监控设备如何防备雷击高压
- 2013/4/17 9:32:49 作者：UPS应用 来源：弱电之家
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一般来说，监控系统前端摄像机大多数安装于室外，处于相对的开阔地带,雷击风险比较大，其对雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电等电磁干扰非常敏感,使得监控系统设备极易遭雷击过电压破坏,造成整个闭路电视监控系统瘫痪。
一般来说，监控系统前端摄像机大多数安装于室外，处于相对的开阔地带,雷击风险比较大，其对雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电等电磁干扰非常敏感,使得监控系统设备极易遭雷击过电压破坏,造成整个闭路电视监控系统瘫痪。下面，我们来分析一下监控系统可能面临的几种遭雷击现象。
雷电损坏现象之一：系统装有避雷针、接地网，并采取了联合接地
当雷电流通过避雷针、引入地网入地时，地电位瞬时升高。假设雷电流I=50KA，接地电阻R=1Ω，地电位△U=I×R=50KA×1Ω=50KV。
因为采取联合接地，设备地电位也相应升高50KV，而供电电源线和信号传输线是由远处引来，远端地电位仍处于零电位，因此设备外壳地电位将与设备的电源输入端间和信号输入端间出现50KV的巨大电位差(在防雷技术中称之为“反击”或“负电位引入”)，造成设备相应部位损坏。
倘若地网接地不够良好，则反击电压还要高，可能损坏更严重。
雷电损坏现象之二：远处打雷损毁监控中心机房设备
闭路电视监控系统前端设备摄像机的传输线由远处机房引来，假设在传输线附近有一落雷，传输线线路上感应瞬间过电压。感应高电压沿传输线线路向两端扩展，如果监控中心机房距离落雷点不是太远，此感应电压传到机房时有可能仍有一定强度，以致损坏机房内设备。
雷电损坏现象之三：无雷之时电源遭损坏
对供电线路，我们总容易误认为：线路中流过的是很干净的正弦波。事实上由于电网的切换、同一电网中感性负载的启停等原因，在供电线路中会出现各种电压干扰。电网的有害干扰中，瞬间振荡、瞬间脉冲的发生率很高。
这种瞬变电压持续时间很短，短的只有几个微秒，非专用仪器还不易发现，但它们对设备的危害却不可低估。因为现代的监控安防设备均系微电子化产品,这些监控设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性，往往越先进的设备中电路集成度越高，器件间距离有的只有零点几微米，因此供电电源中只要有稍大幅度脉冲冲击，就可能造成电路中的器件损坏。只是它们较为隐蔽，而且是逐步造成损坏，损坏也不如雷电那么严重，主要体现在寿命缩短上，所以不易引起注意。
对电源中这种瞬间过电压，UPS和稳压器不但不能起到保护作用，相反地它们自己也成为需保护的对象。
我们发现，不仅仅是户外的摄像机会受到雷电的损坏，监控中心机房内的设备也会由于雷电的袭击而遭到“伤害”。那么，我们可以从哪几个方面下手去“搞定”雷电以保护监控系统呢?一般来说，监控系统分为前端摄像、中间传输、后端监控中心几部分，从上面出现的几大问题分析可知，监控系统防雷也可以从三个地方下手。
1、前端设备的防雷
前端摄像机的安装位置往往有室内和室外之分，安装在室内的摄像机一般不会遭受直击雷击，但是，雷电过电压也有可能对摄像机造成侵害，而室外的设备需要考虑防止直击雷击。面对这种情况，我们该如何进行防雷处理呢?
通常的方法是，我们会将前端设备如摄像头置于接闪器(避雷针或其它接闪导体)有效保护范围之内。当摄像机独立架设时，为了防止避雷针及引下线上的暂态高电位，避雷针最好距摄像机3-4米的距离。
另外，为防止电磁感应，沿电线杆引上的摄像机电源线和信号线应穿在金属管内以达到屏蔽作用，屏蔽金属管的两端均应接地。
为防止雷电波沿线路侵入前端设备，我们通常会在设备前的每条线路上加装合适的避雷器，如电源线(DC24V或220V)、视频线、信号线和云台控制线;电源输入前端还应加装B、C级防雷器。
信号线传输距离长，耐压水平低，极易感应雷电流而损坏设备，为了将雷电流从信号传输线传导入地，信号过电压保护器须快速响应，在设计信号传输线的保护时必须考虑实际情况，根据信号的传输速率、信号电平，启动电压以及雷电通量等参数等选取正确的防雷设备。
2、传输线路的防雷
对于模拟系统来说，其线路主要是传输信号线和电源线。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有加强芯屏蔽软线，架设(或敷设)在前端与终端之间，其中的加强芯与屏蔽层两端均应做良好的接地。
按规定，传输部分的线路在城市郊区、乡村敷设时，可采用直埋敷设方式。当条件不充许时，可采用通信管道或架空方式。从防雷角度看，直埋敷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。中间放大器输入端的信号源和电源均应分别接入合适的避雷器。
不过需要注意的是，传输线埋地敷设并不能阻止雷击的发生，大量事实显示，雷击造成埋地线缆的故障大约占总故障的30%左右，即使距离雷击比较远的地方，也仍然会有部分雷电流流入电缆。因此，如果采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设，我们需要注意保持钢管的电气连通，这对防护电磁干扰和电磁感应非常有效，这主要是由于金属管的屏蔽作用和雷电流的集肤效应。当然，如果电缆全程穿金属管有困难，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。
3、监控中心的防雷
在监控系统中，监控中心往往是处理监控录像的地方，因此其防雷也显得格外重要。简单来说，监控中心防雷应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护多方面进行。
从直击雷防护来说，监控中心所在建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网。其防直击雷措施应符合GB50057-94(GB50057-94(2000年版)条文说明第3.1.2条第3.1.1款：“为减小在需要防雷的空间内发生火灾、爆炸、生命危险，等电位是一项很重要的措施”;第3.3款：“在需要防雷的空间内防止发生生命危险的最重要措施是采用等电位连接”)中有关直击雷保护的规定。
从雷电波侵入防护来说，进入监控中心的各种金属管线应接到防感应雷的接地装置上。架空电缆线直接引入时，在入户处应加装避雷器，并将线缆金属外护层及自承钢索接到接地装置上。
由于有80%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，末级加装中达MP3-10/2防雷模块，该防雷模块标称通流容量为10KA，限制电压<1200V(设备的耐压值为1.2KA)。
下面来解释一下监控中心的等电位连接问题，一般来说，监控中心应设置一等电位连接母线(或金属板)，该等电位连接母线应与建筑物防雷接地、PE线、设备保护地、防静电地等连接到一起防止危险的电位差。各种电涌保护器(避雷器)的接地线应以最直和最短的距离与等电位连接母排进行电气连接。等电位连接是内部防雷装置的一部分，其目的在于减少雷电流所引起的电位差。等电位是用连接导线或过电压(浪涌)保护器将处在需要防雷的空间内的防雷装置，建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，以实现均压等电位，防止需要防雷空间内的火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。
应该说，监控系统防雷保护是一个比较复杂的问题，不仅仅是对户外监控设备的保护，而且也考虑传输线缆、监控中心的防雷问题。对安全监控系统的防雷保护设计不仅取决于防雷装置的性能，更重要的是在监控系统的设计施工之前，就要考虑到监控系统所处的地理环境，设计合适的线缆布放方式、屏蔽及接地方式。
编辑：Harris
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