防雷有道 監(jiān)控設(shè)備過電壓防護(hù)全攻略

　　這不，怕什么來什么，6月8號(hào)下午1點(diǎn)30分到2點(diǎn)30分，泉州沿海原本晴空萬里的午后，突然迎來一個(gè)小時(shí)的雷暴和急雨，僅泉州中心市區(qū)就有14盞燈控、21處監(jiān)控和22條10千伏的電力線路在雷暴后出現(xiàn)故障，恰逢高考日，為保障高考考生的順利出行，泉州400余警力上路維持交通秩序。

▲防雷有道 監(jiān)控設(shè)備過電壓防護(hù)全攻略

　　然而，這并不是偶發(fā)的狀況，監(jiān)控系統(tǒng)往往容易在雷雨天“受傷”。北京市避雷裝置安全檢測中心公布的防雷年檢數(shù)據(jù)顯示，全市樓體直擊雷檢測合格率達(dá)到90%%以上，然而建筑物內(nèi)電子系統(tǒng)防間接雷擊的檢測合格率不到一半。在近年的雷電災(zāi)害中，80%以上是內(nèi)部設(shè)備包括電器、監(jiān)控系統(tǒng)、探頭等遭到損壞。一些高科技的電子設(shè)備，抗干擾的能力很弱，如有的住宅小區(qū)的監(jiān)控探頭、對(duì)講系統(tǒng)等設(shè)施根本沒有防雷裝置，感應(yīng)雷很容易乘虛而入，擊毀系統(tǒng)。

　　一般來說，監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像機(jī)大多數(shù)安裝于室外，處于相對(duì)的開闊地帶, 雷擊風(fēng)險(xiǎn)比較大，其對(duì)雷電過電壓、電力系統(tǒng)操作過電壓、靜電放電等電磁干擾非常敏感, 使得監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備極易遭雷擊過電壓破壞, 造成整個(gè)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)癱瘓。下面，我們來分析一下監(jiān)控系統(tǒng)可能面臨的幾種遭雷擊現(xiàn)象。

　　雷電損壞現(xiàn)象之一：系統(tǒng)裝有避雷針、接地網(wǎng)，并采取了聯(lián)合接地

　　當(dāng)雷電流通過避雷針、引入地網(wǎng)入地時(shí)，地電位瞬時(shí)升高。假設(shè)雷電流I=50KA，接地電阻R=1Ω ，地電位△U=I×R=50KA×1Ω=50KV。

　　因?yàn)椴扇÷?lián)合接地，設(shè)備地電位也相應(yīng)升高50KV，而供電電源線和信號(hào)傳輸線是由遠(yuǎn)處引來，遠(yuǎn)端地電位仍處于零電位，因此設(shè)備外殼地電位將與設(shè)備的電源輸入端間和信號(hào)輸入端間出現(xiàn)50KV的巨大電位差(在防雷技術(shù)中稱之為“反擊”或“負(fù)電位引入”)，造成設(shè)備相應(yīng)部位損壞。

　　倘若地網(wǎng)接地不夠良好，則反擊電壓還要高，可能損壞更嚴(yán)重。

　　雷電損壞現(xiàn)象之二：遠(yuǎn)處打雷損毀監(jiān)控中心機(jī)房設(shè)備

　　閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備攝像機(jī)的傳輸線由遠(yuǎn)處機(jī)房引來，假設(shè)在傳輸線附近有一落雷，傳輸線線路上感應(yīng)瞬間過電壓。感應(yīng)高電壓沿傳輸線線路向兩端擴(kuò)展，如果監(jiān)控中心機(jī)房距離落雷點(diǎn)不是太遠(yuǎn)，此感應(yīng)電壓傳到機(jī)房時(shí)有可能仍有一定強(qiáng)度，以致?lián)p壞機(jī)房內(nèi)設(shè)備。

　　雷電損壞現(xiàn)象之三：無雷之時(shí)電源遭損壞

　　對(duì)供電線路，我們總?cè)菀渍`認(rèn)為：線路中流過的是很干凈的正弦波。事實(shí)上由于電網(wǎng)的切換、同一電網(wǎng)中感性負(fù)載的啟停等原因，在供電線路中會(huì)出現(xiàn)各種電壓干擾。電網(wǎng)的有害干擾中，瞬間振蕩、瞬間脈沖的發(fā)生率很高。

　　這種瞬變電壓持續(xù)時(shí)間很短，短的只有幾個(gè)微秒，非專用儀器還不易發(fā)現(xiàn)，但它們對(duì)設(shè)備的危害卻不可低估。因?yàn)楝F(xiàn)代的監(jiān)控安防設(shè)備均系微電子化產(chǎn)品, 這些監(jiān)控設(shè)備具有高密度、高速度、低電壓和低功耗等特性，往往越先進(jìn)的設(shè)備中電路集成度越高，器件間距離有的只有零點(diǎn)幾微米，因此供電電源中只要有稍大幅度脈沖沖擊，就可能造成電路中的器件損壞 。只是它們較為隱蔽，而且是逐步造成損壞，損壞也不如雷電那么嚴(yán)重，主要體現(xiàn)在壽命縮短上，所以不易引起注意。

　　對(duì)電源中這種瞬間過電壓，UPS和穩(wěn)壓器不但不能起到保護(hù)作用，相反地它們自己也成為需保護(hù)的對(duì)象。

　　我們發(fā)現(xiàn)，不僅僅是戶外的攝像機(jī)會(huì)受到雷電的損壞，監(jiān)控中心機(jī)房內(nèi)的設(shè)備也會(huì)由于雷電的襲擊而遭到“傷害”。那么，我們可以從哪幾個(gè)方面下手去“搞定”雷電以保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)呢?一般來說，監(jiān)控系統(tǒng)分為前端攝像、中間傳輸、后端監(jiān)控中心幾部分，從上面出現(xiàn)的幾大問題分析可知，監(jiān)控系統(tǒng)防雷也可以從三個(gè)地方下手。

　　1、前端設(shè)備的防雷

　　前端攝像機(jī)的安裝位置往往有室內(nèi)和室外之分，安裝在室內(nèi)的攝像機(jī)一般不會(huì)遭受直擊雷擊，但是，雷電過電壓也有可能對(duì)攝像機(jī)造成侵害，而室外的設(shè)備需要考慮防止直擊雷擊。面對(duì)這種情況，我們?cè)撊绾芜M(jìn)行防雷處理呢?

　　通常的方法是，我們會(huì)將前端設(shè)備如攝像頭置于接閃器(避雷針或其它接閃導(dǎo)體)有效保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)攝像機(jī)獨(dú)立架設(shè)時(shí)，為了防止避雷針及引下線上的暫態(tài)高電位，避雷針最好距攝像機(jī)3-4米的距離。

　　另外，為防止電磁感應(yīng)，沿電線桿引上的攝像機(jī)電源線和信號(hào)線應(yīng)穿在金屬管內(nèi)以達(dá)到屏蔽作用，屏蔽金屬管的兩端均應(yīng)接地。

　　為防止雷電波沿線路侵入前端設(shè)備，我們通常會(huì)在設(shè)備前的每條線路上加裝合適的避雷器，如電源線(DC24V或220V)、視頻線、信號(hào)線和云臺(tái)控制線;電源輸入前端還應(yīng)加裝B、C級(jí)防雷器。

　　信號(hào)線傳輸距離長，耐壓水平低，極易感應(yīng)雷電流而損壞設(shè)備，為了將雷電流從信號(hào)傳輸線傳導(dǎo)入地，信號(hào)過電壓保護(hù)器須快速響應(yīng)，在設(shè)計(jì)信號(hào)傳輸線的保護(hù)時(shí)必須考慮實(shí)際情況，根據(jù)信號(hào)的傳輸速率、信號(hào)電平，啟動(dòng)電壓以及雷電通量等參數(shù)等選取正確的防雷設(shè)備。

　　2、傳輸線路的防雷

　　對(duì)于模擬系統(tǒng)來說，其線路主要是傳輸信號(hào)線和電源線。室外攝像機(jī)的電源可從終端設(shè)備處引入，也可從監(jiān)視點(diǎn)附近的電源引入?？刂菩盘?hào)傳輸線和報(bào)警信號(hào)傳輸線一般選用有加強(qiáng)芯屏蔽軟線，架設(shè)(或敷設(shè))在前端與終端之間，其中的加強(qiáng)芯與屏蔽層兩端均應(yīng)做良好的接地。

　　按規(guī)定，傳輸部分的線路在城市郊區(qū)、鄉(xiāng)村敷設(shè)時(shí)，可采用直埋敷設(shè)方式。當(dāng)條件不充許時(shí)，可采用通信管道或架空方式。從防雷角度看，直埋敷設(shè)方式防雷效果最佳，架空線最容易遭受雷擊，并且破壞性大，波及范圍廣，為避免首尾端設(shè)備損壞，架空線傳輸時(shí)應(yīng)在每一電桿上做接地處理，架空線纜的吊線和架空線纜線路中的金屬管道均應(yīng)接地。中間放大器輸入端的信號(hào)源和電源均應(yīng)分別接入合適的避雷器。

　　不過需要注意的是，傳輸線埋地敷設(shè)并不能阻止雷擊的發(fā)生，大量事實(shí)顯示，雷擊造成埋地線纜的故障大約占總故障的30%左右，即使距離雷擊比較遠(yuǎn)的地方，也仍然會(huì)有部分雷電流流入電纜。因此，如果采用帶屏蔽層的線纜或線纜穿鋼管埋地敷設(shè)，我們需要注意保持鋼管的電氣連通，這對(duì)防護(hù)電磁干擾和電磁感應(yīng)非常有效，這主要是由于金屬管的屏蔽作用和雷電流的集膚效應(yīng)。當(dāng)然，如果電纜全程穿金屬管有困難，可在電纜進(jìn)入終端和前端設(shè)備前穿金屬管埋地引入，但埋地長度不得小于15米，在入戶端將電纜金屬外皮、鋼管同防雷接地裝置相連。

　　3、監(jiān)控中心的防雷

　　在監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控中心往往是處理監(jiān)控錄像的地方，因此其防雷也顯得格外重要。簡單來說，監(jiān)控中心防雷應(yīng)從直擊雷防護(hù)、雷電波侵入、等電位連接和電涌保護(hù)多方面進(jìn)行。

　　從直擊雷防護(hù)來說，監(jiān)控中心所在建筑物應(yīng)有防直擊雷的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)。其防直擊雷措施應(yīng)符合GB50057-94(GB50057-94(2000年版)條文說明第3.1.2條第3.1.1款：“為減小在需要防雷的空間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)、爆炸、生命危險(xiǎn)，等電位是一項(xiàng)很重要的措施”;第3.3款：“在需要防雷的空間內(nèi)防止發(fā)生生命危險(xiǎn)的最重要措施是采用等電位連接”)中有關(guān)直擊雷保護(hù)的規(guī)定。

　　從雷電波侵入防護(hù)來說，進(jìn)入監(jiān)控中心的各種金屬管線應(yīng)接到防感應(yīng)雷的接地裝置上。架空電纜線直接引入時(shí)，在入戶處應(yīng)加裝避雷器，并將線纜金屬外護(hù)層及自承鋼索接到接地裝置上。

　　由于有80%雷擊高電位是從電源線侵入的，為保證設(shè)備安全，一般電源上應(yīng)設(shè)置三級(jí)避雷保護(hù)，末級(jí)加裝中達(dá)MP3-10/2防雷模塊，該防雷模塊標(biāo)稱通流容量為10KA，限制電壓1200V(設(shè)備的耐壓值為1.2KA)。

　　下面來解釋一下監(jiān)控中心的等電位連接問題，一般來說，監(jiān)控中心應(yīng)設(shè)置一等電位連接母線(或金屬板)，該等電位連接母線應(yīng)與建筑物防雷接地、PE線、設(shè)備保護(hù)地、防靜電地等連接到一起防止危險(xiǎn)的電位差。各種電涌保護(hù)器(避雷器)的接地線應(yīng)以最直和最短的距離與等電位連接母排進(jìn)行電氣連接。等電位連接是內(nèi)部防雷裝置的一部分，其目的在于減少雷電流所引起的電位差。等電位是用連接導(dǎo)線或過電壓(浪涌)保護(hù)器將處在需要防雷的空間內(nèi)的防雷裝置，建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來導(dǎo)線、電氣裝置、電信裝置等連接起來，形成一個(gè)等電位連接網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)均壓等電位，防止需要防雷空間內(nèi)的火災(zāi)、爆炸、生命危險(xiǎn)和設(shè)備損壞。

　　應(yīng)該說，監(jiān)控系統(tǒng)防雷保護(hù)是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，不僅僅是對(duì)戶外監(jiān)控設(shè)備的保護(hù)，而且也考慮傳輸線纜、監(jiān)控中心的防雷問題。對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)不僅取決于防雷裝置的性能，更重要的是在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工之前，就要考慮到監(jiān)控系統(tǒng)所處的地理環(huán)境，設(shè)計(jì)合適的線纜布放方式、屏蔽及接地方式。面對(duì)雷電的襲擊，你的監(jiān)控系統(tǒng)是否能夠大聲吶喊：讓暴風(fēng)雨來得更猛烈些嗎?