防雷接地在监控系统中应用

摘 要：初夏雷雨交际，城市建筑雷电频发区，雷电情况十分复杂，防雷任务非常艰巨。因此电子设备在启动、运行过程中必须具备不引燃周围物品的性能，必须严格遵守相应的国家标准和有关规定。结合工程的情况，应从防直击雷和感应雷这两方面实施防雷措施。

关键词：防雷措施； 监控系统

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1006-3315（2014）03-176-002

1．概述

初夏雷雨交际，城市建筑雷电频发区，雷电情况十分复杂，防雷任务非常艰巨。虽然建筑物设置了避雷针，这在一定程度上能避免雷电直击的危害，但是对于由于电磁感应和静电感应引起的损害基本无能为力，值得提出的是，当受热、摩擦、振动、曝晒、静电、火花等因素作用时，极易发生事故。因此电子设备在启动、运行过程中必须具备不引燃周围物品的性能，必须严格遵守相应的国家标准和有关规定。结合工程的情况，应从防直击雷和感应雷这两方面实施防雷措施。

1．1直击雷

施工时采用接地电阻测试仪全面检测前端摄像机所在立杆已有防直击雷措施，避雷针和提供的接地点的防雷接地电阻是否达到≤4Ω的要求。在室外的高速球和摄像机安装位置高于立杆或建筑物的各安装一支小型避雷针，并做好接地，在空旷地采用就近单点接地防雷处理，在每台需接地的摄像机立杆基础制作时，在坑内将Φ40MM，长2.5米的镀锌钢管（钢筋）打入地下，坑内适量撒盐，以降低接地电阻，保证其接地电阻≤4Ω，镀锌钢管（角钢）用扁钢将其和防雷器接地段或者摄像机立杆的砼基础地脚螺栓相连。所有相关接点必须保证良好接触。或者摄像机立杆的砼基础地脚螺栓相连。摄像机防护罩的外壳接地，与电源部分整体充分接地，形成等电位连接。

1．2感应雷

所谓感应雷主要分为两种：一种是雷云对电源电缆产生等电荷量的静电感应，随着雷云的扩展，电缆线上逐渐感应出大量异性电荷。当雷云放电后，电缆内聚集的感应电荷在线路上产生瞬间浪涌（过电压），并沿着电缆进入机房击坏通讯设备。另一种是雷云放电时产生巨大的交变磁场（例如大厦避雷针接到直击雷后，通过钢筋下泄中），使其附近的电缆内产生感应过电压，这种微秒至毫秒级的浪涌电压速度快、幅值高，很容易造成电子设备的损坏。特别是目前大规模集成电路的不断微小化，元器件能承受的冲击能量也越来越小。这也从另一方面说明，为什么近年来雷害情况远比电子管、晶体管时代严重得多。雷电直接击中电力电缆也是电源产生浪涌的一种原因。直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，而感应雷则不论雷云对地闪击或者雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。此外直击雷一次只能袭击一个小范围的目标，而一次雷闪击都可以在较大的范围内多个小局部同时产生感应雷过电压现象，并且这种感应高压可以通过电力线、电话线等传输到很远，至使雷害范围扩大。

预防以上两种雷击损害除采用传统的接地线以外，还需使用防雷效果更佳的防雷器。对于室外球机前端设备取电地点配电箱内再安装一套电源、视频、控制信号三合一的防雷保护器作为保护；对于室外监控前端设备取电地点配电箱内再安装一套电源、视频二合一的防雷保护器作为保护。二合一/三合一防雷器直接串联在保护设备与线路中，防雷器需做好接地保护。防雷器的输入端(IN)与信号通道相连，输出端(OUT)与被保护设备相连，并紧靠被保护设备安装，不能接反。把防雷器的接地线与防雷系统接地排可靠连接，接线越短越好，最长不能超过1m。防雷器安装好后无需特别维护。当系统工作出现故障怀疑防雷器有问题时，可拆除防雷器后再检查，若还原到使用前的状态后系统恢复正常，则说明防雷器已经损坏，应立即更换。

2．系统防雷措施

对于弱电系统，电缆的芯线截面要求不得低于规定，所有电缆须套穿金属管，钢管之间、钢管与附件、钢管与电气设备引入装置的连接应采用螺纹连接，防松动，使用活接头连接，电气设备须专门接地。

闪电是电流源，要控制雷电能量的泄放与转换。

*外部保护：将绝大部分雷电流直接引入地下泄散；

*内部保护及过电压保护：阻塞沿电源线或数据线、信号线引入的侵入波危害设备；

*过电压保护：限制被保护设备上雷电过电压幅值；

*以上三道防线相互配合，各尽其职，缺一不可。

根据监控系统的结构分析，以及雷电可能的侵入途径，采取以下防雷解决方案。

2.1前端设备的防雷

*前端设备有室外和室内安装两种情况，安装在室内的设备需考虑防止雷电过电压对设备的侵害，而室外的设备则同时需考虑防止直击雷击；

*前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其他接闪导体）有效保护范围之内。当摄像机独立立杆架设时，原则上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。如有困难，避雷针也可以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选用镀锌扁钢；

*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，应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。

2.2传输线路的防雷

*系统中的线路主要是传输信号线和电源线。室外摄像机的电源从终端电源设备处引入；

*传输链路较长的情况下，数据传输尽可能使用光纤，光纤使用镀锌钢管穿管，埋地敷设，保持钢管的电气连通，对防护电磁干扰和电磁感应非常有效。

2.3终端设备的防雷

*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；

*对入室光缆的外层屏蔽进行合理接地。

2.4监控机房防雷保护

采用等电位接地，监控机房接地网接地，电阻要小于4欧姆。在建筑物的总配电上安装第一级电源防雷器，作为整个建筑物的第一级电源防雷保护。

在机房配电上安装第二级电源防雷器，作为机房设备的第二级电源防雷保护。

在UPS电源前端安装第三级防雷器，保护UPS和其以后的设备，并采用防雷插座。

防静电接地板接地应接入接地盒（等电位盒），现场没有等电位盒，若直接到铜排上，可能影响系统电阻值，现场铜排上预留接入孔及固定螺丝，施工单位安装等电位盒或在铜排上做好预留接地点。

防静电地板接地应单独接入接地系统，尽量避免与众多生产设备共同使用同一接地系统，防止设备自身电荷过大及电量泄漏，导致对所生产产品的危害，也有助于产品残损率及不良率的降低。

2.5壁装摄像机

设置保护接地和全套防雷装置。（见图1）

图1防雷设计原理图

2.6柱装摄像机

设置保护接地和全套防雷装置，设置避雷针和防雷接地。（见图2）

图2 防雷设计原理图

2.7系统接地

监控系统的防雷接地应与系统的交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置，接地电阻不得大于1Ω。

3．总结

综合以上各因素，在实施工艺上注重防雷各环节所造成的危害，将最有效防范雷电对监控系统设备的危害。