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视频监控系统的防雷解决方案

来源:机房360 作者:RAIN 更新时间:2011-8-17 15:53:13

摘要:雷电的防护措施有隔离、等电位、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压过流保护、接地等方法,采取这些措施可以有效地保护设备。

  一、工程概述

监控系统由前端摄像枪设备、监控室显示录像设备以及传输线路组成,系统采用了大量的集成元件,在雷击发生时,传输线路感应到雷电磁场产生过电压,可高达几千伏,对集成元件有较大的危害。监控系统中的传输线路许多处于LPZ0A非防雷区域。系统走线在布线阶段没有考虑与防雷引下线保持足够的距离,这些都为系统的安全运行留下了隐患。
  
  一般认为,雷电的防护措施有隔离、等电位、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压过流保护、接地等方法,将雷电过电压、过电流及雷击电磁脉冲消除在设备外围,从而有效地保护各类设备。目前主要采用气体放电管、放电间隙、高频二极管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求,组合成电源线、天馈线、信号线系列电涌保护器(SPD)安装在微电子设备的外连线路中,地线按共用接地原则接入系统的地线,才不至于造成电位反击。只有设计合理、安装合格,电涌保护器才能有效地防御雷电。
  
  系统综合防雷在设计时主要采用以下标准,供设计时参考。
  
  (1)IEC61024《建筑物防雷》
  
  (2)IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》
  
  (3)ITUK25《光缆的防雷》
  
  (4)GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
  
  (5)GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
  
  (6)GB50174-93《电子计算机机房设计规范》
  
  (7)GB50200-94《有线电视系统工程技术规范》
  
  (8)GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》
  
  (9)GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》
  
  二、雷击防护措施
  
  (一)直击雷防护
  
  监控系统前端设备包括带云台摄像枪、无云台摄像枪等,这些设备安装在室外,比较容易受到雷击,因此要安装防直击雷系统,需在户外做独立防雷接地网。按设备的最小值要求,接地电阻:R<4Ω。
  
  1、监控系统前端设备直击雷防护措施
  
  (1)户外监控摄像枪防直击雷设施:在户外监控摄像枪的杆顶安装一支避雷针。避雷针的引下线利用钢结构立柱做泄流线,并在杆底座旁与独立防雷接地网相连。取立杆高度为4~6米,避雷针长度为1.5~2米,利用滚球法计算可知摄像枪在避雷针的保护范围内。  
  (2)户外摄像枪接地及地网
  
  如果摄像枪附近有地网,则就近引接地线至附近地网接地,如果附近没有地网,则要另外建造独立地网,地网方案如下:
  
  A、在摄像枪立杆周围分别埋设热镀锌角钢接地极(5×50×50×2500mm),间距为5米。
  
  B、角钢接地极用4×40mm扁钢组成网,环网连通。
  
  C、将接地系统和立杆底座连接。
  
  (3)地网施工程序:施工前首先要充分了解施工现场的地形地貌、地质结构,然后根据方案设计和现场情况定出各处接地极的孔位和连接导体沟槽,再进行施工安装。注意避开电缆沟、管道和其它导电装置,施工前要向建设单位提出书面申请,同意动工方可进行。(设计用土壤的电阻率取250Ω•m。)
  
  A、挖沟:合理使用挖掘工具,采取逐层下挖法,沟槽深度至少0.8米,沟槽宽度以能挖深为宜。
  
  B、打入:采用适当工具打入角钢接地极。角钢接地极埋深0.8米以下,即接地极头部平沟槽底部。
  
  C、连接:把安装好的角钢接地极用4×40mm扁钢连接起来,形成网状;全部连接均采用焊接。
  
  D、引入:将接地系统接到立杆底座。
  
  E、回填:先填净土,逐层夯实,整理好路面。
  
    
  (二)感应雷防护
  
  1、设备前端的感应电防护
  
  雷击电磁脉冲(LEMP)所产生的感应电动势通过侵入通道叠加在线路信号上产生瞬间高电压,击毁各类用电设备和微电子芯片,因此在实施防雷工程时必须将防感应雷作

为重点,进行有效的防御。在设计综合防雷时,应从以上通道进行重点防护,同时做好等电位连接和共用接地系统。
  
  (1)前端带云台摄像枪的感应雷防雷措施:摄像枪前端安装组合式视频、云台、电源三合一避雷器一个,型号:HD-CCTV-PVC/A。
  
  (2)前端无云台摄像枪的感应雷防雷措施:摄像枪前端安装组合式视频、电源二合一避雷器一个,型号:HD-CCTV-PV/A。
  
  (3)防雷器接地线:防雷器用≥2.5mm²的绝缘多股铜芯黄绿色软线直接与地网连接,接地线和用作直击雷引下线的立杆之间要彼此绝缘,并且尽量做到短而直。接地线

宜放置在立杆内。
  
  2、传输线路的防护
  
  监控系统的传输线路主要有光纤、同轴电缆及双绞线。在系统防雷时应针对不同的传输线路分别做不同的防护。
  
  光纤作为传输线路时,由于本身不是导体,对雷电流没有感应,所以线芯不考虑做防雷措施,但加强芯应接地处理。
  
  同轴电缆做传输线路时,应该在传输线路两端安装同轴避雷器,并对传输线路进行穿钢管埋地敷设,在线路的两端对钢管分别接地,做等电位连接;
  
  双绞线做传输线路时,应该在传输线路两端安装数据信号避雷器,并对传输线路进行穿钢管埋地敷设,在线路的两端对钢管分别接地,做等电位连接;
  
  3、传输线路的布线
  
  监控系统传输线路主要是信号线和电源线。
  
  室外摄像机的电源可从终端设备处引入,也可从监视点附近的电源引入。
  
  控制信号传输线和报警信号传输线一般选用铜芯屏蔽软线,架设(或敷设)在前端与终端之间。
  
  传输部分的线路建议采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设,保持钢管的电气连接,这样对防护电磁干扰和电磁感应比较有效。如电缆全程穿金属管有困难时,可在电缆进入终端和前端设备前穿金属管埋地引入,但埋地长度不得小于15米,在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。当条件不允许时,可采用通信管道或架空方式,此时传输线缆与其它线路其沟的最小间距和与其它线路共杆架设的最小垂直间距,可参照GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》进行敷设。如:传输线缆与220V交流电线线路共沟(隧道)的最小间距为0.5m,与通讯电缆的最小间距为0.1m;传输线缆与1~10KV电力线共杆架设的最小垂直间距这2.5m,1KV以下电力线最小垂直间距为1.5m,与广播线最小垂直间距为1.0m,与通信线最小垂直间距为0.6m。
  
  从防雷角度看,套金属管埋设方式防雷效果最佳,架空线最容易遭受雷击,并且破坏性大,波及范围广,为避免首尾端设备损坏,架空线传输时应在每一电杆上做接地处理,架空线缆的吊线和架空线缆线路中的金属管道均应接地。
  
  4、监控室设备防雷
  
  监控室主要设备包括监控中心电脑、视频矩阵、硬盘录像机、对讲系统以及监控室电源等。
  
  监控系统设备机房位置应选择在LPZ最高级区和避免设在建筑物的顶三层内;当建筑物天面部分的避雷网格尺寸不符合系统抗干扰的要求时,应在天面加装屏蔽层。使用非屏蔽电缆,入户前应穿金属管并埋入地中水平距离10米以上。如受条件限制无法穿金属管埋地入户,则应加长入户屏蔽管或栈桥长度,金属管或栈桥的两端以及在雷电防护区交界处要做等电位连接和接地。监控系统设备为金属外壳时,应用最短的导线将其与等电位连接带连接。如是非金属外壳,当设备所在建筑物屏蔽未达到设备的电磁兼容性要求时,应加装金属网或其它屏蔽体对设备屏蔽,金属网应与等电位连接带进行等电位连接。计算机、通信、
  
  监控机房的设备应与建筑物外墙保护1米左右距离。以防止大楼遭到直击雷时沿外墙泄流入地的引下线周围产生较强的电磁场而损坏微电子设备。
  
  (1)监控室电源系统的防雷措施
  
  由于有70%雷击高电位是从电源线侵入的,为保证设备安全,一般电源上应设置三级避雷保护。
  
  a.在监控室所在建筑物总配电处安装箱式三相电涌保护器,通流容量为80KA(波形8/20μs),型号:HD-D380B-XL80,作为电源第一级保护。
  
  b.在监控室分电箱处安装三相(单相)电源电涌保护器,最大通流容量40KA,型号:HD-D380C-XS40,作为第二级保护。
  
  c.在监控室UPS电源或监控设备前安装单相串联UPS避雷器,型号:HD-UPSC4/4,并联安装,功率≤5KW,带LC滤波,超低残压输出,作为电源线路第三级保护。
  
  d.监控室设备前安装通流容量为10KA单相防雷插座,型号为:HD-D220CZ,作为精细电源防雷保护,对电源箝位和滤波。
  
  (2)监控室控制、对讲系统的防雷措施
  
  a.控制室视频采用16口组合式视频避雷器,以保护硬盘录像机视频输入口不被浪涌电压击坏,型号:HD-XH-16GVD/A。由光纤传送信号的摄像枪等不考虑安装视频避雷器。
  
  b.硬盘录像机RS232接口采用RS232接口避雷器,以保护硬盘录像机串口不被浪涌电压击坏,型号:HD-XNET-D9。
  
  c.所有进入控制室的控制线路加装控制线路避雷器,型号:HD-XC-YT/A。
  
  d.有线对讲系统安装音频线路避雷器,型号为:HD-XH-GVD/A,只在对讲主机一端安装避雷器。
  
 

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