廣東省從化中學安全監控系統的雷電防護①

摘 要:雷電是造成安全監控系統損害的主要原因，每年都有大量的監控設備因雷擊而受損，從而造成了大量本可避免的損失。本文通過對雷電的成因和損害安全監控系統主要途徑的分析，提出了對從化中學的安全監控系統防范措施和解決辦法。

關鍵詞:安全監控系統雷電防護浪涌保護器接地

中圖分類號:TU895文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(c)-0052-01

1 前言

從化中學，地處從化市風云嶺旁，年雷暴日達83.5天，是雷擊高發地區;同時由于從化中學毗鄰流溪河，屬于山區，空氣對流旺盛，易遭受雷擊。該校始建于1926年，一直是從化基礎教育的“窗口”學校，廣東省國家級示范性普通高中。從化中學是從化地區的高考主考場，近年來在學校園區及高考教室都安裝了監控系統，但由于當時防范意識不夠，沒有安裝防雷裝置進行保護，導致每年都會出現因雷擊而使監控系統不同程度的損壞。在造成損失的同時也嚴重的影響了學校的正常工作的開展，特別是高考時期，決不容許有任何的差錯出現。因此對該校的安全監控系統的雷電防護刻不容緩。

2 從化中學安全監控系統的組成及存在的問題

從化中學安全監控系統中心位于學校綜合大樓三樓，該綜合樓共七層，呈口字型布置，是該校集辦公、教學為一體的綜合性大樓。綜合樓附近為圖書樓、體育館，宿舍區離教學區約100m遠。

2.1 從化中學安全監控系統的組成

安全監控系統由前端部分、傳輸部分、終端部分及電源部分組成。

2.1.1 前端部分

主要由彩色攝像機、鏡頭、云臺、防護罩、支架等組成。攝像頭大部分設在教學樓的走廊、教室內部，采用固定像頭，工作電壓為12V;有一部分分布在圖書館、體育館、宿舍區及校園各個主要道路出入口位置，采用旋轉像頭，工作電壓為220V。

2.1.2 傳輸部分

室外傳輸線路使用的同軸電纜、電線、多芯線采取架空方式傳輸視頻、音頻或控制信號等。室外傳輸線路使用的同軸電纜、電線、多芯線采取沿墻敷設的方式傳輸視頻、音頻或控制信號等。

2.1.3 終端部分

主要由畫面分割器、監視器、控制設備等組成。設備間位于綜合樓三樓，該校直擊雷防護每年都經過當地防雷檢測部門的定期檢測，且直擊雷防護符合相關規范要求。

2.1.4 電源部分

學校設有獨立電房，電源部分采用市電10kV高壓經變壓器輸出三相380V，在辦公樓配電箱處分成單相220V供電，監控系統采用單相220V供電。

2.2 從化中學安全監控系統存在的問題

經現場勘查，監控系統及低壓配電系統沒有安裝任何電源避雷器及信號避雷器;信號線及電源線均采用架空或沿墻敷設，均無設屏蔽層保護;終端設備間非常簡陋，基本沒有采用什么防護措施;在校園露天獨立的攝像機等前端設備無安裝直擊雷防護措施。另外，根據校方描述，以前發生過攝像頭、交換機、計算機被雷擊損壞事件。

3 安全監控系統的雷電防護方案

通過對安全監控系統的雷電防護的雷害成因的分析，主要從下面幾個方面進行防護。

3.1 直擊雷的防護

直擊雷的防護主要是對監控系統的前端設備、傳輸線路和終端設備間的防護。

3.1.1 前端設備的直擊雷防護

攝像機置于接閃器(避雷針或其它接閃導體)有效保護范圍之內。獨立架設的攝像機，避雷針架設在攝像機的支撐桿上，避雷針架設在攝像機的上方。引下線利用金屬桿本身，接地體使用鍍鋅角鋼垂直打入地下2米并用鍍鋅扁鐵與攝像機的金屬立桿做可靠的電氣連接，采用的搭接長度為扁鋼寬的2倍，三面焊接，其接地電阻為3.2Ω。

3.1.2 傳輸線路的直擊雷防護

監控系統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監視點附近的電源引入。從現場看，一部分線路采用架空方式敷設，一部分經建筑物墻壁固定敷設。因為架空線容易遭受雷擊，并且破壞性大，波及范圍廣，為避免首尾端設備損壞，架空線改為穿金屬管埋地并做接地處理;經建筑物墻壁敷設的部分由于比較容易固定，這部分線路采用金屬線槽進行屏蔽保護，金屬線槽避免沿大樓結構柱或緊貼外墻敷設，金屬線槽的接口部分用多股銅線進行跨接，金屬線槽在首尾兩端及進出建筑物的交界部位進行接地處理[3]。

3.1.3 終端設備間的直擊雷防護

監控室設在辦公樓三樓，由于辦公樓本身已經安裝了防雷裝置，經測量，其防雷接地電阻值為2.8Ω。因此應充分利用建筑物本身的防雷裝置即可滿足設備間的直擊雷防護要求。

3.2 等電位連接

監控機房其設備遠離外墻結構柱，設置在雷電防護區的高級別區域內。監控機房采用共用接地系統，在機房做一個紫銅匯流排，規格:40mm×4mm×300mm，監控室內的各種箱體、殼體、機架等金屬組件與建筑物的接地系統的等電位連接采用M型網型結構的等電位連接網絡如圖(2)所示:各種電涌保護器(避雷器)的接地線應以最直和最短的距離與等電位連接母排進行電氣連接。

3.3 浪涌保護器(SPD)

由于有80％雷擊高電位是從電源線侵入的，為保證設備安全，在電源上設置三級防雷保護。第一級設在主配電房的低壓部分，安裝20kA(10/350us)的電源避雷箱;第二級設在辦公樓的電源箱處，安裝40kA(8/25us)的電源避雷箱;第三級設在機房的電源開關處，安裝20kA(8/25us)的電源避雷箱。使用直流電源的信息設備，視其工作電壓要求，安裝適配的直流電源SPD。

在視頻傳輸線、信號控制線、入侵報警信號線在交換機輸出端加裝24口網絡信號避雷器，其技術參數:最高防雷擊電流Iimp=2.5kA(8/20)、響應時間tA≤1ns。在室外終端設備處安裝三合一防雷器，其工作防護水平為:視頻10kA(8/25us)、控制10kA(8/25us)、電源(220V)20kA(8/25us)。

3.4 接地系統及綜合布線

3.4.1 接地系統

接地系統采用公共接地系統，在機房內部設規格為:40mm×4mm×300mm的紫銅等電位連接帶，將交流工作接地、安全保護接地、防雷保護接地、防靜電接地、屏蔽接地等共用地網，其接地電阻為2.8Ω，滿足系統要求。

3.4.2 綜合布線

監控系統的傳輸網絡在室外采用穿金屬管埋地的方法，埋地長度≥40m，但不小于15m;埋地的同軸電纜、電線、多芯線采用穿金屬管直接埋地，埋地的金屬管首尾兩端及進出防雷區分界處進行接地。監控系統的傳輸網絡在室內應沿專用的信號電纜槽布線，避免沿大樓結構柱或緊貼外墻敷設，金屬線槽兩端及雷電防護區交界處做等電位連接并接地;強弱電電纜分開敷設，以減小干擾。