安全监控系统防雷保护设计浅谈

　　 

安全监控系统防雷保护设计浅谈

一、 引言

随着安全监控系统在银行、交通、小区、库房管理中的迅速普及应用，监控系统设备因雷击破坏的可能性就大大增加了。其后果可能会使整个监控系统运行失灵，并造成难以估计的经济损失。
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，首先应明确监控系统遭受雷击损害的主要原因以及雷电可能的侵入途径，尤其是雷击损坏较为严重的室外监控设备，在分析其损坏原因的基础上，正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置，以及研究和探讨信号、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等。可以使各安防工程公司，对提高监控系统的抗雷电能力，优化系统的防雷水平起到很好的作用。
二、 闭路监视系统的组成及雷害成因
1、电视监控系统（Closed Circait Televisiow,简称CCTV），一般由以下三部分组成：
前端部分：主要由黑白（彩色）摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成。
传输部分：使用同轴电缆、电线、多芯线采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输视频、音频或控制信号等。
终端部分：主要由画面分割器、监视器、控制设备等组成。2、 CCTV系统雷害成因
直击雷：雷电直接击在露天的摄像机上造成设备损坏；雷电直接击在架空线缆上造成线缆熔断。
雷电波侵入：CCTV的电源线、信号传输或进入监控室的金属管线到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线侵入设备，造成电位差使设备损坏。
雷电感应：当雷击避雷针时，在引下线周围会产生很强的瞬变电磁场。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。这现象叫电磁感应。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都会感应出与雷云相反的电荷。这种感应电荷在低压架空线路上可达100kv，信号线路上可40－60kv。这种现象叫静电感应。电磁感应和静电感应称为感应雷，又叫二次雷。它对设备的损害没有直击雷来的猛然，但它要比直击雷发生的机率大得多。
三、CCTV系统的综合防雷
1、前端设备的防雷
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，但需考虑防止雷电过电压对设备的侵害，而室外的设备则同时需考虑防止直击雷击。
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3－4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选用Φ 8的镀锌圆钢。为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。
为防止雷电波沿线路侵入前端设备，应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器，如电源线（220V或DC12V）、视频线、信号线和云台控制线。
摄像机的电源一般使用AC220V或DC12V。摄像机由直流变压器供电的，单相电源避雷器应串联或并联在直流变压器前端，如直流电源传输距离大于15米，则摄像机端还应串接低压直流避雷器。
信号线传输距离长，耐压水平低，极易感应雷电流而损坏设备，为了将雷电流从信号传输线传导入地，信号过电压保护器须快速响应，在设计信号传输线的保护时必须考虑信号的传输速率、信号电平，启动电压以及雷电通量等参数。
室外的前端设备应有良好的接地，接地电阻小于4Ω，高土壤电阻率地区可放宽至 <10Ω。
2、传输线路的防雷
CCTV系统主要是传输信号线和电源线。室外摄像机的电源可从终端设备处引入，也可从监视点附近的电源引入。
控制信号传输线和报警信号传输线一般选用芯屏蔽软线，架设（或敷设）在前端与终端之间。
GB50198－1994规定，传输部分的线路在城市郊区、乡村敷设时，可采用直埋敷设方式。当条件不充许时，可采用通信管道或架空方式，此时规定了传输线缆与其它线路其它线路其沟的最小间距（见表1）和与其它线路共杆架设的最小垂直间距（见表2）
表1电缆与其它线路共沟（隧道）的最小间距（m）种类最小间距220V交流电线0.5通讯电缆0.1表2电缆与其它线路共杆架设的最小垂直间距（m）种类最小垂直间距1—10KV电力线2.51KV以下电力线1.5广播线1.0通信线0.6
从防雷角看，直埋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，为避免首尾端设备损坏，架空线传输时应在每一电杆上做接地处理，架空线缆的吊线和架空线缆线路中的金属管道均应接地。中间放大器输入端的信号源和电源均应分别接入合适的避雷器。
传输线埋地敷设并不能阻止雷击设备的发生，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。所以采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设，保持钢管的电气连通。对防护电磁干扰和电磁感应非常有效，这主要是由于金属管的屏蔽作用和雷电流的集肤效应。如电缆全程穿金属管有困难时，可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，在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。
3、终端设备的防雷
在CCTV系统中，监控室的防雷最为重要，应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护多方面进行。
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。
进入监控室的各种金属管线应接到防感应雷的接地装置上。架空电缆线直接引入时，在入户处应加装避雷器，并将线缆金属外护层及自承钢索接到接地装置上。
监控室内应设置一等电位连接母线（或金属板），该等电位连接母线应与建筑物防雷接地、PE线、设备保护地、防静电地等连接到一起防止危险的电位差。各种电涌保护器（避雷器）的接地线应以最直和最短的距离与等电位连接母排进行电气连接。
由于有80％雷击高电位是从电源线侵入的，为保证设备安全，一般电源上应设置三级避雷保护。在视频传输线、信号控制线，入侵报警信号线进入前端设备之前或进入中心控制台前应加装相应的避雷保护器。
良好的接地是防雷中至关重要的一环。接地电阻值越小过电压值越低。监控中心采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Ω。采用综合接地网时，其接地电阻不得大于1Ω。
四、结束语
雷电对安全监控系统的损害途径是多方面的。本文主要对安全监控系统遭受雷击损害的
主要大原因，以及可能的侵入途径作了初步的分析，同时对安全监控系统的防雷保护技术进行了相应的介绍。需要说明的是，防雷保护是一个比较复杂的问题，对安全监控系统的防雷保护设计不仅取决于防雷装置的性能，更重要的是在监控系统的设计施工之前，就要考虑到监控系统所处的地理环境，设计合适的线缆布放方式、屏蔽及接地方式。总之，防雷保护设计应综合考虑，才能获得良好的效果。
参考文献：《雷电与避雷工程》 苏邦礼
《建筑物防雷设计规范》GB50057－94
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198－94

原文转自：http://www.ltesting.net