防雷有道 監控設備過(guò)電壓防護全攻略

　　這不，怕什么來(lái)什么，6月8號下午1點(diǎn)30分到2點(diǎn)30分，泉州沿海原本晴空萬(wàn)里的午后，突然迎來(lái)一個(gè)小時(shí)的雷暴和急雨，僅泉州中心市區就有14盞燈控、21處監控和22條10千伏的電力線(xiàn)路在雷暴后出現故障，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 監控設備過(guò)電壓防護全攻略

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

　　一般來(lái)說(shuō)，監控系統前端攝像機大多數安裝于室外，處于相對的開(kāi)闊地帶, 雷擊風(fēng)險比較大，其對雷電過(guò)電壓、電力系統操作過(guò)電壓、靜電放電等電磁干擾非常敏感, 使得監控系統設備極易遭雷擊過(guò)電壓破壞, 造成整個(gè)閉路電視監控系統癱瘓。下面，我們來(lái)分析一下監控系統可能面臨的幾種遭雷擊現象。

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

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

　　因為采取聯(lián)合接地，設備地電位也相應升高50KV，而供電電源線(xiàn)和信號傳輸線(xiàn)是由遠處引來(lái)，遠端地電位仍處于零電位，因此設備外殼地電位將與設備的電源輸入端間和信號輸入端間出現50KV的巨大電位差(在防雷技術(shù)中稱(chēng)之為“反擊”或“負電位引入”)，造成設備相應部位損壞。

　　倘若地網(wǎng)接地不夠良好，則反擊電壓還要高，可能損壞更嚴重。

　　雷電損壞現象之二：遠處打雷損毀監控中心機房設備

　　閉路電視監控系統前端設備攝像機的傳輸線(xiàn)由遠處機房引來(lái)，假設在傳輸線(xiàn)附近有一落雷，傳輸線(xiàn)線(xiàn)路上感應瞬間過(guò)電壓。感應高電壓沿傳輸線(xiàn)線(xiàn)路向兩端擴展，如果監控中心機房距離落雷點(diǎn)不是太遠，此感應電壓傳到機房時(shí)有可能仍有一定強度，以致?lián)p壞機房?jì)仍O備。

　　雷電損壞現象之三：無(wú)雷之時(shí)電源遭損壞

　　對供電線(xiàn)路，我們總容易誤認為：線(xiàn)路中流過(guò)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)中感性負載的啟停等原因，在供電線(xiàn)路中會(huì )出現各種電壓干擾。電網(wǎng)的有害干擾中，瞬間振蕩、瞬間脈沖的發(fā)生率很高。

　　這種瞬變電壓持續時(shí)間很短，短的只有幾個(gè)微秒，非專(zhuān)用儀器還不易發(fā)現，但它們對設備的危害卻不可低估。因為現代的監控安防設備均系微電子化產(chǎn)品, 這些監控設備具有高密度、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重，主要體現在壽命縮短上，所以不易引起注意。

　　對電源中這種瞬間過(guò)電壓，UPS和穩壓器不但不能起到保護作用，相反地它們自己也成為需保護的對象。

　　我們發(fā)現，不僅僅是戶(hù)外的攝像機會(huì )受到雷電的損壞，監控中心機房?jì)鹊脑O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”雷電以保護監控系統呢?一般來(lái)說(shuō)，監控系統分為前端攝像、中間傳輸、后端監控中心幾部分，從上面出現的幾大問(wèn)題分析可知，監控系統防雷也可以從三個(gè)地方下手。

　　1、前端設備的防雷

　　前端攝像機的安裝位置往往有室內和室外之分，安裝在室內的攝像機一般不會(huì )遭受直擊雷擊，但是，雷電過(guò)電壓也有可能對攝像機造成侵害，而室外的設備需要考慮防止直擊雷擊。面對這種情況，我們該如何進(jìn)行防雷處理呢?

　　通常的方法是，我們會(huì )將前端設備如攝像頭置于接閃器(避雷針或其它接閃導體)有效保護范圍之內。當攝像機獨立架設時(shí)，為了防止避雷針及引下線(xiàn)上的暫態(tài)高電位，避雷針最好距攝像機3-4米的距離。

　　另外，為防止電磁感應，沿電線(xiàn)桿引上的攝像機電源線(xiàn)和信號線(xiàn)應穿在金屬管內以達到屏蔽作用，屏蔽金屬管的兩端均應接地。

　　為防止雷電波沿線(xiàn)路侵入前端設備，我們通常會(huì )在設備前的每條線(xiàn)路上加裝合適的避雷器，如電源線(xiàn)(DC24V或220V)、視頻線(xiàn)、信號線(xiàn)和云臺控制線(xiàn);電源輸入前端還應加裝B、C級防雷器。

　　信號線(xiàn)傳輸距離長(cháng)，耐壓水平低，極易感應雷電流而損壞設備，為了將雷電流從信號傳輸線(xiàn)傳導入地，信號過(guò)電壓保護器須快速響應，在設計信號傳輸線(xiàn)的保護時(shí)必須考慮實(shí)際情況，根據信號的傳輸速率、信號電平，啟動(dòng)電壓以及雷電通量等參數等選取正確的防雷設備。

　　2、傳輸線(xiàn)路的防雷

　　對于模擬系統來(lái)說(shuō)，其線(xiàn)路主要是傳輸信號線(xiàn)和電源線(xiàn)。室外攝像機的電源可從終端設備處引入，也可從監視點(diǎn)附近的電源引入?？刂菩盘杺鬏斁€(xiàn)和報警信號傳輸線(xiàn)一般選用有加強芯屏蔽軟線(xiàn)，架設(或敷設)在前端與終端之間，其中的加強芯與屏蔽層兩端均應做良好的接地。

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

　　不過(guò)需要注意的是，傳輸線(xiàn)埋地敷設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(xiàn)纜的故障大約占總故障的30%左右，即使距離雷擊比較遠的地方，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(xiàn)纜或線(xiàn)纜穿鋼管埋地敷設，我們需要注意保持鋼管的電氣連通，這對防護電磁干擾和電磁感應非常有效，這主要是由于金屬管的屏蔽作用和雷電流的集膚效應。當然，如果電纜全程穿金屬管有困難，可在電纜進(jìn)入終端和前端設備前穿金屬管埋地引入，但埋地長(cháng)度不得小于15米，在入戶(hù)端將電纜金屬外皮、鋼管同防雷接地裝置相連。

　　3、監控中心的防雷

　　在監控系統中，監控中心往往是處理監控錄像的地方，因此其防雷也顯得格外重要。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，監控中心防雷應從直擊雷防護、雷電波侵入、等電位連接和電涌保護多方面進(jìn)行。

　　從直擊雷防護來(lái)說(shuō)，監控中心所在建筑物應有防直擊雷的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)。其防直擊雷措施應符合GB50057-94(GB50057-94(2000年版)條文說(shuō)明第3.1.2條第3.1.1款：“為減小在需要防雷的空間內發(fā)生火災、爆炸、生命危險，等電位是一項很重要的措施”;第3.3款：“在需要防雷的空間內防止發(fā)生生命危險的最重要措施是采用等電位連接”)中有關(guān)直擊雷保護的規定。

　　從雷電波侵入防護來(lái)說(shuō)，進(jìn)入監控中心的各種金屬管線(xiàn)應接到防感應雷的接地裝置上。架空電纜線(xiàn)直接引入時(shí)，在入戶(hù)處應加裝避雷器，并將線(xiàn)纜金屬外護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(xiàn)侵入的，為保證設備安全，一般電源上應設置三級避雷保護，末級加裝中達MP3-10/2防雷模塊，該防雷模塊標稱(chēng)通流容量為10KA，限制電壓1200V(設備的耐壓值為1.2KA)。

　　下面來(lái)解釋一下監控中心的等電位連接問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)，監控中心應設置一等電位連接母線(xiàn)(或金屬板)，該等電位連接母線(xiàn)應與建筑物防雷接地、PE線(xiàn)、設備保護地、防靜電地等連接到一起防止危險的電位差。各種電涌保護器(避雷器)的接地線(xiàn)應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。等電位是用連接導線(xiàn)或過(guò)電壓(浪涌)保護器將處在需要防雷的空間內的防雷裝置，建筑物的金屬構架、金屬裝置、外來(lái)導線(xiàn)、電氣裝置、電信裝置等連接起來(lái)，形成一個(gè)等電位連接網(wǎng)絡(luò )，以實(shí)現均壓等電位，防止需要防雷空間內的火災、爆炸、生命危險和設備損壞。

　　應該說(shuō)，監控系統防雷保護是一個(gè)比較復雜的問(wèn)題，不僅僅是對戶(hù)外監控設備的保護，而且也考慮傳輸線(xiàn)纜、監控中心的防雷問(wèn)題。對安全監控系統的防雷保護設計不僅取決于防雷裝置的性能，更重要的是在監控系統的設計施工之前，就要考慮到監控系統所處的地理環(huán)境，設計合適的線(xiàn)纜布放方式、屏蔽及接地方式。面對雷電的襲擊，你的監控系統是否能夠大聲吶喊：讓暴風(fēng)雨來(lái)得更猛烈些嗎?