摄像机防雷系统

电力公司防雷系统第一章引言雷电是一种非常常见的自然现象，但它具有极强的破坏力，对人类的生命、财产 安全造成巨大的危害。1987年联合国确定的国际减灾十年”中，雷电为对人类 最大的十种灾害之一。随着现代电子技术的不断发展，各种高、精、尖的电子设备不断推广和普及应用， 通讯系统也广泛应用于政府机关、学校、交通、公安、银行、证券、邮电等企事 业单位中，由于这些控制系统的电子设备内部结构的高度集成化，耐过电压、耐 过电流的水平极低，避雷针对这些电子设备的保护也无能为力，因而极易遭受雷 电流的冲击而损坏，轻者使终端计算机和通信接口设备损坏、通信中断、各种信 息无法传递；重者使网络主机损坏，致使网络瘫痪，工作无法进行。因此，为了 使控制系统正常运作，防止雷击而带惨重损失，有必要对通讯系统进行综合雷电 浪涌防护措施，除了要安装良好的避雷针、避雷带，还必须在电源系统、信号系 统进行可靠、有效的防护工作，并具备可靠的接地装置。所以雷电电磁干扰损坏计算机、自动化控制系统硬件造成的直接经济损失仅仅是 全部经济损失的一小部分。计算机、控制系统停用，致使生产、业务中断所造成 的间接经济损失一般都比直接经济损失大的多。为了保证信息机房的正常运行， 工作设备的安全稳定。使其尽可能免遭雷击，有效抑制雷击电磁脉冲的侵入，根 据国家标准结合机房内部信号系统的运行情况，特为贵单位提供一套系统的防雷 设计方案，供各位领导和专家参考。现代防雷技术概述现代意义上的防雷系统，本着安全可靠，技术先进，经济合理的设计原则，强调 立体防护、综合治理、层层设防，把防雷看成一个系统工程。IEC防雷理论认为雷电的侵入通过以下三种方式：直击雷、雷电波侵入及雷电感 应。一个有效的防雷系统分为外部防雷和内部防雷两个系统。外部防雷即为防直 击雷，含防止防雷装置受到直接雷击时向其它物体的高电位反击；内部防雷包括： 防雷电感应、防高电位反击以及防雷电波侵入和防生命危险。防雷措施（如下图所示）主要是采用接闪分流、接地、屏蔽、等电位连接、综合布线和安装浪涌保护器六种方法，形成一个多层次的完整的防护体系。接闪分流：利用避雷针、避雷带（网）等外部接闪装置，将雷电流沿引下线安全 导入大地，防止雷电直接击在建筑物和设备上。接地：在控制系统中，为保证其工作稳定可靠、保护系统设备和人身安全，解决 环境电磁干扰及静电危害，需要一个良好的接地系统。而防雷接地体的作用在于 将引下线引入的雷电流安全地散入大地。屏蔽：进入建筑物内的所有金属导线,包括电力电缆、通信电缆和信号线均采用 屏蔽线或穿金属管屏蔽，尽可能埋地敷设，并尽量在靠近入户点将电缆金属屏蔽 层、金属管作等电位连接。并利用建筑物钢筋网和其他金属材料与接地装置连接， 形成一个法拉第笼，用以防止或减少雷电电磁脉冲（静电感应和电磁感应）干扰 机房内设备。等电位连接：为减少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。等电位是用连接导线或过电压保护器将处在需要防雷的空间 内的防雷装置、建筑物内的金属架构、金属装置、外来的金属管道导体、电气和 电讯装置等进行电气连接以减少需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的 电位差。安装浪涌保护器：在计算机网络及通信控制系统设备的电源线、传输信号线上安 装相应的过电压保护器-安装浪涌保护器，利用其元件的非线性特点，限制线路 上的瞬态过电压和分走电涌电流，保护设备不受损害。主要有电压开关型（如间 隙放电型、气体放电管等）、限压型（压敏电阻、快速抑位二极管等）和组合 型三类过电压保护器件，可根据需要进行组合，形成多级防雷保护。第三章设计依据本方案主要依据国家有关标准及各行业标准，并参考国际电工委员会（IEC ）标 准：1、IEC61024建筑物防雷2、IEC61312雷电电磁脉冲的防护3、GB50343-20O4建筑物电子信息系统防雷技术规范4、GB50057-94建筑物防雷设计规范5、GB50174-93计算机机房设计规范6、GB2887-89计算机场地技术条件7、GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范8、XQ3-2000气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范9、ITU K25光缆的防雷10、GB50200-94有线电视系统工程技术规范11、GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范12、GB/T5O311-200O建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范第四章防雷设计方案雷电流接闪后会形成强大的磁场，电磁场将通过电力线路，信号线路，网络数据 线路和各种管道感应到设备，当感应电压达到一定能量时会将设备损坏。因此只 有直击雷的防护是不合理也不全面的，它容易导致安全事故的发生。考虑到防雷 工程的安全性，合理性，经济性和实效性，根据现场实际，在考虑雷击的各种入 侵途径后提出设计方案如下：41电源系统雷电侵害主要是通过线路侵入。对高压部分电力局有专用高压避雷装置，电力传 输线把对地的电力限制到小于6000伏（IEC62.41），而线对线则无法控制。 所以，对380v低压线路应进行过电压保护，按国家规范应分三部分：建议在高 压变压器后端到建筑总配电盘前端的电缆内芯线两端应对地加装电涌保护器，作 一级保护；在建筑总配电盘至各楼层分配电箱间的电缆内芯线两端应对地加装电 涌保护器，作二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加 装电涌保护器，作为三级保护。目的是用分流邙限幅)技术即采用高吸收能量的 分流设备(电涌保护器)将雷电过电压(脉冲)的能量分流泄入大地，达到保护 目的，所以，分流、等电位技术中采用防护器的品质、性能的好坏是直接关系网 络防护的关键，因此，选择合格优良的电涌保护器至关重要。若只做单级防雷或二级防雷可能会带来，因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。电源系统多级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。根据GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范中的具体要求：第541条规定进、出电子信息系统机房的电源线路不宜采用架空线路；浪涌保护器连接导线 应平直，其长度不宜大于0.5m。当电压开关型浪涌保护器至限压型浪涌保护器 之间的线路长度小于10m、限压型浪涌保护器之间的线路长度小于5m时，在 两级浪涌保护器之间应加装退耦装置。当浪涌保护器具有能量自动配合功能时， 浪涌保护器之间的线路长度不受限制。浪涌保护器应有过电流保护装置，并宜有 劣化显示功能；用于电源线路的浪涌保护器标称放电电流参数值宜符合表5.4.4-2 规定表541-2电源线路浪涌保护器标称放电电流参数值保护LPZ0 与 LPZ1区交界处LPZ1 与 LPZ2、LPZ2 与LPZ3区交界处直流电源标称放电电流(KA)分级第一级标称放电电流*(KA)第二级 标称放电 电流(KA)第三级 标称放电 电流(KA)第四级 标称放电 电流(KA)8/20ps10/350ps8/20ps8/20ps8/20ps8/20psA级208040201010B级15604020直流配电系统中C级12.55020根据线路长度和D级12.55010工作电压选用标称放电电流10KA适配的SPD注：SPD的外封装材料应为阻燃型材料 *第一级防护使用两种波形的说明见条文说明。故对机房的电源方面做以下方案。机房电源 作为配电柜的次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制到2千伏以内，要 求具有20KA以上的通流容量。防雷器并联安装在分配电柜处。可以对已经经 过初级防雷器限制电压的直击雷、高强度感应雷和一、二级间感应雷实施泄放保 护。要求第二级防雷器的线路安装距离距第一级防雷器10-15米，以使防雷器 的动作分级起效。具体措施：在机房配电柜（或UPS的电源）进线端并联安装1套二级电源防雷器，型号ASP AM2-40/3 + NPE作为电源系统的第二级保护，且防雷器前需加装32A D型空 气开关。设备电源第三级防雷即用电设备的末级防雷，这也是系统防雷中最容易被忽视的地方，现 代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，这些器件的击穿电压往往只 是几十伏，最大允许工作电源也只是mA级的，若不做第二级的防雷，由经过 一级防雷而进入设备的雷击残压仍将有千伏之上，这将对后接设备造成很大的冲 击，并导致设备的损坏。作为第三级的防雷器，要求有10KA以上的通流容量。 根据不同的设备可选用插座式或其它组合式电源防雷器。具体措施：在机房的重要设备电源进线端使用电源防雷插座，型号ASP A6-42-0NS作为 设备电源系统的第三级保护。对于在机房外楼层或设备间的光端机，网络交换机的电源防雷：若楼层或设备间 的配电柜装有AM2-40/3 + NPE的二级防雷器，则只需在设备的电源处使用 ASP A6-420NS作为设备电源系统的第三级保护；否则，应先装一套AM2-40/3 + NPE的二级防雷器，然后在设备的电源处使用ASP A6-42-0NS 作为设备电源系统的第三级保护。电源线路浪涌保护器（SPD）的安装注意事项：1电源线路的各级浪涌保护器（SPD）应并联安装在主线路过流保护装置的负 荷侧，被保护设备电源线路的前端，其接地端与配电箱的保护接地线（PE ）接 地端子板连接，然后可靠接地。2. AM系列的电源浪涌保护器（SPD）前端必须串联过流保护装置，具体情况 如下：AM1防雷模块安装时，其每个模块前应分别串联安装壹套动力型D63A （或D60）空开AM2防雷模块安装时，其每个模块前应分别串联安装壹套动力型D32A （或D40）空开AM3防雷模块安装时，其每个模块前应分别串联安装壹套动力型D16A （或D20）空开3. 各级浪涌保护器（SPD）连接导线应平直，其长度应不超过0.5m；若超过, 必须加大连接导线的截面积。电源浪涌保护器（SPD）的连接导线和接地线用多 股铜线，截面积参考下表：电源浪涌保护器SPD连接线最小截面积保护级别SPD的类别导线截面积（m m2）SPD连接相线铜导线SPD接地端连接铜导线第一级开关型或限压型1625第二级限压型1016第三级限压型610第四级限压型46注：组合型SPD参照相应保护级别的截面积选择。4安装距离要求：开关型SPD与限压型SPD之间的线距应大于10m,限压 型SPD与限压型SPD之间的线距应大于5m；否则，应在线路上串接退耦器. 22信号系统信息系统除了遭受直击、传导雷以外。由于网络通信信息系统设备的工作电压较 低，系统浪涌的破坏效果因而被放大，感应雷的破坏性因而也变的更为突出。根 据国内外对雷击的研究，95%以上的雷击是发生在云对云的放电，而云对云的 放电时产生的巨大雷电磁脉冲辐射(LEMP)，对地面设备的影响则全部是通过感 应雷产生作用的。因此这部分的感应雷击灾害的发生几率较其他雷击灾害高很 多，对网络通信系统的雷击保护因此也显得突出和重要。由于防雷是一项系统工程，所以依据等电位连接的原则，应该将设备所有引出线 路对某一个基点作等电位连接，安装了电源防雷器的系统必须要配套信号系统的 雷击保护措施，才能真正起到系统的雷击保护效果。我们用下图描述电源防雷和 信息防雷缺一不可的因素：只有当A、B、C三点等电位时，图中的元件1, 2, 3才不会被击穿，当仅有AC之间的等电位连接时(即安装电源防 雷器)，AB或BC之间的元件1, 3可能会被击穿。因此信号控制系统的防雷 是必不可少的。监控系统防雷根据GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范中的具体要求 安全防范系统的防雷与接地应符合下列规定：1置于户外的摄像机信号控制线输出、输入端口应设置信号线路浪涌保护 方器。2主控机，分控机的信号控制线、通信线、各监控器的报警信号线，宜在 线路进出建筑物直击雷非防护区(LPZ0A )或直击雷防护区(LPZOB)与第一防护 区(LPZ1)交界处装设适配的线路浪涌保护器。3系统视频、控制信号线路及供电线路的浪涌保护器，应分别根据视频信 号线路、解码控制信号线路及摄像机供电线路的性能参数来选择。4系统户外的交流供电线路、视频信号线路、控制信号线路应有金属屏蔽 层并穿钢管埋地敷设，屏蔽层及钢管两端应接地，信号线路与供电线路应分开敷 设。5系统的接地宜采用共用接地。主机房应设置等电位连接网络，接地线不 得形成封闭回路，系统接地干线宜采用截面积不小于16mm2的多股铜芯绝缘 导线。前端摄像机的防雷对前端摄像机的电源防护需根据其具体的供电形式（AC220V； DC24V）选用 相应的电源防雷产品。具体措施：（1）在前端安装摄像头的立竿上，要用长50-60cm，直径10mm的圆钢，顶 端磨尖做防腐处理后，作为避雷针安装在立杆顶端上，用16mm2的多股铜绞 线作为引下线，在地下至少0.5米深度打入一根或数根40*40*4的镀锌角钢作 为接地体，接地电阻要小于10欧（最好小于4欧姆），接牢并做防腐处理。（2）带云台的摄像机安装使用ASP SV-3/24三合一防雷器，对电源、云台控制、 视频信号进行保护；不带云台的摄像机安装使用ASP SV-2/24的二合一防雷 器，对电源、视频信号进行保护。监控中心的信号防雷前端摄像头上的视频信号经同轴线缆传输至监控中心，监控中心通过控制线发出 控制信号对云台摄像机进行控制，因此，在对电源进行保护的基础上，对监控中 心的视频、控制信号端口也需进行防雷保护。多路视频进入端，安装使用ASP COAXB-TV/16S的可插拔模块16 口视频信 号浪涌保护器.1.云台控制线路，安装使用ASP SR-E24V/2S对云台控制信号线路做防雷保护监控系统线路浪涌保护器（SPD）的安装注意事项：1信号浪涌保护器（SPD）与被保护设备的间距不得超过1m,应尽可能的靠近 被保护设备。2. CoaxB-TV/S视频信号浪涌保护器和SR-E24V/2S云台控制信号浪涌保护器的接地线截面积不小于2.5mm2； XP系列机架式视频信号浪涌保护器的接地 线截面积不小于10mm2,接地线要就近直接与等电位带或接地体相连，不要接 在其他地方，且长度要尽量的短。机房防雷的共用接地接地网的构筑：埋于土壤中的人工垂直接地体采用2.5m长的40*40*4mm 的镀锌角钢；水平接地体采用40*4mm的镀锌扁钢；选择在建筑物基础钢筋地 网附近土壤条件较好的空地上，把2.5m长的40*40*4mm的镀锌角钢垂直 打入地下至少0.5米（角钢顶部距地面的距离），作为地网的垂直接地体；根 据需要，以间隔约2.5米的水平距离打入数根垂直接地体，然后在地面上开挖 沟槽，用40*4mm的镀锌扁钢沿沟槽把垂直接地体的镀锌角钢焊接起来，焊接 面积要大，焊接处要做防腐处理。在建筑物基础钢筋地网与另外构筑的接地网之间用40*4mm的镀锌扁钢焊接 起来，焊接长度至少要有1 Ocm，且要两面焊接，保证焊接面积。这样，构成 一个综合接地网，综合接地网的接地电阻必须要小于4欧姆（根据情况确定垂直 接地体的根数）。在综合接地网合适的地点用40*4mm的镀锌扁钢焊接引出接 地引线，方便防雷接地。当接地电阻达不到接地电阻的要求时，可以采用增加垂直接地体或增加降阻剂的 方式，或者两者兼而用之。土壤条件不好的地点，垂直接地体的埋设深度要加大；接地体应远离由于砖窑、 烟道等高温影响土壤电阻率升高的地方。附示意图防雷器、辅材清单序号产品规格单位数量备注1AM2-40/3 + NPE台1机房电源一级防雷2A6-42-0NS台1机房电源三级防雷3C0AXB-TV/16S台1视频信号防雷器4SR-E12/2S台1云台控制信号防雷器53P D型32A空气开关个16Sv-3/024台7三合一7Sv-2/024台4二合一8地网个11916 mm2多股铜绞线米20010外部防雷避雷针根1111套管米200