA、OB、1、2防雷区。各防雷区的特征是：LPZOA区：本区内的各物体都可能遭到直接雷击，因此各物体都可能导走全部雷电流。本区内的电磁场没有衰减。LPZOB区：本区内的各物体不可能遭到直接雷击，但本区内电磁场没有衰减。LPZO1区：本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流，比LPZOB区进一步减小，本区内的电磁场也可能衰减，这取决于屏蔽措施。LPZO2区（后续防雷区）：在电缆从一个防雷区通到另一个防雷区处，必须在每一交界处进行等电位连接。LPZO2是在这种方式下构成的，使雷电流不能导入此空间，也不能从此空间穿过。2、预计雷击次数的计算（1）建筑物年预计雷击次数应按以下计算：N=kNgAe式中N为建筑物预计算雷击次数（次/a）a为年；k为校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；Ng建筑物所处地区雷击大地的年平均密度（次/km2·a）；Ae与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。（2）雷击大地的平均密度按下式确定Ng＝0.024Td1.3式中Td为年平均雷暴日，当地气象资料确定施工地点为（d／a）。（3）建筑物等效面积Ae应为实际平均面积向外扩大后的面积当建筑物高H等于或大于100米时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算确定：Ae＝[LW＋2H（L＋W）＋πH2]·10-6式中:L、W、H为建筑物长、宽、高（m）。3、防直击雷的措施（1）电涌保护器SPD的分类a、开关型SPD，又称雷电流避雷器，这种SPD在没有电涌时为高阻抗，但一旦响应电压电涌时其阻抗就突变为低值，用作这种非线性装置的常见例子有放电间隙，气体放电管，闸流晶体管（可控硅）及三端双向可控硅开关。这类SPD有时称为克罗巴型SPD。b、限压型SPD，这种SPD在没有电涌时为高阻抗，但随着电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，用作这类非线性组件的例子是压敏电阻和抑制二极管，这类SPD有时称为箝压型SPD。c、联合型SPD，这种SPD由电压开关型部件和限压型部件联合组装在一起，根据二者的联合参数和应用电压特性可组合装成具有电压开关、限压或这两种特性兼有的联合型SPD。（2）SPD的主要性能、指标a、最大持续运行电压Uc：可以持续施加于电涌保护器的最大交流有效值电压或最大直流电压，等于电涌保护器的额定电压。b、冲击电流Iimp：用于电源的第一级保护SPD，反映了SPD的耐直击雷能力（采用10/350μs波形）。包括幅值电流Ipeak和电荷Q，其值可根据建筑物防雷等级和进入建筑物的各种设施（导电物、电力线、通讯线等）进行分流计算。c、标称放电电流In：流过SPD的8/20μs电流波的峰值电流，用于对SPD做Ⅱ级分类实验或做Ⅰ级分类实验的预处理。对于Ⅰ级分类实验In不小于15kA，对于Ⅱ级分类实验In不小于5kA。d、保护电压水平Up:在标称放电电流In下的残压，又称SPD的最大钳压，对于电源保护器而言，可分为一、二、三、四级保护，保护级别决定其安装位置，在信息系统中保护级别需与被保护系统和设备的耐压能力相匹配。（3）电涌保护器SPD的主要性能、指标的确定a、最大持续运行电压Uc的选择：选择220/380V三相系统中的电涌保护器时，国标GB50057第6.4.5来源于IEC61643-5-534.2.3.1条，其基本观点是SPD的最大持续电压Uc必须不少于SPD端点间的最大实际持续电压。关于1.15或1.55这些系数，各国有自己的理解和要求，例如美国采用的是1.15，一些欧洲国家采用的是1.5。国标对于TN系统中装设SPD的最大持续运行电压要求很容易理解：最大持续运行电压Uc》=1.15Uo，其中Uo是（负荷侧）额定相电压220V，为保证负荷侧供电电压，电源侧额定相电压为（或接近）230V，如果SPD安装位置靠近电源时（变压器低压侧），或其他原因造成电压波动上升，加在SPD两端的电压将超过220V，因此要考虑供电的电压偏差取10%，另外再考虑SPD中压敏电阻随时间老化，造成耐压值下降而留出余度5%（其实放电间隙不存在此问题，规范中应该把开关型SPD单列出来），所以这个系数1.15是这样来的1.15Uo=（1+10%+5%）Uo。国标中对于IT系统中装设SPD的最大持续运行电压要求是基于以下考虑：最大持续运行电压Uc》=1.15U，其中U是（负荷侧）额定线电压380V。由于IT系统允许在发生单相接地故障时，继续带故障运行，此时各相间线电压保持不变为380V，两个非故障相对地电压（相电压）升至380V，也就是说此时加在SPD两端的电压为380V，这就是这个U（380V）来历。至于系数1.15跟上面所说的TN系统一样。对于TT系统，国标中出现了两种安装方式。第一种情况（如GB50057第6.4.5条图6.4.5-1所示）：SPD安装于RCD之后时，采用4极SPD安装于3根相线1根N线与PE线之间；第二种情况（如GB50057第6.4.5条图6.4.5-3所示）：SPD安装于RCD之前时，采用3极SPD对N线差模保护方式，同时N线与PE线之间设置一极SPD，相当于相线对PE线之间串联两级SPD。我认为出于以下考虑：TT系统的保护接地与电源侧的工作接地完全独立分开，因此当电源侧工作接地电位上升时（例如高压侧发生接地故障），各相线、N线电位同时提高（相间、相零间保持不变），而负荷侧保护接地未受影响保持不变，此时加在SPD两端（相线、N线对地）的电压将超过220V，上升电压具体数值由高压侧短路容量、电源侧的工作接地电阻值决定。因此，对于第一种情况，为提高最大持续运行电压，将系数提高到1.55（这个数据是从IEC搬过来的）。而在第二种情况下，虽然系数是1.15，但实际上各相线对地之间已经串联两级SPD（而N线上正常所带电压很低），相当于提高了最大持续运行电压。至于第一种情况和第二种情况SPD接线方式不一样，我认为是由于RCD工作原理造成的：为保证各相线、N线泄漏（或泄放）电流相等，在RCD之后安装SPD，其安装方式须保证各相对地阻抗相同，否则会引起RCD误动作。b、SPD的电压保护水平Up的选择：最大电涌电压，即SPD的最大箝压Up加上其两端引线的感应电压UL应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压相一致，即：Up+UL≤设备耐冲击过电压水平。电涌保护器必需能承受预期通过它们的雷电流，并应符合以下两个附加要求：通过电涌时的最大钳压，有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。在建筑物进线处和其它防雷保护区界面处的最大电涌电压，即电涌保护器的最大钳压加上其两端引线的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。为使最大电涌电压足够低，其两端的引线应做到最短。若用一套电涌保护器SPD达不到所要求的保护电压水平时，应采用附加的配合协调的电涌保护器SPD，以确保达到要求的保护水平。c、SPD的雷击冲击电流Iimp及标称放电电流In的确定：（a）在已具备防雷装置的情况下使用SPD防止直接雷击或在建筑物临近处被雷击引起的瞬态过电压时，应根据雷电防护区分区的原则选用I级试验、Ⅱ级试验、Ⅲ级试验的SPD。确定SPD的雷击冲击电流Iimp一般应进行分流计算。当电流值计算无法确定时，其雷击冲击电流不应小于相关指标。（b）在电视监控中心电气装置中使用SPD限制从电源系统传来的大气瞬态过电压（由间接的，远处的雷击引起的）和操作过电压时，可选用Ⅱ级分类试验的SPD及必要时加装Ⅲ级分类试验的SPD。d、SPD在低压电源系统中的安装及接线（a）装置的电源进线端或在其附近装设SPD时，应在下面所列的各点之间装设：当在电源进线端，中性线与PE（保护线）直接相连或没有中性线时，接在每一线与总接地端子或总保护线之间，取其路径最短者。（b）当在电源进线端，中性线与PE（保护线）不直接相连时：接线形式1：接在每一相线与总接地端子或总保护线之间，和接在中性线与总接地端子或总保护线之间，取其路径最短者。接线形式2：接在每一相线与中性线之间和接在中性线与总接地端子或总保护线之间，取其路径最短者。e、低压电源系统中SPD的选择及安装位置（a）信息系统雷击电磁脉冲的防护应按其所处的建筑物条件、信息设备的重要程度、发生雷击事故严重程度等进行雷击风险评估，将信息系统雷击电磁脉冲的防护分为A、B、C、D四级，分别采用相应防护措施：A级：宜在低压系统中采取3-4级SPD进行保护。B级：宜在低压系统中采取2-3级SPD进行保护。C级：宜在低压系统中采取2级SPD进行保护。D级：宜在低压系统中采取1级或以上SPD进行保护。[说明]风险评估计算方法参见IEC61662：雷击损害风险的评估。（b）SPD在电源系统中的安装位置如下：（b1）在区交界面处连续穿越的电源线路上应安装符合I级分类试验的SPD，如总电源进线配电柜内、配电变压器的低压侧主配电柜内、引出至本建筑物防直击雷装置保护范围以外的电源线路的配电箱内。（b2）在区交界面处穿越的电源线路上应安装符合Ⅱ级分类试验的SPD，如引出至本建筑物防直击雷装置的保护范围之内的屋顶风机、屋顶广告照明的电源配电箱内。（b3）当电源进线处安装的电涌保护器的电压保护水平加上其两端引线的感应电压保护不了该配电箱供电的设备时，应在该级配电箱安装符合Ⅱ级分类试验的SPD，其位置一般设在区交界面处。如：保安监控中心、楼层配电箱、计算机中心、电信机房、电梯控制室、有线电视机房、楼宇自控室、消防中心、工业自控室、变频设备控制室、医院手术室、监护室及装有电子医疗设备的场所的配电箱内。（b4）对于需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备（尤其是信息系统设备），应考虑在该设备前安装符合Ⅲ级分类试验的SPD。如：计算机设备、信息设备、电子设备及控制设备前或最近的插座箱内。f、电涌保护器安装的注意事项：（a）第一级保护的SPD应靠近建筑物的入户线的总等电位连接端子处，第二、三级保护的SPD应尽量靠近被保护设备安装。（b）电涌保护器接至等电位连接的导线要尽可能短而直。（c）为满足信息系统设备耐受能量要求，SPD的安装可进行多级配合，在进行多级配合时应考虑SPD之间的能量配合，当有续流时应在线路中串接退耦装置。有条件时，宜采用同一厂家的同类产品，并要求厂家提供其各级产品之间的安装距离要求。在无法获得准确数据时，电压开关型与限压型SPD之间的线路长度小于10米时和限压型SPD之间线路长度小于5米时宜串接退耦装置。（d）在同一电源系统中，当安装在电源装置的起点处的SPD的保护电压水平Up≤末端被保护设备的耐压水平的50%时，可仅安装一级电涌保护器。（e）必须考虑退化或寿命终止后可能产生的过

电流或接地故障对信息系统设备运行的影响，因此在SPD的电源侧应安装过电流保护装置（如熔断器或空气断路器），过电流保护器（设置于内部或外部）与SPD一起承担等于和大于安装处的预期最大短路电流，选择时，应考虑SPD制造厂商规定的其产品应具备的最大过电流保护器。此外,制造厂商所规定的SPD的额定阻断蓄流值不应小于安装处的预期短路电流。在TT系统中还应安装剩余电流保护装置，并宜带有劣化显示功能。（f）在爆炸危险场所使用的SPD应具有防爆功能。（g）在考虑各设备之间的过电压保护水平Up时，若线路无屏蔽时尚应计及线路的感应电压，在考虑被保护设备的耐冲击过电压水平时宜按其值的80%考虑。（h）在供电电压超过所规定的10%及谐波使电压幅值加大的场所，应根据具体情况对氧化锌压敏电阻SPD提高Uc值。（i）当设有信息系统的建筑物需加装SPD保护时，若该建筑物没有装设防直击雷装置和不处于其他建筑物或物体的保护范围内时，宜按第三类防雷建筑采取防直击雷的措施。在要考虑屏蔽的情况下，防直击雷接闪器宜采用避雷网。四、电视监控中心防雷设计依据的原则、依据、标准及规范1、设计原则（1）第一考虑的是人身安全。（2）人身安全得到保障的同时，保护设备不受损坏。2、设计依据（1）依据有关技术及现场勘察、测量的数据资料。（2）要求项目免遭直击雷击。（3）要求项目电视监控网络免遭感应过电压破坏，保证系统长期稳定工作。（4）接地电阻满足合同项目的不同要求。3、设计标准、规范（1）GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（2）GBJ115-87《工业电视系统工程设计规范》（3）GB50057-94《建筑物防雷设计规范》（4）GB/T2887-2000《电子计算机场地通用规范》（5）GB50174-93《电子计算机机房设计规范》（6）GB9361-88《计算机站场地安全要求》（7）JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》（8）YDJ26-89《通信局（站）接地设计规范》（9）YD2011-93《微波站防雷与接地设计规范》（10）（99D562）《建筑物、构筑物防雷设施安装》（11）（97X700）《智能建筑弱电工程设计施工图集》（12）IEC-61312《雷电电磁脉冲的防护》（13）GB7450—87《电子设备雷击保护导则》（14）IEC1312-1《雷电电磁脉冲的防护通则》（15）IEC1312-2《雷电电磁脉冲的防护、建筑的屏蔽、内部等电位联结和接地》（16）GB50348-2004《安全防范工程技术规范》（17）GA/T74-2000《安全防范系统通用图形符号》五、直击雷的防护设计1、雷击的规律性多年来的运行经验和国内外的模拟试验资料分析研究，凡建筑物处在山谷潮湿地带、河边、海边、土壤结构不同的地质交界处，地下有矿脉及地下水露头处等地方，遭受雷击较多，所见雷击事故的发生除与雷电日多少有关外，在很大程度上与地形、地貌、建筑物高度、建筑物的结构形式以及建筑物地点的地质条件等因素都有着密切关系。2、防直击雷应满足的技术参数通过雷电试验场观测，10kA的雷电流流过引下线时形成电磁场，在距离0.5m处，20m长的环形双绞线上可产生0.1—0.6kA的感应电流和大于1000V的感应过电压。计算机网络连线及各种与电子设备相连的导线都是沿地板和墙壁布设的，墙内和地板的钢筋（钢混框架结构）恰恰又是雷电电流通过的引下线。当直击雷闪击建筑物时的入地电流大于10kA、甚至大于100kA时，后果会非常严重。所以，对直击雷的防范主要是消灭雷电流的强度I和降低雷电流随时间的变化率di/dt。入地电流应减少到安全水平以下，且无绕击、侧击现象。《规范》要求：直击雷的接地引下线应满足雷电流的热效应，机械效应等要求，导线截面积应不小于90mm2。六、电源防雷设计1、电源线路感应防护参数电源是最易受雷电感应波侵袭的部位，必须进行防雷设计。高压进线端10kA是长距离线路输送过来，容易受直击雷和感应产生过电压；其低压端380V对于距离在几百米至2公里范围内雷击产生的电磁波都会产生强度很大的过电压。防护参数为：（1）通流量第一级通流量>40kA（8/20μs，冲击18次）第二级通流量>15kA第三级通流量>10kA（2）残压第一级残压<2000V（20kA）第二级残压<1200V（10kA）第三级残压<800V(8kA)（3）漏电流三级均≤10μA（4）响应时间三级均≤25ns（5）环境参数温度：-40—+70℃相对湿度：20%—90%2、电源避雷器接地采用软铜线把主配电的接地铜排重复接地后再引到地网，机房避雷器及配电盘、UPS接地均通过10mm2的铜线与机房均压地线相连。系统电源防雷按规定保证三级防雷。外电源进入建筑物的第一级应用10/350μs波形电源避雷器，级间安装的相互距离应在10m以上，否则应设计串联型电源避雷器（或级间安装退耦电感）。接地按联合接地的原则设计。机房内的所有避雷器应接机房汇流排或均压环。由外电源线进入机房的第一级电源避雷器接地，可接三相五线制的PE地。3、电源防雷现在做防雷设计碰到地线很长时一般的做法都要求加粗地线，忽略了电源引线，单是导线加粗10多平方毫米电感量减小的也非常有限，不能解决地线残压过高的问题。有不少电源厂家在生产电源时就把避雷器集成到设备里去了，这是一个比较好的解决问题的方法，电源引线和地线都可以做到非常短，在碰到电源设备没有集成避雷器的时候，可以考虑把避雷器安装到设备内部。从标准上要求提高电源设备的雷击抗力要求，做到有一定的富余度。如果实在没有办法，也可以考虑并联两条地线，效果比加粗地线好的多。丸七、信号防雷贞设计踏1久、信号线防感透应雷技术参数胁由于空气中闪婚电形成的感应土电磁波会在信肾号传输线、计疯算机网络线、忠电话线产生感喘应过电压，这近种感应过电压外通过线路传入开设备，从而导扑致设备受损，螺为此，必须选陶用避雷器消除巧或降低感应过丹电压。一般选尸取耐受冲击电弦压粉在棉500仙V疫左右，所以，黑防感应过电压滚的避雷器技术酬参数必须满足盾以下技术参数妨：霸（粗1余）残压势（酿8/2焦0纳μ夜s馆峰值）祝：众UIKA<4抹00V滨（暖2译）通流量枣：填INSC>1晚k坦A妹（薄8/2射0瞒μ纷s菜,你冲搂击抽1亿8刑次）阻（杂3谈）响应时该间杜<50ns冬（钱4樱）象64KPB肺S性数率下无衰减阅。职2寸、信号线防感拌应雷设计孕在防感应雷系缝统设计中，目盈前通常作法有泥以下两点：炸（蝇1纪）建立联合接内地系统，形成杂等电位防雷体脚系杠将建筑物的基割础钢筋，梁柱愚钢筋，金属框卵架，建筑物防粉雷引下线等连欢接起来，形成盘闭合良好接地气的法拉第笼，视将建筑物各部昼分的交流工作段地，安全保护驶地，直流工作毯地，防雷接地参与建筑物法拉蛇第笼良好连接龄，避免接地线期之间存在电位截差，消除感应味过电压产生的晒原因。救（塌2辉）电源系统防羊雷熟缝在高压端各相赞安装防雷装置仇作为第一级保公护，在低压侧恒安装阀门式防携雷装置作为第课二级保护，在主楼层配电箱安严装电源避雷箱宾作为第三级保锈护。配电系统趴一般采用三相欲五线和单相三疲线的供电制式断运夕行卧,室电力线是重要晶的引雷途径，勉必需进行有效目的防护。根筝据浊IC荒E热和要G孔B晨的有关标准的角规定，对电源瞎系统应实施多酱级保护，第一拳级使用通流容轮量不少灌于判100k骡A廊的电源避雷器爬（对雷电进靠行态90大%狠的吸收）；第徒二级使用不少箱于延60k拼A求的电源避雷器燕（第一级避雷引器吸收雷电后睡，对残余感应酒雷电进行吸收液，使雷电的能毒量基本吸收完浇毕）；第三级德使用通流容量许不少酸于联40k妹A贷的电源避雷器奸（对残余的雷剧电杂波及其它积操作过电压、填容性负载感性射负载引起的浪糊涌过压实施进蝇一步吸收，并靠对电力线出现缺的差模干扰、遗共模干扰实施矮有效的抑制和覆吸收）；必要沙时对重要设备村和弱电设备应什进行精细保护仅即第四级防护上，通流容量可巷选芹择才20k踪A估。第一级防雷凭器件与第二级签防雷器件之间锅拉开直线距饺离秤10肠m嘱以上、第二级酱与第三级之间兽拉开直线距借离委5旷m挨以反上，利用电力娇线上的自由电胳感、自由电阻波进行级级解耦朋，以达到级级革保护器的响应讲时间配合，实苍现真正的多级终保护。屠3查、架空线上的但保护抑制仓对过电压水平幅的保护抑制可颗通过在电气装史置中直接安装家电涌保护器，狗或在架空线上践安装电涌保护兽器来获得。可惹采取以下措施符：舟（哗1切）架空供配电尚网，应在电网侍的结点，尤其帆在每个长度超愤过杆500疼m甚的线路末端建祖立过电压保护序。沿供配电线裙路每艘隔付500记m俱就应安装过电喝压保护器件。票过电压保护器日件之间的距离代应小乌于泛1000诱m熟。剖（让2猪）供配电网中融部分为架空线告路，部分为地惩下线路，在架辈空电网应按照蓝上述催（疮1偿）进行过电压亲保护，并应在上从架空线至地听下电缆的转换微点进行过电压住保护。阀（锋3渔）锄在亡T拴N犬配电网供电的等电气装置中，狼由自动切断电料源为间接接触借提供保护的地浊方，连接到相浆导体的过电压恩保护器件的接掠地导体如与娃PE忠N倦导体相连或牛与冬P密E挣导体相连。设（些4证）汪在蹦T滨T剪配电网供电的近电气装置中，宜由自动切断电劳源为间接接触谅提供保护的地菠方，要为相导竟体和中性导体钞提供过电压保务护器件。在供势电网的中性导你体直接接地的吐地方，不必为童中性导体安装彩过电压保护器盛件。八、接地系统桃1翻、接地要求淹雷电流疏散入赴大地与接地电牺阻有很大关系勉，而接地电阻呀大小与土壤电指阻率有关，土堤壤电阻率变化嫩与湿度、温度购、含水量、水亿质、含盐碱量翼、季节修正系帆数等都有连带泥关系。接地电沈阻越小，越有味利于电流的疏描散。要想使地斑网接地电阻降等低，成本也将静会增加。砌2策、机房内接地餐均压汇集环等也电位联接的设甲计揪防雷接地强调扑的是等电位联逮合接地，即防胜雷接地、交流苏接地、工作接尸地、联合接地轨在一起，这种听接地方式有效氏地降低了接地茧电阻，又可使驰设备之间的地旅电位相等。如撤果不采用联合栋接地，就有可础能在雷击瞬间渐引起各种接地胜点的电位不平泊衡，造成高电常位点与低电位弄点间打火放电供。通常多见于馅防雷接地线向息设备工作地线眨反击，使设备搜受损垮。麦GB9361斯-8肆8恋《计算站场地拴安全要求》规蕉定：设备的接兄地方式宜采用勇支线接地与接摩地干线连通的慌方式，称为并兴联接地方式，饮不宜采用串联到接地方式。扒机房内均压环攻具体做法：岸（锡1瓦）采用线槽续把场35mm动2薄专用线固定在根墙上或静电地颈板下。句（秀2蜻）通立过病6mm盗2塞铜线把所有需缩接地的设备接棵到荷35mm号2果专用铜线上敌3鲜、机房内采用炭等电位联合接毅地揭建筑物电气装正置防间接接触姑电击、防接地冰故障引起的爆俊炸和火灾；建罢筑物防雷和电读子信息设备防徐瞬态过电压及纯干扰须做等电亿位联结。等电残位联接的作用迷在于降低建筑宗物内间接接触姨电击的接触电习压和不同金属忧部件间的电位机差，并消除建砖筑物外经电气绞线路和各种金貌属管道引入危蔑险故障电压的鼓危害，防止电徒子信息设备瞬饰态过电压及干亡扰。菜等电位连接是错内部防雷系统门的一个重要组菜成部分，其目美的是减少雷电佳流所引起的电欧位差。等电位结连接就是将系壮统内部正常不堵带电的金属部轨分通过可靠的伯电气连接，形笼成一个等电位坑体，并连接到害可靠的接地装关置上。溉在影IE伶C芝标准及国歌标浆GB5005请7-9殊4握中，推荐了几置种等电位连接懒的基本方法及迎其组合。具体仍应用中应针对师不同的设备进某行合理的选择纪。掘通过进线配电解箱（柜）近旁鸽等电位联接端位子板（接地母缎排）将下列导树电部分互相连位通：肚（殊1挺）进线配电勿箱赤P积E幻（巾PE拾N惰）母排。薪（认P改E善为保护地线目；辟PE学N尘为零线）。楚（岂2厦）公用设施公凉用管道，如上慢水金属管、下士水金属管、热却水金属管、采塑暖水金属管、惨空调金属管、抵燃气金属管等盘。扇（便3舌）建筑物的金痰属构件（钢筋秃）。付（形4禽）信息设备保氏护地、天线设销备外壳地。药（锻5袖）避雷接闪器躬（避雷带、避扯雷线、避雷网反）接地线，广牧告金属框架等奔。讽九、电视监控准系统的防雷设哨计居电视监控系统属的防雷设计，拍一般由以下几恋部分组成：危1样、推庄前端部分，主侄要由黑白（彩经色）摄像机、著镜头、云台、行防护罩、支架桑等组成。舅前端设备的防崖雷：前端设备闻有室外和室内残安装两种情况哈，安装在室内装的设备一般不若会遭受直击雷趴击，但需考虑堡防止雷电过电傅压对设备的侵那害，比如安装驾在地下停车场阿的摄像机等。匠而室外的设备变则同时需考虑领防止直击雷和薯感应雷。前端逐设备如摄像头竟应置于接闪器雹（避雷针或其堪它接闪导体）妥有效保护范围纪之内。为了施吴工方便避雷针康一般架设在摄今像机的支撑杆宅上，引下线可牲直接利用金属俊杆本身或选秆用升Φ找8云的镀锌圆钢笑或壳35mm航2捷铜导线，此时狮应注意依帖据废GB5019照8-9敲4菌《民用闭路监勿视电视系统工耕程技术规范》牧供电、接地与孝安全防护的要欺求，系统采用各专用接地装置堵时，其接地电淋阻不得大显于滨4安Ω牢。必为了防止电磁杯感应，沿杆引红上摄像机的电赞源线和信号线屡应穿金属管屏志蔽。为防止雷约电波沿线路侵泪入前端设备，胆应在设备前的碍每条线路上加隆装合适的避雷喊器，如电源线施（嘉220匪V法或银DC24击V病）、视频线、孔信号线和云台户控制线。可以的选宣择挤“唯三合腾一怖”梳或墙者路“福二合薯一舒”列的监控摄像机有多功能电涌保讽护器。叨2壳、传输部分。姑使用同轴电缆中、电线、多芯辣线采取架空、繁地埋或沿墙敷扒设等方式传输唇视频、音频或亿控制信号等。业电视监控系统讯主要是传输信汤号线和电源线督。室外摄像机翅的电源可从终倘端设备处引入迫，也可从监视睬点附近的电源凡引入。控制信始号传输线和报旱警信号传输线逆一般选用多芯快屏蔽软线，架阶设（或敷设）免在前端与终端兵之间成。京GB5019哲8-9药4趁《民用闭路监歇视电视系统工狸程技术规范》犯的规定，传输毒部分的线路在蹲城市郊区、乡茂村敷设时，可赵采用直埋敷设脉方式，当条件节不允许时，可罚采用通信管道倾或架空方式。扔采用通信管道章或架空方式时缠，应注意传输华线缆与其它线剥路共沟的最小渴间距和与其它阿线路共杆架设巷的最小垂直间固距。族例如梢与提220杆V胳交流配电线的甲最小间距娃为输0.5客m才，与通讯电缆盼的最小间距掏为悄0.1淘m霜，龟与鹊1匙～痰10k扔V盗电力线的最小铅垂直间距野为孙2.5是m乒，委与惯1k至V喂以下电力线的此最小垂直间距碎为体1.5奶m狠，与广播线的墓最小垂直间距粱为踢1.0划m傻，与通信线的放最小垂直间距庄为矛0.6欺m捷等等。付直埋敷设方式把防雷效果较好讨，而架空线比害较容易感应雷际击。为避免首削尾端设备损坏赠，在使用架空众线传输时，应累在每一支撑杆削上做接地处理吵，架空线缆的院吊线和架空线谊缆线路中的金汗属管道均应接博地。中间放大潜器输入端的信醉号源和电源均今应分别接入合家适的避雷器。敬传输线埋地敷年设也并不能完揉全阻止雷击设锯备的发生，统肆计数据显示雷畜击造成埋地线都缆故障大约占拨总故障绣的双3葬0巡％左右，即使蒜雷击比较远的兵地方，也仍然碎会有部分雷电悟流流入电缆。算所以采用带屏杰蔽层的线缆或晨线缆穿钢管埋池地敷设，保持咸钢管的电气连愿通。对防护电习磁干扰和电磁互感应非常有效颤，这主要是由帖于金属管的屏侵蔽作用和雷电畏流的集肤效应闲。如电缆全程堡穿金属管有困蕉难时，可在电争缆进入终端和受前端设备前穿嘴金属管埋地引切入，但埋地长诱度不得小深于岁15拾m岩，在入户端将看电缆金属外皮敲、钢管同防雷新接地装置相连兴。断3耍、终端部分。乘主要由画面分为割器、监视器吐、控制设备等点组