防雷接地在監控系統中應用

肖鈞

摘 要：初夏雷雨交際，城市建筑雷電頻發區，雷電情況十分復雜，防雷任務非常艱巨。因此電子設備在啟動、運行過程中必須具備不引燃周圍物品的性能，必須嚴格遵守相應的國家標準和有關規定。結合工程的情況，應從防直擊雷和感應雷這兩方面實施防雷措施。

關鍵詞：防雷措施； 監控系統

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

1．概述

初夏雷雨交際，城市建筑雷電頻發區，雷電情況十分復雜，防雷任務非常艱巨。雖然建筑物設置了避雷針，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和靜電感應引起的損害基本無能為力，值得提出的是，當受熱、摩擦、振動、曝曬、靜電、火花等因素作用時，極易發生事故。因此電子設備在啟動、運行過程中必須具備不引燃周圍物品的性能，必須嚴格遵守相應的國家標準和有關規定。結合工程的情況，應從防直擊雷和感應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制作時，在坑內將Φ40MM，長2.5米的鍍鋅鋼管（鋼筋）打入地下，坑內適量撒鹽，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地腳螺栓相連。所有相關接點必須保證良好接觸。或者攝像機立桿的砼基礎地腳螺栓相連。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感應雷

所謂感應雷主要分為兩種：一種是雷云對電源電纜產生等電荷量的靜電感應，隨著雷云的擴展，電纜線上逐漸感應出大量異性電荷。當雷云放電后，電纜內聚集的感應電荷在線路上產生瞬間浪涌（過電壓），并沿著電纜進入機房擊壞通訊設備。另一種是雷云放電時產生巨大的交變磁場（例如大廈避雷針接到直擊雷后，通過鋼筋下泄中），使其附近的電纜內產生感應過電壓，這種微秒至毫秒級的浪涌電壓速度快、幅值高，很容易造成電子設備的損壞。特別是目前大規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生浪涌的一種原因。直擊雷只發生在雷云對地閃擊時才會對地面造成災害，而感應雷則不論雷云對地閃擊或者雷云對雷云之間閃擊，都可能發生并造成災害。此外直擊雷一次只能襲擊一個小范圍的目標，而一次雷閃擊都可以在較大的范圍內多個小局部同時產生感應雷過電壓現象，并且這種感應高壓可以通過電力線、電話線等傳輸到很遠，至使雷害范圍擴大。

預防以上兩種雷擊損害除采用傳統的接地線以外，還需使用防雷效果更佳的防雷器。對于室外球機前端設備取電地點配電箱內再安裝一套電源、視頻、控制信號三合一的防雷保護器作為保護；對于室外監控前端設備取電地點配電箱內再安裝一套電源、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在保護設備與線路中，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)與被保護設備相連，并緊靠被保護設備安裝，不能接反。把防雷器的接地線與防雷系統接地排可靠連接，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。當系統工作出現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后系統恢復正常，則說明防雷器已經損壞，應立即更換。

2．系統防雷措施

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

閃電是電流源，要控制雷電能量的泄放與轉換。

*外部保護：將絕大部分雷電流直接引入地下泄散；

*內部保護及過電壓保護：阻塞沿電源線或數據線、信號線引入的侵入波危害設備；

*過電壓保護：限制被保護設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。

根據監控系統的結構分析，以及雷電可能的侵入途徑，采取以下防雷解決方案。

2.1前端設備的防雷

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

*前端設備如攝像頭應置于接閃器（避雷針或其他接閃導體）有效保護范圍之內。當攝像機獨立立桿架設時，原則上為了防止避雷針及引下線上的暫態高電位，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，沿電線桿引上的攝像機電源線和信號線應穿在金屬管內，以達到屏蔽作用，屏蔽金屬管的兩端均應接地；

*為防止雷電波沿線路侵入前端設備，應在設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，極易感應雷電流而損壞設備，為了將雷電流從信號傳輸線傳導入地，信號過電壓保護器須快速響應，在設計信號傳輸線的保護時必須考慮實際情況，根據信號的傳輸速率、信號電平，啟動電壓以及雷電通量等參數等選取正確的防雷設備。

2.2傳輸線路的防雷

*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終端電源設備處引入；

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

2.3終端設備的防雷

*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行；

*對入室光纜的外層屏蔽進行合理接地。

2.4監控機房防雷保護

采用等電位接地，監控機房接地網接地，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和其以后的設備，并采用防雷插座。

防靜電接地板接地應接入接地盒（等電位盒），現場沒有等電位盒，若直接到銅排上，可能影響系統電阻值，現場銅排上預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留接地點。

防靜電地板接地應單獨接入接地系統，盡量避免與眾多生產設備共同使用同一接地系統，防止設備自身電荷過大及電量泄漏，導致對所生產產品的危害，也有助于產品殘損率及不良率的降低。

2.5壁裝攝像機

設置保護接地和全套防雷裝置。（見圖1）

圖1防雷設計原理圖

2.6柱裝攝像機

設置保護接地和全套防雷裝置，設置避雷針和防雷接地。（見圖2）

圖2 防雷設計原理圖

2.7系統接地

監控系統的防雷接地應與系統的交流工作接地、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

綜合以上各因素，在實施工藝上注重防雷各環節所造成的危害，將最有效防范雷電對監控系統設備的危害。