监控系统综合防雷技术

监控系统综合防雷技术

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、视频线、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。

1、监控系统综合防雷设计方案的依据

监控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）ITUK25《光缆的防雷》

（4）ITUK27《电信大楼内的连接结构和接地》

（5）GB50057-94《建筑物防雷设计规范》

（6）GB50174-93《电子计算机机房设计规范》

（7）GB50200-94《有线电视系统工程技术规范》

（8）GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》

（9）GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

（10）YD2011-93《微波站防雷与接地设计规范》

（11）YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规范》

（12）XQ3-2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》

2、监控系统与电源供电系统的综合防雷原则

监控系统的综合防雷设计应考虑环境因素、雷电活动规律、系统设备的重要性、发生雷灾后果的严重程度，分别采取相应的防护措施。

（1）在进行综合防雷设计时，应坚持全面规划、综合治理、优化设计、多重保护、技术先进、经济合理、定期检测、随机维护的原则，进行综合设计及维护。

（2）监控综合防雷系统的防雷设计应采用等电位连接、屏蔽、合理布线、其用接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。必须坚持预防为主，安全第一的指导方针。

（3）监控综合防雷系统应根据所在地区雷暴等级、设备放置在雷电防护区的位置不同，采用不同的防护标准。

实地勘察

监控系统的综合防雷设计应考虑环境因素、雷电活动规律、系统设备的重要性、发生雷灾后果的严重程度，分别采取相应的防护措施

根据现场勘察的结果，该监控系统几只室外的监控摄像枪均分布在半山腰上，属于雷电感应引入的高发区。所以，必须要以较为严格的防雷措施才能收到成效。

要做一个弱电系统防雷一般分四个方面，分别是安装防雷器、接地、线路屏蔽、等电位4个方面。我们分别对这四个方面论述。

安装防雷器

系统安装防雷器其中包括安装电源防雷器和信号防雷两方面。

1.电源防雷器的安装

对监控机房内部的电源防护一般为重点防护对象，毕竟监控机房的总供电受到影响会导致整个监控系统的瘫痪。

一般对监控机房的总电源防护采取电源防雷三级防护。由于从变电站高压线引入室内的电线架空比较远，所以比较容易经常引入较强的感应电压。而监控系统的设备大都属于集成电路，所能耐受的电压都比较低，在这种情况下，我们一般采用电源三级防护（如下图）

图中表示电源防雷器的安装位置，在供电系统从变压器引入端分别经过总配电房开关（第一级）——楼层配电开关（第二级）——机房总开关（第三级）——主机（第四级），防雷分别与开关并联安装，并且要求防雷器良好接地，接地电阻不大于1欧姆。

第一级电源防雷：

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。

对于三相电源主级防雷器，三相进线的每条线路应有40-60KA的通流容量，可将数万甚至数十万伏的过电压限制到几千伏以内，防雷器并联安装在总配电室进线端处，做直击雷和传导雷的保护。可选用HD-D380B-XX100电源防雷响应时间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。

以上设备安装都要求良好接地，如建筑物内部钢筋接地电阻小于4欧姆，可在防雷器安装位置就近的柱子内引出接地点，与防雷器地线连接。

2.信号防雷器安装

对于弱电监控系统要求监控主机与摄像枪连接的信号线、电源线、视频线连接的所有端口都应安装防雷器。要求安装的防雷器良好接地，接地电阻不大于1欧姆。(如下图)

在监控主机视频输入端安装单口视频防雷器。要求防雷器与室内接地点良好接地，接地电阻不大于1欧姆。

图片仅供参考，请以实物为准。型号HD-XH-GVD/B

标称电压Un—10V/+1V

最大持续工作电压Uc—11V/+1.4V

电压保护水平Up

1KV/（1.2/50µs）＜600V（屏蔽/芯线）

＜15V（芯线/屏蔽）

标称放电电流In(8/20µs)2.5KA（芯线/屏蔽）

5KA（屏蔽/芯线）

最大放电电流Imax(8/20µs)5KA（芯线/屏蔽）

10KA（屏蔽/芯线）

输入输出阻抗75Ω

响应时间ta＜1ns

带宽Fg200MHz

数据传输速率Vs＜16Mbps

外型尺寸94*25*25mm

一般适用于摄像枪视频线路防雷保护。

在监控主机输出的云台控制线端口出安装信号防雷器，要求防雷器与室内接地点良好接地，接地电阻不大于1欧姆。

图片仅供参考，请以实物为准。型号HD-XC-YT

标称电压Un12V

最大持续工作电压Uc18V

标称放电电流In(8/20µs)2.5KA

最大放电电流Imax(8/20µs)5KA

保护线数单路2，3线

双路1，2，3，4线

响应时间ta＜1ns

电压保护水平Up

1KV/（1.2/50µs）18V

插入损耗aE＜0.2dB

接口方式接线端子

外型尺寸96*25*25mm

一般适用于云台控制线路防雷保护。

在室外的带云台摄像枪处要求安装视频、控制线路、电源三合一防雷器，要求防雷器良好接地，接地电阻不大于1欧姆。

三合一视频线路避雷器，型号：HD-CCTV-PVC

HD-CCTV-PVC

图片仅供参考，请以实物为准。

保护对象视频线电源线485控制线

标称电压Un—10V/+1V220V/24V/12V12V/24V

最大持续工作电压—11V/+1.4V275V/32V/18V15V/32V

标称放电电流In(8/20µs)2.5/5KA（芯线/屏蔽）

5/10KA（屏蔽/芯线）5KA/10KA2.5KA/5KA

最大放电电流Imax(8/20µs)5/10KA（芯线/屏蔽）

10KA（屏蔽/芯线）10KA/20KA5KA/10KA

电压保护水平Up

1KV/（1.2/50µs）＜600V（屏蔽/芯线）

＜15V（芯线/屏蔽）1KV18V/36V（线对线）

响应时间ta＜1ns＜1ns＜1ns

插入损耗aE＜0.5dB＜0.3dB

接口方式BNC接头接线端子接线端子

外型尺寸78*64*26mm

一般适用于监控带云台或者快球摄像机防雷保护。

对于不带云台的固定摄像枪，要求安装视频与电源二合一防雷器，要求防雷器良好接地，接地电阻不大于1欧姆。

二合一视频线路避雷器，型号：HD-CCTV-PV

HD-CCTV-PV

图片仅供参考，请以实物为准。

保护对象视频线电源线

标称电压Un—10V/+1V220V/24V/12V

最大持续工作电压—11V/+1.4V275V/32V/18V

标称放电电流In(8/20µs)2.5/5KA（芯线/屏蔽）5/10KA（屏蔽/芯线）5KA/10KA

最大放电电流Imax(8/20µs)5/10KA（芯线/屏蔽）10KA（屏蔽/芯线）10KA/20KA

电压保护水平Up

1KV/（1.2/50µs）＜600V（屏蔽/芯线）＜15V（芯线/屏蔽）1KV

响应时间ta＜1ns＜1ns

插入损耗aE＜0.5dB

接口方式BNC接头接线端子

外型尺寸78*64*26mm

一般适用于监控不带云台控制线摄像机防雷保护。

二．系统接地。

对于监控机房内的接地，要求在机房内的柱子内主钢筋通过焊接引出一个接地汇流排，机房内的静电地板、金属机箱外壳，都要求通过10mm2或以上的地线与汇流排连接。

监控室内的总电源地线要求与接地汇流排重复接地，缩短电源防雷器泻放电流的通道。

安装在主机的避雷器（包括视频防雷器、信号防雷器）其地线可直接连接到以接地的静电地板或设备金属外壳上。

对于室外摄像枪的防雷器接地就要做独立接地网，具体做法请参考以下附图2。

二、安装建议：

防雷接地，应按现行国家标准《建筑防雷设计规范》执行。由于接地的良好状态对防雷有非常重要的影响，所以在制作接地网时一般采用Φ200X1200的防雷接地模块4支，每根长1.2m，间距约5米垂直埋地下，顶端距地面约0.5-0.8m，顶端再用4mm×40mm的镀锌扁铁全部焊起来，构成一个统一的接地系统。为使雷电浪涌电流泄入大地，使被保护物免遭直击雷或感应雷等浪涌过电压、过电流的危害。

三、具体施工方法及注意事项：

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HD-DJ3防雷接地模块制作独立地网，模块规格为；Φ200X1200,50KG。每个需要做地网的位置，开挖地槽，深度为0.5~0.8m。在地槽内垂直挖坑深度为1.2m，并用镀锌扁铁与4根防雷接地模块连接，形成一个独立的地网，（地网的制作方法为：低电阻接地模之间要相隔3~5m垂直埋入土壤地坑，深度为1.2m，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模块。

6.接地装置连接应可靠，连接处不应松动、脱焊、接触不良。

7.可靠焊接后，引出接地端子。

8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。

8.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。

对于环境恶劣的应加埋防雷接地模块数量，使其接地阻值不大于4欧姆。

三、等电位与屏蔽措施

1、埋地线路的金属线管、PE线、信息线路金属外皮应在入户端良好接地，并把屏蔽层与防雷地可靠连通。

2、监控室内，应将金属电脑桌、电脑设备、控制设备金属外壳与防雷接地装置可靠连接。

3、室外摄像枪到解码器之间的外露信号线，应套不锈钢或铜金属管，并将摄像枪金属屏蔽外壳及解码器金属屏蔽外壳与引下线的柱杆可靠连接。

4、屏蔽是减少电磁干扰的基本措施，宜采取以下措施：外部屏蔽措施、线路敷设于合适的路径、线路屏蔽，这些措施宜联合使用。

6、在需要保护的空间，当采用屏蔽电缆时其屏蔽层至少在两端并宜在雷电防护区交界处做等电位连接。当微电子设备系统要求只在一端做等电位连接时，可将屏蔽电缆穿金属管引入，金属管在一端做等电位连接。

7、建筑物之间的连接电缆应敷设在金属管道内，这些金属管道从一端到另一端应全线电气贯通，并连到各建筑物的等电位连接带上。电缆屏蔽层也应连到这些带上。

8、实践中建筑物或房间的大空间屏蔽是由金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋这些自然构件组成的。这些构件构成一个格栅形大空间屏蔽。穿入这类屏蔽的导电金属物应就近与其做等电位连接后接地。

根据以上线路屏蔽的原则，监控系统屏蔽如下图所表示

从监控室引出到枪的一段线路应采用套金属管并且埋地，金属管从监控室到枪的各段应形成电气上的连通(意思是埋设的金属管各段应该连通，不通的通过焊接或用电线跳通)金属管引出的一端应与建筑物的钢筋接地焊接连通，而摄像枪端则与地网焊接形成电气上的连通。

为减小屏蔽管的外部感应电压，除屏蔽管两端分别于建筑物地、摄像枪独立地网连接外，可在线坑内屏蔽管的上方埋设一条金属线，金属线两端同样需要接地，其作用为进一步减低屏蔽管的感应电压。如下图所示。

（四）、等电位连接与共用接地

1、等电位连接是现代防雷技术重要的防护措施之一。将进入监控中心大楼