某小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)防雷分析

摘 要 為了進一步減少雷電對監(jiān)控系統(tǒng)的危害，本文通過對監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊分析，從小區(qū)環(huán)境、監(jiān)控系統(tǒng)的組成，分析出雷擊破壞途徑，找出監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生雷擊事故的原因，提出應(yīng)進一步加強防雷措施。主要包括改善直擊雷防護效果，加強等電位連接、屏蔽效果，提高電涌保護水平與設(shè)備耐壓水平的匹配能力，降低接地電阻值等進行統(tǒng)一的考慮。

關(guān)鍵詞 雷電；直擊雷；屏蔽；接地阻值；等電位連接

中圖分類號 TM86 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）112-0173-01

受某小區(qū)物業(yè)公司委托，就小區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)遭雷擊一事進行調(diào)查分析：

1 現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果

1.1 外部環(huán)境

小區(qū)位于密云縣城南部潮河、白河河道匯合處附近，地勢平坦寬闊，屬密云縣雷擊高發(fā)區(qū)范圍內(nèi)。小區(qū)內(nèi)部均為二層小別墅，且大部分建筑物沒有防直擊雷措施。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)由以下三部分組成

前端部分：主要由黑白攝像機、鏡頭、云臺、防護罩、支架等組成，共十六組，均未采取任何防雷措施。此次雷擊事故造成七臺攝像機損毀。

傳輸部分：使用同軸電纜、電線，采取地埋方式傳輸視頻、控制信號等。同軸電纜終端部分安裝有信號避雷器共十六只，前端未作安裝。信號線兩端未安裝避雷器。

終端部分：主要由畫面分割器、監(jiān)視器、控制設(shè)備等組成?？刂圃O(shè)備損毀。

電源部分：總配電采用一組B+C避雷器（最大放電電流100 KA，電壓保護級別4 KV），設(shè)備前端裝有一組轉(zhuǎn)插型電涌吸收保護器（最大放電電流20 KA，電壓保護級別1.0 KV）。此種安裝方法較為合理。

控制中心機房未做等電位連接。

2 雷擊破壞途徑

電視監(jiān)控系統(tǒng)如果遭受雷擊，將可能由以下幾種途徑對系統(tǒng)產(chǎn)生破壞。①直擊雷：雷電直接擊在露天的攝像機上造成設(shè)備損壞。②雷電波侵入：電源線、信號傳輸或進入監(jiān)控室的金屬管線遭到雷擊或被雷電感應(yīng)時，雷電波沿這些金屬導(dǎo)線侵入設(shè)備，造成電位差使設(shè)備損壞。③雷電感應(yīng)：電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)稱為感應(yīng)雷，又叫二次雷擊。它對設(shè)備的損害沒有直擊雷來的猛烈，但它要比直擊雷發(fā)生的機率大得多。

經(jīng)調(diào)查分析認(rèn)為此次雷擊破壞途徑屬于前兩種現(xiàn)象。直擊雷直接擊在露天的攝像機上造成攝像機損壞，雷電波沿控制信號線侵入控制設(shè)備，造成設(shè)備損壞。

3 需要采取的防雷措施

根據(jù)對監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，以及雷電可能的侵入途徑，我提出了以下防雷解決方案。

3.1 前端設(shè)備的防雷

前端設(shè)備，如攝像頭應(yīng)置于接閃器（避雷針或其它接閃導(dǎo)體）有效保護范圍之內(nèi)。當(dāng)攝像機獨立架設(shè)時，原則上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3-4米的距離。但考慮到攝像機位置比較分散，和小區(qū)的整體美觀，設(shè)計避雷針架設(shè)在攝像機的支撐桿上，經(jīng)計算后確定針高，引下線直接利用金屬桿本身。

為防止電磁感應(yīng)，沿電線桿引上的攝像機電源線和信號線應(yīng)穿在金屬管內(nèi)以達到屏蔽作用，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，應(yīng)在設(shè)備前的每條線路上加裝合適的避雷器，如電源線（控制中心配電箱直接引過來220 V）、視頻線、信號線和云臺控制線。

3.2 傳輸線路的防雷

系統(tǒng)中的線路主要是傳輸信號線和電源線?？刂菩盘杺鬏斁€選用有加強芯屏蔽軟線，在前端與終端之間，其中的加強芯與屏蔽層兩端均應(yīng)做良好的接地。

3.3 終端設(shè)備的防雷

在監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控室的防雷最為重要，應(yīng)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行。

監(jiān)控室所在建筑物應(yīng)加裝避雷帶。其防直擊雷措施應(yīng)符合GB50057-94中有關(guān)直擊雷保護的規(guī)定。

進入監(jiān)控室的各種金屬管線應(yīng)接到防雷電感應(yīng)的接地裝置上。由于電源上設(shè)置三級避雷保護，在此不予考慮。

視頻傳輸線進入中心控制臺前端已加裝避雷器。不予考慮

在信號控制線進入中心控制臺前端加裝24 V直流避雷器。

3.4 閉路監(jiān)視機房的等電位連接

監(jiān)控室內(nèi)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）的接地線應(yīng)以最直和最短的距離與等電位連接母排進行電氣連接。

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，等電位是一項很重要的措施?！焙偷?.3款：“在需要防雷的空間內(nèi)防止發(fā)生生命危險的最重要措施是采用等電位連接?！?/p>

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，形成一個等電位連接網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)均壓等電位，防止需要防雷空間內(nèi)的火災(zāi)、爆炸、生命危險和設(shè)備損壞。

為實施等電位和浪涌保護器的安裝，IEC標(biāo)準(zhǔn)將需要保護的空間劃分為不同的雷電防護區(qū)（LPZ），以規(guī)定各部分空間不同的雷電電磁脈沖（LEMP）的嚴(yán)重程度和指明各區(qū)交界處等電位連接點的位置。

監(jiān)控機房設(shè)備間內(nèi)敷設(shè)400 mm×100 mm×10 mm的銅板作為設(shè)備接地的局部等電位連接排。將室內(nèi)所有電子設(shè)備以及所有進入機房的金屬管道、金屬門窗、信號電纜外屏蔽層、電力電纜外鎧裝、計算機裝置本身（含外露可導(dǎo)電部分）、PE線、防靜電地板、電力線（通過SPD連接）等與等電位端子排連接并接地。

3.5 閉路監(jiān)視系統(tǒng)的接地

監(jiān)控系統(tǒng)的防雷接地應(yīng)與系統(tǒng)的交流工作接地、直流工作接地、安全保護接地共用一組接地裝置，接地電阻值按設(shè)備最低阻值要求或按防雷設(shè)計要求。

總結(jié)如下：防雷保護是一個比較復(fù)雜的問題，對安全監(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護設(shè)計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)計合適的線纜布放方式、屏蔽及接地方式。此工程根據(jù)小區(qū)物業(yè)公司的經(jīng)濟承受能力以及設(shè)備的重要性，有針對性地提出了一些補救措施。經(jīng)過一年多的時間，我們?nèi)セ卦L客戶，沒有再出現(xiàn)雷擊事故。實踐證明，防雷保護設(shè)計應(yīng)綜合考慮，才能獲得良好的效果。

注意事項：

1）在制定方案之前應(yīng)對保護的對象進行雷擊風(fēng)險評估，確定防雷等級。

2）防雷方案設(shè)計，應(yīng)認(rèn)真調(diào)查地理、地質(zhì)、地貌、土壤、氣象、環(huán)境等條件和雷電活動規(guī)律以及被保護物的特點等基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究防雷裝置的形式及其布置，因地制宜地采取防雷措施，做到安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理。

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作者簡介

陳福興（1971—），男，北京密云人，北京市密云縣氣象局、工程師、理學(xué)學(xué)士、主要從事防雷研究。