監控系統防雷方案
  
一、?前言
隨著經濟建設的高速發展,電視監控系統在銀行、交通、碼頭、小區、庫房管理中迅速普及應用,在普及應用的同時也給我們帶來了新的課題,由于電視監控系統所組成的設備大部分耐過電壓能力低,雷電電磁感應以及雷電電磁脈沖所產生的過電壓對設備造成干擾甚至永久性損壞,其后果可能會使整個電視監控系統運行失靈,并造成難以估計的經濟損失。另外室外攝像槍也時有遭受直擊雷危害的事故發生。所以,電視監控系統的防雷保護日益顯示出它的重要性。

???? 為了對電視監控系統采取有效的防雷保護措施,保障監控系統正常可靠的運行,首先應明確電視監控系統遭受雷擊損害的主要原因以及雷電可能的侵入途徑,尤其是雷擊損壞較為嚴重的室外監控設備,在分析其損壞原因的基礎上,正確選擇和使用監控系統設備的防雷保護裝置,研究和探討信號、電源線路的布放、屏蔽及接地方式等,對提高監控系統的抗雷電能力,優化系統的防雷水平能起到很好的作用。
?
二、?電視監控系統的組成及雷害分析
1、電視監控系統一般由以下三部分組成: 1、前端部分:主要由黑白(彩色)攝像機、鏡頭、云臺、解碼器、防護罩、支架等組成。2、傳輸部分:使用同軸電纜、電線、多芯線、雙絞線、光纖等采取架空、地埋或沿墻敷設等方式傳輸視頻、音頻或控制信號等。3、終端部分:主要由畫面分割器、監視器、控制設備、電視幕墻和控制臺等組成。
?
2、監控系統雷害成因
直擊雷:雷電直接擊在露天的攝像機上因電效應、熱效應和機械力效應等造成攝像機損壞;雷電直接擊在傳輸線纜上造成線纜絕緣損壞或熔斷。
雷電波侵入:監控系統的電源線路、視頻線路、控制線路或進入監控室的金屬管線等遭受雷擊或被雷電感應時,雷電波沿這些金屬導線侵入設備,造成設備損壞。

雷電感應:當雷擊避雷針時,在引下線周圍會產生很強的瞬變電磁場。處在電磁場中的監控設備和傳輸線路會感應出較大的電動勢。這現象叫電磁感應。當有帶電的雷云出現時,在雷云下面的建筑物和傳輸線路上都會感應出與雷云相反的電荷。這種感應電荷在低壓架空線路上可達100kv,信號線路上可達40-60kv。這種現象叫靜電感應。電磁感應和靜電感應稱為感應雷,又叫二次雷。它對設備的損害沒有直擊雷來的猛烈,但它要比直擊雷發生的機率大得多。


?三、監控系統防雷設計方案
A、設計依據
1、IEC61024《建筑物防雷》
2、IEC61312《雷電電磁脈沖的防護》
3、JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規范》
4、GB50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術規范》
5、GB50057-94《建筑物防雷設計規范》
6、GB50174-93《電子計算機機房設計規范》
7、GB50200-94《有線電視系統工程技術規范》
8、GB50198-94《民用閉路監視電視系統工程技術規范》
9、GB/T50311-2000《建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范》
B、防雷設計方案
1、前端設備的防雷
前端設備有室外和室內安裝兩種情況,安裝在室內的設備一般不會遭受直擊雷擊,但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(避雷針或其它接閃導體)有效保護范圍之內。當攝像機獨立架設時,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Φ8以上的鍍鋅圓鋼。為防止電磁感應,沿桿引上攝像機的電源線和信號線應穿金屬管屏蔽。
???? 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(AC220V或DC12V)、視頻線、信號線和云臺控制線。
??? 攝像機的電源一般使用AC220V或DC12V。攝像機由變壓器供電的,單相電源避雷器應串聯或并聯在變壓器前端,如直流電源傳輸距離大于15米,則攝像機端還應串接低壓直流避雷器。
??? 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信號的傳輸速率、信號電平,啟動電壓以及雷電通量等參數。
??? 室外的前端設備應有良好的接地,接地電阻小于4Ω,高土壤電阻率地區可放寬至小于10Ω。

2、傳輸線路的防雷
??? 監控系統的傳輸線路主要是傳輸信號線(視頻線、云臺控制線)和電源線。室外攝像機的電源可從終端設備處引入,也可從監視點附近的電源引入。
??? 控制信號傳輸線和報警信號傳輸線一般選用多芯屏蔽軟線,視頻信號線一般采用同軸電纜,少數采用雙絞線,架設(或敷設)在前端與終端之間。
??? 傳輸部分的線路在城市郊區、鄉村敷設時,可采用直埋敷設方式。當條件不充許時,可采用通信管道或架空方式,此時傳輸線纜與其它線路其溝的最小間距和與其它線路共桿架設的最小垂直間距,可參照GB50198-94《民用閉路監視電視系統工程技術規范》進行敷設。如:傳輸線纜與220V交流電線線路共溝(隧道)的最小間距為0.5 m,與通訊電纜的最小間距為0.1 m;傳輸線纜與1—10KV電力線共桿架設的最小垂直間距這2.5 m,1KV以下電力線最小垂直間距為1.5 m,與廣播線最小垂直間距為1.0 m ,與通信線最小垂直間距為0.6 m。
傳輸部分的線路在建筑物內部敷設時,與其它線纜的最小間距則應參照GB50343-2004《建筑物電子信息系統防雷技術規范》來做。
從防雷角看,直埋敷設方式防雷效果最佳,架空線最容易遭受雷擊,并且破壞性大,波及范圍廣,為避免首尾端設備損壞,架空線傳輸時應在每一電桿上做接地處理,架空線纜的吊線和架空線纜線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。
???? 傳輸線埋地敷設并不能阻止雷擊設備的發生,大量的事實顯示,雷擊造成埋地線纜故障,大約占總故障的30%左右,即使雷擊比較遠的地方,也仍然會有部分雷電流流入電纜。所以采用帶屏蔽層的線纜或線纜穿鋼管埋地敷設,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,這主要是由于金屬管的屏蔽作用和雷電流的集膚效應。如電纜全程穿金屬管有困難時,可在電纜進入終端和前端設備前穿金屬管埋地引入,但埋地長度不得小于15米,在入戶端將電纜金屬外皮、鋼管同防雷接地裝置相連。
3、終端設備的防雷
???? 在監控系統中,監控室的防雷最為重要,應從直擊雷防護、雷電波侵入、等電位連接和電涌保護等多方面進行。
監控室所在建筑物應有防直擊雷的避雷針、避雷帶或避雷網。其防直擊雷措施應符合GB50057-94中有關直擊雷保護的規定。
進入監控室的各種金屬管線應接到防感應雷的接地裝置上。架空電纜線直接引入時,在入戶處應加裝避雷器,并將線纜金屬外護層及自承鋼索接到接地裝置上。
監控室內應設置一等電位連接母線(或金屬板),該等電位連接母線應與建筑物防雷接地、PE線、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)的接地線應以最直和最短的距離與等電位連接母排進行電氣連接。
良好的接地是防雷中至關重要的一環。接地電阻值越小過電壓值越低。監控中心采用專用接地裝置時,其接地電阻不得大于4Ω。采用綜合接地網時,其接地電阻不得大于1Ω。
4、實施方法
4.1、?SPD的選擇
(1)前端部分
在每支云臺攝像槍的電源、視頻、云臺控制線路前安裝一套REP-CCTV-DSK3?三合一攝像槍電涌保護器,用于云臺攝像槍的防雷保護。
在每支固定攝像機的電源、視頻線路前安裝一套?REP-CCTV-DSK2?二合一攝像槍電涌保護器,用于固定攝像槍的防雷保護。
或者實施以下方法:
在每支攝像槍的電源線路前安裝一套REP-GVD-220VAC?或?REP-GVD-24VAC?, REP-DL12?電源電涌保護器,用于攝像槍電源線路的防雷保護。
在每支攝像槍的視頻線路前安裝一套REP-GVD視頻信號電涌保護器,用于攝像槍視頻線路的防雷保護。
在每支攝像槍的云臺控制線路前安裝一套REP-X04-YT控制信號電涌保護器,用于攝像槍控制信號線路的防雷保護。
?
(2)傳輸部分
在中間放大器輸入輸出端的信號線上各安裝一套?REP-GTVⅠ?同軸視頻信號電涌保護器。
在中間放大器輸入端的電源線上安裝一套?REP-D116電源電涌保護器用于中間放大器的保護。
?
(3)終端部分
機房電源系統
由于70%雷擊高電位是從電源線侵入的,為保證設備安全,一般電源上應設置三級或三級以上防雷保護。
A、考慮到監控機房空間所限,建議在監控室配電箱安裝B+C組合式電源防雷模塊(REP-XELBC15)。可以解決第一、二級安裝距離的限制,具有第一、二級合并安裝,無需退耦器;通流容量大(80KA);輸出殘壓低(≤2KV);并聯安裝,無需考慮設備功率;配置匯流排,適用各種電源制式;模塊式、標準導軌安裝等優點。
B、在監控室UPS電源或監控設備前安裝單相串聯避雷器,型號:REP-D220UPSB,串聯安裝,功率≤4KW,帶LC濾波,超低殘壓輸出,作為電源線路第三級精細保護。
或在監視器、視頻矩陣以及控制設備等電源線路上安裝電源防雷插座,型號:REP-D220CK,串聯安裝,帶LC濾波,超低殘壓輸出,作為電源線路第三級精細保護。
?
信號部分
在視頻傳輸線、信號控制線,入侵報警信號線進入終端設備之前或進入中心控制臺前應加裝相應的避雷保護器。
A、在視頻傳輸電纜進入機房的視頻矩陣或其他設備前安裝視頻信號電涌保護器,型號為REP-GVD,以保護視頻矩陣。
B、在云臺控制線進入機房控制設備前安裝控制信號電涌保護器,型號:REP-X04-YT,以保護控制設備。???????????????????????????
?

四、防雷方案圖


??? 1、監控系統防雷方案示意圖
監控系統防雷方案



2、機房電源系統SPD簡易選型方法:


監控系統防雷方案