防雷接地在監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用

肖鈞

摘 要：初夏雷雨交際，城市建筑雷電頻發(fā)區(qū)，雷電情況十分復(fù)雜，防雷任務(wù)非常艱巨。因此電子設(shè)備在啟動、運行過程中必須具備不引燃周圍物品的性能，必須嚴格遵守相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)定。結(jié)合工程的情況，應(yīng)從防直擊雷和感應(yīng)雷這兩方面實施防雷措施。

關(guān)鍵詞：防雷措施； 監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：G633.7 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1006-3315（2014）03-176-002

1．概述

初夏雷雨交際，城市建筑雷電頻發(fā)區(qū)，雷電情況十分復(fù)雜，防雷任務(wù)非常艱巨。雖然建筑物設(shè)置了避雷針，這在一定程度上能避免雷電直擊的危害，但是對于由于電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)引起的損害基本無能為力，值得提出的是，當(dāng)受熱、摩擦、振動、曝曬、靜電、火花等因素作用時，極易發(fā)生事故。因此電子設(shè)備在啟動、運行過程中必須具備不引燃周圍物品的性能，必須嚴格遵守相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)定。結(jié)合工程的情況，應(yīng)從防直擊雷和感應(yīng)雷這兩方面實施防雷措施。

1．1直擊雷

施工時采用接地電阻測試儀全面檢測前端攝像機所在立桿已有防直擊雷措施，避雷針和提供的接地點的防雷接地電阻是否達到≤4Ω的要求。在室外的高速球和攝像機安裝位置高于立桿或建筑物的各安裝一支小型避雷針，并做好接地，在空曠地采用就近單點接地防雷處理，在每臺需接地的攝像機立桿基礎(chǔ)制作時，在坑內(nèi)將Φ40MM，長2.5米的鍍鋅鋼管（鋼筋）打入地下，坑內(nèi)適量撒鹽，以降低接地電阻，保證其接地電阻≤4Ω，鍍鋅鋼管（角鋼）用扁鋼將其和防雷器接地段或者攝像機立桿的砼基礎(chǔ)地腳螺栓相連。所有相關(guān)接點必須保證良好接觸?；蛘邤z像機立桿的砼基礎(chǔ)地腳螺栓相連。攝像機防護罩的外殼接地，與電源部分整體充分接地，形成等電位連接。

1．2感應(yīng)雷

所謂感應(yīng)雷主要分為兩種：一種是雷云對電源電纜產(chǎn)生等電荷量的靜電感應(yīng)，隨著雷云的擴展，電纜線上逐漸感應(yīng)出大量異性電荷。當(dāng)雷云放電后，電纜內(nèi)聚集的感應(yīng)電荷在線路上產(chǎn)生瞬間浪涌（過電壓），并沿著電纜進入機房擊壞通訊設(shè)備。另一種是雷云放電時產(chǎn)生巨大的交變磁場（例如大廈避雷針接到直擊雷后，通過鋼筋下泄中），使其附近的電纜內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)過電壓，這種微秒至毫秒級的浪涌電壓速度快、幅值高，很容易造成電子設(shè)備的損壞。特別是目前大規(guī)模集成電路的不斷微小化，元器件能承受的沖擊能量也越來越小。這也從另一方面說明，為什么近年來雷害情況遠比電子管、晶體管時代嚴重得多。雷電直接擊中電力電纜也是電源產(chǎn)生浪涌的一種原因。直擊雷只發(fā)生在雷云對地閃擊時才會對地面造成災(zāi)害，而感應(yīng)雷則不論雷云對地閃擊或者雷云對雷云之間閃擊，都可能發(fā)生并造成災(zāi)害。此外直擊雷一次只能襲擊一個小范圍的目標(biāo)，而一次雷閃擊都可以在較大的范圍內(nèi)多個小局部同時產(chǎn)生感應(yīng)雷過電壓現(xiàn)象，并且這種感應(yīng)高壓可以通過電力線、電話線等傳輸?shù)胶苓h，至使雷害范圍擴大。

預(yù)防以上兩種雷擊損害除采用傳統(tǒng)的接地線以外，還需使用防雷效果更佳的防雷器。對于室外球機前端設(shè)備取電地點配電箱內(nèi)再安裝一套電源、視頻、控制信號三合一的防雷保護器作為保護；對于室外監(jiān)控前端設(shè)備取電地點配電箱內(nèi)再安裝一套電源、視頻二合一的防雷保護器作為保護。二合一/三合一防雷器直接串聯(lián)在保護設(shè)備與線路中，防雷器需做好接地保護。防雷器的輸入端(IN)與信號通道相連，輸出端(OUT)與被保護設(shè)備相連，并緊靠被保護設(shè)備安裝，不能接反。把防雷器的接地線與防雷系統(tǒng)接地排可靠連接，接線越短越好，最長不能超過1m。防雷器安裝好后無需特別維護。當(dāng)系統(tǒng)工作出現(xiàn)故障懷疑防雷器有問題時，可拆除防雷器后再檢查，若還原到使用前的狀態(tài)后系統(tǒng)恢復(fù)正常，則說明防雷器已經(jīng)損壞，應(yīng)立即更換。

2．系統(tǒng)防雷措施

對于弱電系統(tǒng)，電纜的芯線截面要求不得低于規(guī)定，所有電纜須套穿金屬管，鋼管之間、鋼管與附件、鋼管與電氣設(shè)備引入裝置的連接應(yīng)采用螺紋連接，防松動，使用活接頭連接，電氣設(shè)備須專門接地。

閃電是電流源，要控制雷電能量的泄放與轉(zhuǎn)換。

*外部保護：將絕大部分雷電流直接引入地下泄散；

*內(nèi)部保護及過電壓保護：阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)線、信號線引入的侵入波危害設(shè)備；

*過電壓保護：限制被保護設(shè)備上雷電過電壓幅值；

*以上三道防線相互配合，各盡其職，缺一不可。

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

2.1前端設(shè)備的防雷

*前端設(shè)備有室外和室內(nèi)安裝兩種情況，安裝在室內(nèi)的設(shè)備需考慮防止雷電過電壓對設(shè)備的侵害，而室外的設(shè)備則同時需考慮防止直擊雷擊；

*前端設(shè)備如攝像頭應(yīng)置于接閃器（避雷針或其他接閃導(dǎo)體）有效保護范圍之內(nèi)。當(dāng)攝像機獨立立桿架設(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。如有困難，避雷針也可以架設(shè)在攝像機的支撐桿上，引下線可直接利用金屬桿本身或選用鍍鋅扁鋼；

*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（DC24V或220V）、視頻線、信號線和云臺控制線；

*電源輸入前端加裝B、C級防雷器；

*信號線傳輸距離長，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傳輸線傳導(dǎo)入地，信號過電壓保護器須快速響應(yīng)，在設(shè)計信號傳輸線的保護時必須考慮實際情況，根據(jù)信號的傳輸速率、信號電平，啟動電壓以及雷電通量等參數(shù)等選取正確的防雷設(shè)備。

2.2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。室外攝像機的電源從終端電源設(shè)備處引入；

*傳輸鏈路較長的情況下，數(shù)據(jù)傳輸盡可能使用光纖，光纖使用鍍鋅鋼管穿管，埋地敷設(shè)，保持鋼管的電氣連通，對防護電磁干擾和電磁感應(yīng)非常有效。

2.3終端設(shè)備的防雷

*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；

*對入室光纜的外層屏蔽進行合理接地。

2.4監(jiān)控機房防雷保護

采用等電位接地，監(jiān)控機房接地網(wǎng)接地，電阻要小于4歐姆。在建筑物的總配電上安裝第一級電源防雷器，作為整個建筑物的第一級電源防雷保護。

在機房配電上安裝第二級電源防雷器，作為機房設(shè)備的第二級電源防雷保護。

在UPS電源前端安裝第三級防雷器，保護UPS和其以后的設(shè)備，并采用防雷插座。

防靜電接地板接地應(yīng)接入接地盒（等電位盒），現(xiàn)場沒有等電位盒，若直接到銅排上，可能影響系統(tǒng)電阻值，現(xiàn)場銅排上預(yù)留接入孔及固定螺絲，施工單位安裝等電位盒或在銅排上做好預(yù)留接地點。

防靜電地板接地應(yīng)單獨接入接地系統(tǒng)，盡量避免與眾多生產(chǎn)設(shè)備共同使用同一接地系統(tǒng)，防止設(shè)備自身電荷過大及電量泄漏，導(dǎo)致對所生產(chǎn)產(chǎn)品的危害，也有助于產(chǎn)品殘損率及不良率的降低。

2.5壁裝攝像機

設(shè)置保護接地和全套防雷裝置。（見圖1）

圖1防雷設(shè)計原理圖

2.6柱裝攝像機

設(shè)置保護接地和全套防雷裝置，設(shè)置避雷針和防雷接地。（見圖2）

圖2 防雷設(shè)計原理圖

2.7系統(tǒng)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，接地電阻不得大于1Ω。

3．總結(jié)

綜合以上各因素，在實施工藝上注重防雷各環(huán)節(jié)所造成的危害，將最有效防范雷電對監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的危害。