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监控系统整体防雷解决方案

一、防雷概述

    雷电是一种常见且非常壮观的自然现象，它具有极大的破坏力，对人类的生命、财产安全造成巨大的危害。随着安全监控系统在银行、交通、小区、库房管理中的迅速普及应用，监控系统设备因雷击破坏的可能性就大大增加了，其后果可能会使整个监控系统运行失灵，并造成难以估计的经济损失。因此如何对安装监控系统实施切实有效的防雷保护，保证系统安全可*运行，成为当前一项紧迫的重要课题。为了对安全监控系统采取有效的防雷保护措施，保障监控系统正常可*的运行，首先应明确监控系统遭受雷击损害的主要原因以及雷电可能的侵入途径，尤其是针对因雷击点的调查分析，在分析其损坏原因的基础上，正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置，以及对信号、电源线路的合理布线、屏蔽、等电位连接及接地方式等方面进行深入的研究和探讨。

二、监控系统雷击事故分析

1、前端设备直击雷防护措施不完善：
监控系统前端设备有室外和室内安装两种情况，安装在室内的摄像机一般不用考虑直击雷防护；安装室外的摄像机一般是利用灯杆、独立支撑杆或是安装在建筑物外墙上，通过对多年来对监控系统事故调查中发现，有些前端设备没有在直击雷保护区域内，甚至有些地方，特别是独立架设的支撑杆没有任何防直击雷措施，当发生雷击时，雷电将直接击中前端设备，直接摧毁前前端设备。

2、传输线路敷设不符合要求：
传输线路是前端设备和终端设备之间的纽带，也是雷电侵入设备的一个重要途径，然而在工程施工中往往忽视了传输线路的防雷。从防雷角看，穿金属管埋地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。然而我们发现施工方在敷设线路时，为节约成本和降低施工难困，大多的数线路都是采用架空敷设，而且电源线与信号线缆捆扎在一起，没有分开敷设，也没有采取屏蔽和接地措施，此种情况下，电源线路将会通过耦合在信号线上感应出电压，我们通过实际测量也发现，在视频同轴电缆上常常会有十几伏甚至几十伏的感应过电压，此过电压长期加在设备两端，导致设备损坏。
虽然某些场合采用的是埋地敷设，但由于埋地时是穿的PVC管而不是金属管，当雷击发生时，PVC管并不能对雷电流起到屏蔽作用，并不能阻止雷击事故的发生，大量的事实显示，雷击造成埋地线缆故障，大约占总故障的30％左右，即使雷击比较远的地方，也仍然会有部分雷电流流入电缆。

3、等电位连接及接地措施不完善：
等电位连接是将分开的装置、诸导电物体用等电位连接导体或电涌保护器连接起来以减小雷电流在它们之间产生的电位差，等电位连接在现代综合防雷措施中一个重要环节。对电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、屏蔽线缆外层、信息设备的各种接地以及电涌保护器的接地均应以最短的距离与等电位连接网络的接地端子连接。
然而在实际工程中，我们通过对现场的勘察发现，由于施工人员为省事或是由于防雷意识谈薄，往往忽视了等电位连接这一环节，许多光纤以及屏蔽线缆在进入机房或设备前光纤的金属加强筋和屏蔽线缆的屏蔽层没有做接地处理，及易与设备及其它导体之间产生相关大的电位差，对设备造成损坏。

三、防雷解决措施
1、前端设备直击雷防护：
前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）滚球半径的保护范围之内。对于安装在建筑物女儿墙上且不在避雷带保护范围之内的摄像机，可以在避雷带上安装一支避雷短针或将摄像机移到避雷带保护范围之内；采用独立支撑杆安装的摄像机，可将避雷针架设在摄像机的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身或用镀锌圆钢，避雷针安装及保护半径示意图如图1所示。避雷针的高度应按GB50057-94标准规范中关于滚球半径法进行计算。

2、传输线路的防护：
电源线路与信号号线路宜全程分开穿金属管埋地敷设，并保持整个金属管道的电气连通，宜应至少在金属管两端做接地处理，对防护雷电干扰和电磁感应是非常有效，这主要是由于金属管的屏蔽作用和雷电流的集肤效应。
但在实际工程中，有时前端设备至机房有数百米甚至上千米的距离，此时如采用全程穿金属管敷设时，受条件限制施工难度非常之大，此时可只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，在入户端以及进入前端设备前将电缆金属外皮、金属管同防雷接地装置相连。电源线应与信号线缆分开穿管敷设，其之间的最小间距应符合相关规范的要求，信号线缆与其它线缆共杆架空敷设段之间的最小垂直间距应符合下表的要求。
种类 最小垂直间距(m)
1～10KV电力线 2.5
1KV以下电力线 1.5
广播线 1
通讯线 0.6
3、等电位连接
前端设备的等电位连接宜在控制箱内设置S型等电位连接网络，如图2所示，设备外壳、线缆屏蔽层、光纤金属加强筋、金属立杆、防雷器接地等均应与地网做等电位连接。
监控机房等电位连接网络，根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》局部修订条文规范要求，等电位连接应采用S型星形结构和M型网形结构。当机房小、设备少而集中时采用“S”型连接方式，如图2所示。若机房大、设备多而分散时采用“M”型连接方式，如图3所示。在复杂系统中，可以采用S和M组合型等电位连接网络。等电位连接是将室内交流工作接地，直流工作接地、安全保护地、防静电接地、防雷保护接地以及引入室内线缆金属屏蔽层、金属加强筋、金属钢门窗和一切外露可导电物体全部就近分别与室内等电位接地端子板或等电位连接带相连接。

4、安装SPD
4.1为防止雷电波沿线路侵入前端设备，对带云台的摄像机应在其前端安装三合一组合式防雷器，对不带云台的摄像机应在其前端安装二合一组合式防雷器，防雷器安装示意图如图4所示。防雷器应做可*接地，且接地线应尽量的短、直、粗。
4.2对监控机房电源系统防护，按IEC防雷规范中有关防雷分区的要求，将电源系统分为三级保护。第一级选用通流容量在60KA或以上的电源SPD安装在建筑的LPZ0与LPZ1区交界处；第二级选用通流容量在40KA或以上电源SPD安装在建筑的LPZ1与LPZ2区交界处；第三级选用通流容量在20KA或以上的电源SPD安装在建筑的LPZ2与LPZ3区交界处。
4.3尽管在外接引入的电源线路上已安装了电源防雷保护装置，作为信息系统的各种信号线也是一个引雷的主要途径，如果没有对信息系统进行防雷保护措施，雷击脉冲将从信号线路侵入，将会影响网络的正常运行甚至彻底破坏网络系统，使得重要数据丢失无法恢复，造成巨大损失。因此，必须各信号线路的端口处安装与之性能参数相匹配的信号SPD进行保护。监控系统防雷器安装如图4所示。

5、接地：
地网是雷电流的最终去处，地网的好坏将直接影响整个防雷的效果。根据国家规范要求，防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地宜共用一组接地装置时，采用共用接地系统的目的是达到均压、等电位以减小各种接地设备间、不同系统之间的电位差，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。
如有特殊要求，以上同种地网不共地时，则应按现行国标准GB50057-94《建筑防雷设计规范》要求采取防止反击措施。
四、结论
综上所述，防雷是一个系统工程，要从直击雷防护、屏蔽、等电位连接、合理的布线、安装SPD及接地等多方面考虑，忽视其中的任何一个环节都有可能给整个工程带来严重的安全隐患，其次就是要增强工程施工人员的防雷意识，从各各方面减少监控系统因雷电所带来的损失。