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  安防监控系统防雷设计要点浅析
作者:恒发水电 来源:广州恒发机电设备有限公司 日期:2011-6-2
   一、概述

   随着社会的发展进步,人民生活水平的不断提高,社会经济越趋活跃,对“安全”的需求越来越高,安防监控系统得到了更为广泛的普及应用。在高速公路、金融系 统、军事单位、交通监控、重要处所、各种小区、公共场所、库房管理等各行各业中的应用越来越普遍。同时,安防监控系统自身的安全性也成为一个新的、重要的 问题。

   现代的安防监控产品均系微电子化产品,这些监控设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性。其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、 电磁辐射等电磁干扰非常敏感,这就使得监控系统设备极易遭受雷击/过电压破坏,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和安全方面 的风险。

   为了能够准确、有效地提供安防监控系统的防雷解决方案,我们首先应准确了解安防监控系统的系统构成,进而,准确分析安防监控系统遭受雷击损害的主要原因以 及可能的雷击过电压的入侵途径。在此基础上,选用合适的防雷保护装置,研究和探讨信号、电源线路的合理布放,明确屏蔽及接地方式,方可给出准确的、系统的 防雷解决方案。有效提高安防监控系统的抗雷击过电压干扰能力,优化系统的整体防雷水平。

  二、安防监控系统构成、分类及雷电防护概述

   2.1安防监控系统的构成

   安防监控系统,一般由以下三部分组成:

   前端部分:主要由黑白(彩色)摄像机、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音频、视频、控制信号和馈送交、直流电源等。终端部分:主要由控制设备、画面分割器、监视器、录像存储设备等组成。

  

   2.2安防监控系统的分类

   依传输部分的传输方式分类,安防监控系统主要分为如下几类:A、同轴电缆传输监控系统:雷电防护重点在于传输电缆的两端线路接口防护及传输电缆自身的保 护;B、双绞线传输监控系统:雷电防护重点在于,前端及终端的电源防护及双绞线接口防护;C、光缆传输监控系统:雷电防护重点在于,前端及终端的电源防护 及光缆自身屏蔽铠层及加强筋的防护;D、微波传输监控系统:防护重点在于,前后两站无线设备的自身直击雷防护。

   1.2.3安防监控系统遭受雷击损害的主要原因

   2.2.3.1直击雷

   A、雷电直接击中露天的摄像机上,直接损毁设备;

   B、雷电直接击在线缆上,造成线缆熔断、损坏。

   2.3.2雷电侵入波

   安防监控系统的电源线、信号传输线或进入监控室的其它金属线缆遭到雷击或被雷电感应时,雷电波沿这些金属导线/导体侵入设备,导致高电位差使设备损坏。

   2.3.3雷电感应

   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。处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势,以致损坏、损毁设备。

   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40-60kV静电电位,一旦雷云放电后,束缚电荷迅速扩散,即引起感应雷击。

   电磁感应和静电感应引发的雷击现象均称为感应雷,又称二次雷。它对设备的损害没有直击雷来的猛烈,但它要比直击雷发生的机率大得多,有统计显示,感应雷击约占现代雷击事故的80%以上。

   2.3.4地电位反击

   直击雷防护装置(避雷针)在引导强大的雷电流流入大地时,在它的引下线、接地体以及与它们相连接的金属导体上产生非常高的瞬时电压,对周围与它们靠得近却 又没与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差,这个电位差引起的电击就是地电位反击。这种反击不仅足以损坏电器和设备,也可能造成人 身伤害或火灾爆炸事故。

  三、安防监控系统防雷解决方案要点/常见问题/注意事项

   3.1直击雷防护

   直击雷防护,是防雷保护不可或缺的重要基础,是防雷保护不可忽视的组成部分。

   3.1.1前端设备的直击雷防护

   安防监控系统前端设备有室外和室内两种,安装在室内的设备一般不会遭受直击雷,而安装于室外的设备,多数处于相对的开阔地带,直击雷风险较大,则必须考虑直击雷防护问题。

   安防监控系统前端设备,如摄像头等,应置于接闪器(避雷针或其它接闪导体)有效保护范围之内。对于已经处于其它接闪器或高层建筑原有接闪系统保护范围之内 的前端设备,一般可以不再另行考虑直击雷防护;对于未处于任何接闪系统保护范围之内的前端设备,则均应考虑直击雷防护问题。从技术经济的角度考虑,前端设 备直击雷防护安装独立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,引下线可直接利用金属杆本身(也可采用Φ8的镀锌圆钢或30×3镀 锌扁钢),但为了防止电磁感应,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。

   3.1.2传输线路的直击雷防护

   为了使传输线路免遭直击雷的侵害,传输线路应尽量避免架空敷设,最好是穿金属管埋地敷设,金属管的两端应可靠接地。

   3.1.3终端设备的直击雷防护终端设备机房(一般称监控机房)所在建筑物应采取防直击雷的措施,可采用φ10的圆钢(刷银粉漆)在楼顶构筑避雷带,另外用φ10的圆钢做避雷带支撑,支撑高度15cm,每隔1m设一支撑,并用40×4mm的镀锌扁钢作为引下线与地网(地网电阻应小于10Ω)连接,引下线的间距应不大于25米。

   也可以采用避雷针作为防直击雷的措施,用40×4mm的镀锌扁钢作为引下线与地网连接,避雷针的高度、安装位置应根据滚球法进行计算。

   3.2防雷接地系统

   所有防雷保护系统均应有可靠、有效的接地。接地系统亦是防雷保护的必要组成部分之一。

   安防监控系统前端、终端设备均应有良好的防雷接地,相应接地系统应符合规范要求。一般独立于监控机房所在建筑物的前端设备均须设有独立接地。但在此需要特别指出的是:无论前端还是终端设备的接地系统,如果距离小于20米的情况,两个接地系统之间应做等电位连接。

   3.3沿墙敷设应注意的问题

   许多布线人员,因对防雷知识了解有限,或者图简单方便,习惯于将户外走线线路与建筑物避雷带、引下线相互捆绑。方便了工程施工与美观的同时,也带来了较大 的防雷安全隐患。这一点是值得重视和注意的。为减小雷害风险,任何导线/金属线路均应尽可能避免与直击雷防护系统平行捆扎,而应依有关规范要求合理布 线。

   3.4交流电源防雷器的选用

   对于安防监控系统的所有交流电源进线端均应做有效的防雷保护。并且应确保设备所处建筑物有良好的防雷接地系统的,进一步确认,所在建筑的雷电防护装置是否使用适当。

  

   前端设备的交流电源进线处应安装相应的电源防雷器。考虑到安防监控系统的电源系统一般都不是十分规范电源环境,零、地之间常常会有几伏、十几伏的电压,甚 至是几十伏以上的电压;另外,在安装单相电源防雷器的时候,常常难以区分零、火线,鉴于这种情况,建议选用单相电源防雷器时,尽量避免选用1+NPE保护 模式的产品。如果选用1+NPE保护模式产品,当NPE模块上有交流电压存在,在NPE模块遇有过电压发生动作时,会产生工频续流,使得NPE模块难以自 行熄弧,造成NPE模块烧毁,甚至容易带来火灾等安全隐患。

   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防雷器,在监控机房所在楼层配电箱的电源进线处安装二级电源防雷 器,在监控机房重要设备的电源进线处安装三级电源防雷器。在零、地电压比较高的情况下,不建议采用3+NPE或1+NPE保护模式的电源防雷器。 所有的 防雷器应可靠接地!

   3.5安防监控系统的传输线路防护

   统计数据资料表明,安防监控系统80%以上的雷害事故都是因为与系统相连的线路上感应的雷电侵入波过电压造成的。因此,做好与系统相连的线路防护是整体防雷中不容忽视的一环。

   最安全的布线方式,应采取全程穿金属管埋地敷设,同时,也请注意,金属管两端务必做好有效接地。穿金属管埋地敷设的传输线路,可以使雷电侵入波的幅值得到 相当程度的衰减,从而降低设备遭受雷电侵入波损害的概率。实际工程中,很多情况下条件不允许时,可以全程穿金属管架空走线;或者不作全程穿金属管,但在电 缆进入监控机房和前端设备前,务必穿金属管埋地敷设,埋地长度应不小于15米,在入户端将电缆金属外皮、金属管与防雷接地有效连接。

   所有传输线路的两端均应安装相应的防雷器。

 

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