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1、监控系统如何防雷随着安全监控系统在银行、交通、码头、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。 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，尤其是雷击损坏较为严重的室外监控设备，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，以及研究和探讨信号、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等。可以使各安防工程公司，对提高监控系统的抗雷电能力，优化系统的防雷水平起到很好的作用。 二、 闭路监视系统的组成及雷
2、害成因 1、电视监控系统（Closed Circait Televisiow,简称CCTV），一般由以下三部分组成： 前端部分：主要由黑白（彩色）摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成。 传输部分：使用同轴电缆、电线、多芯线采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输视频、音频或控制信号等。 终端部分：主要由画面分割器、监视器、控制设备等组成。 2、 CCTV系统雷害成因 直击雷：雷电直接击在露天的摄像机上造成设备损坏；雷电直接击在架空线缆上造成线缆熔断。 雷电波侵入：CCTV的电源线、信号传输或进入监控室的金属管线到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线侵入设备，造成电位差使设备损坏。 雷电感应：当
3、雷击避雷针时，在引下线周围会产生很强的瞬变电磁场。处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势。这现象叫电磁感应。当有带电的雷云出现时，在雷云下面的建筑物和传输线路上都会感应出与雷云相反的电荷。这种感应电荷在低压架空线路上可达100kv，信号线路上可4060kv。这种现象叫静电感应。电磁感应和静电感应称为感应雷，又叫二次雷。它对设备的损害没有直击雷来的猛然，但它要比直击雷发生的机率大得多。 三、CCTV系统的综合防雷 1、前端设备的防雷 前端设备有室外和室内安装两种情况，安装在室内的设备一般不会遭受直击雷击，但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
4、端设备如摄像头应置于接闪器（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，避雷针最好距摄像机34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8的镀锌圆钢。为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。 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（220V或DC12V）、视频线、信号线和云台控制线。 摄像机的电源一般使用AC220V或DC12V。摄像机由直流变压器供电的，单相电源避雷器应串联或并联在直流变压器前端，如直流电源传输距离大于15米，则摄像机端还应串接低压直流避雷器。 信号线传
5、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信号的传输速率、信号电平，启动电压以及雷电通量等参数。 室外的前端设备应有良好的接地，接地电阻小于4，高土壤电阻率地区可放宽至 ;10。 2、传输线路的防雷 CCTV系统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芯屏蔽软线，架设（或敷设）在前端与终端之间。 GB501981994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
6、管道或架空方式，此时规定了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。 电缆与其它线路共沟（隧道）的最小间距（m）种类最小间距220V交流电线0.5通讯电缆0.1，电缆与其它线路共杆架设的最小垂直间距（m）种类最小垂直间距110KV电力线2.51KV以下电力线1.5广播线1.0通信线0.6从防雷角看，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。 传输线埋地敷设并不能阻止雷击设备
7、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。所以采用带屏蔽层的线缆或线缆穿钢管埋地敷设，保持钢管的电气连通。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。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。 3、终端设备的防雷 在CCTV系统中，监控室的防雷最为重要，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。 监控室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
8、击雷措施应符合GB5005794中有关直击雷保护的规定。 进入监控室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。 监控室内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。 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。在视频传输线、信号控制线，入侵报警信号线进入前端设备之前或进入中心控制台前应加装相应的避雷保护
9、器。 良好的接地是防雷中至关重要的一环。接地电阻值越小过电压值越低。监控中心采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4。采用综合接地网时，其接地电阻不得大于1。 四、方便可*的防雷方案-采用视频拓展器 北京视得清电子的专利产品视频拓展器，将它轻松的在设备上一接，不仅能完全防止雷电（感应雷）的危害，还有强大的抗视频干扰功能，以及线缆供电等功能。它是一个高集成化的综合性产品，它防雷的途径是： 1.当电压超出36伏时，线缆自动短接 2.当有感应雷电，电磁波侵入时，设备自动放电 这样能很好的保护监控设备和自身，并避免雷电所造成的危害。 五、结束语 雷电对安全监控系统的损害途径是多方面的。本文主要对安全监
10、控系统遭受雷击损害的主要大原因，以及可能的侵入途径作了初步的分析，同时对安全监控系统的防雷保护技术进行了相应的介绍。需要说明的是，防雷保护是一个比较复杂的问题，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。总之，防雷保护设计应综合考虑，才能获得良好的效果。视频监控系统设备的防雷电措施与安装 雷电是一种壮观而又令人恐怖的自然天气现象。这不仅在于它能发出划破长空的闪光和震耳欲聋的雷 雷电是一种壮观而又令人恐怖的自然天气现象。这不仅在于它能发出划破长空的闪光和震耳欲聋的雷鸣，更重要的
11、是它会对人类的生活和生产活动造成巨大的 影响。雷电威胁着人类生命安全，常使建筑、电力、电子、通信和航空、航天等诸多部门遭受严重破坏。随着高新技术的迅猛发展，由雷击引起的灾害事故正呈现上 升趋势。到目前为止，雷电作为一种强大自然力的爆发，尚无法有效地加以制止，人们力所能及的工作是设法限制雷击所造成的破坏作用，将雷击危害减小到尽可能 低的限度。长期以来，关于雷电防护的研究，一直是国内外电气与电磁兼容工作者共同关注的重要问题。 近年来，由于高层建筑的不断兴建和信息处理技术的日益普及，各种先进光电与电子设备(含视频监控系统)正广泛地配备于各类建筑物中。这些光电与 电子设备普遍存在着绝缘强度低、过电压和
12、过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点，一旦建筑物受到直接雷击或其附近区域发生雷击，雷电过电压、过电流和脉 冲电磁场会通过供电线、通信线、接收天线、金属管道和空间辐射等途径侵入建筑物内，从而威胁室内电子设备的正常工作和安全运行。若防护不当，这些雷害轻则 使光电与电子设备工作失灵，重则使光电与电子设备永久性损坏，严重时还可能造成人员伤亡。因此，除高度重视现代建筑防雷设计外，对视频监控系统工程设计者 来说，还须重视本系统设备的雷电防护问题。随着视频监控技术的广泛应用，采取切实有效的防雷保护措施已是完整监控方案的一个重要部分。总结在各大厦、路桥收费站和监狱等有效防雷实践，根 据IEC-TC/81的完
13、整防护体系，对雷电防护的环节分为以下几个方面：即分流(Dividing);传导(Conduction);均压 (Bonding);接地(Grounding);屏蔽(Shielding)。结合现代防雷技术，对大中型视频监控系统，一般从电源线路保护、信号线路保护和完善接地三个方面采取措施。本文从雷电过电压的基本特性入手，从 这三方面介绍视频监控系统设备的防雷电措施与安装。电过电压的基本特性与防雷电措施 雷电过电压的基本特性雷电通过被击物在其阻抗上产生压降(直接雷过电压)和雷电对设备附近的地面(或避雷针、线)放电时所引起的感应雷过电压，统称为雷电过电压或大 气过电压，这种来自大气层中的雷电是一种强烈
14、的电磁干扰源。产生雷电过电压的根源是特大雷电流，其特点是幅值极高，最大可达200kA以上。大多数低于 100kA，其波形多数为振荡衰减波，时间短。雷电流波形的上升沿非常陡直，T1波头时间为10s ，而下降沿相对缓慢，T2半值时间为350s(如图1所示)。建筑物遭受直接雷击时，雷电流将沿建筑物防雷系统中各引下线和接地体汇入大地，在此过程中，雷电流将在防雷系统中产生暂态高电位，这一暂态现象 称为暂态电位抬高。暂态电位的抬高往往会对一些进出屏蔽室的电源线或信号线等线路发生反击，如图2所示。在发生直接雷击时，雷电流流过屏蔽室接地连线的寄生电感和 接地电阻后，将产生很高的暂态压降，使屏蔽室的暂态电位被举
15、高，而来自远处的信号线此时尚处于零电位，则在小孔处，屏蔽体与信号线之间将出现很高的电压。 这一高电压很容易将两者间气隙击穿，使信号线上也带上高电位，该电位将会直接损坏室内的电子设备，它也将沿信号线传输到远处线路终端，侵害终端处的电子设 备。暂态电位的抬高还会在邻近未受雷击的建筑物内引起反击，雷电流将通过建筑物的防雷系统引下线和接地连线与供水管道等进入各建筑物的接地体，使各 建筑物的暂态地电位都抬高，于是在没有采取暂态过电压保护措施的建筑物中，带高电位的地线将会对其附近的电源线和通讯线发生反击，使得与这些线路相连接的 电气或电子设备受到暂态高电位的损害。现代建筑物中，大量布设各种导体线路，如电源
16、线、电视电缆、数据通信线和供水及供热金属管道等。由于这些线路网络结构布局错综复杂，会在建筑物内 部不同空间位置构成许多回路。由于这些回路的存在，使建筑物内电子设备遭受雷电危害的机会大大增加，因此需要足够重视。 当建筑物遭受直接雷击或建筑物附近发生雷击时，在建筑物防雷系统中流过的暂态电流或雷电放电通道中的雷电流将在建筑物内部空间产生脉冲暂态磁 场，这种快速变化的磁场交链这些回路后，将在回路中感应出暂态过电压，危及与这些回路相端接的电子设备。据国外资料介绍，在一些建筑物稠密的城市区域，由于各种供电、通信和信号线路等网络盘根错节，雷电放电可以对距离雷击点1公里范围内的电子系统 产生电磁感应作用，影响
17、系统的安全可靠运行。由雷击引起的暂态过程中，暂态高电位或过电压常通过信号或电源等线路耦合或转移到电子设备，造成电子设备损坏。防雷技术措施雷电过电压对信息系统(含视频监控系统)的危害是很大的。为了确保信息系统和人身的安全，对雷电过电压必须采取相应的防雷技术保护措施。防雷技术是一项系统工程，从电力网高压线路开始，到信息系统直流入口端，除电源系统自身的防雷措施应相互协调外，还应与建筑物防雷、信息系统的 防雷、接地设计等相互配合，同时还要兼顾信息系统的电磁兼容的要求。对信息系统最大的潜在危害是直接雷和感应雷，几年来采取了多种措施以保护信息系统免受 雷电的干扰和破坏，越来越多的工程采用避雷器以实现有效的
18、电磁兼容保护方案。总之，对雷电过电压抑制必须严格按照有关规程进行综合考虑，采取“整体防御、 层层设防、多级保护”，从而组成一个有效的防雷系统。只有这样，才能达到良好的保护效果。防雷技术措施包括建筑物外部防雷和建筑物内部防雷。1、建筑物外部防雷技术措施该技术措施是在建筑物上安装避雷针、避雷带(线)、消雷器、引下线和接地系统等，以防直接雷。2、建筑物内部防雷技术措施据统计，80%的雷击事故是由于感应雷(间接雷)或雷电侵入建筑物内而引起的。内部防雷技术措施可以抑制和吸收感应雷的干扰。该技术措施有：等 电位连接、屏蔽、合理布线、接地、滤波器、避雷器等。 电源系统防雷经过防雷分区后，电源线分为三级保护。
19、第一级电源防雷第一级电源防雷的作用是防止直接雷击和强的感应雷。选择第一级电源防雷器，可以采用间隙放电类型的大容量避雷器，一般要求雷电通流容量大于 60kA(10/350测试波形)，具备阻燃特性，在变态器低压侧(配电框)的每一条L、N线对地并联安装，可采用德国DEHN的总电源避雷器 DEHNport，或一些性能较高的组合型避雷器箱，如威雷宝RAINBOW系列避雷器的ROWER-FR防雷箱。对于TN系统和TT系统，避雷器的配置 和安装线路也有所区别(安装线路图如图3所示)。第二级电源防雷第二级电源防雷的作用是防护局部感应雷击和开关浪涌。对应于第一级防雷器，第二级电源防护的特点是响应速度快(达到25
20、ns的器件级)和低的残 压。经过第二级避雷器以后，线路感应雷电流部分反射和入地，残压应降低至1000V数量级，对监控中心机房或分布有监控器材的楼层，已经不具备大的破坏 性。监控中心机房和各露天分散的监控点属于第二级避雷重点防护位置，应确保其在雷雨季节的安全，选用单线模块型避雷器单元，可根据线路情况灵活配置 避雷器的型号、数量，使防雷效果和投资兼顾。常用的模块有德国DEHN的DEHNguard、威雷宝的POWER-MA型模块避雷器，电压保护级别在 5kA(8/20测试波形)时一般不超过1.25kV ，雷电通流量最大可达40kA。当第一级与第二级之间的线距较近时，应采取适当的退耦器件，以使各级避雷
21、器的能量配合与响应速度等达到匹配。第三级电源防雷其作用是精细保护重要设备。当设备机房有需要精细保护的重要设备时，可以考虑为这些抗过压能力较弱的敏感电子设备增加第三级精细防护，可以进一 步将可能到达设备端的尖峰电压衰减，同时滤除电噪声。此级可供选用的防雷器种类很多，典型的有DEHN的DEHNrail系列低压避雷器。有的质量较好的 防雷专用插座也具备第三级的防雷效能，应视其测试参数和实际的高低压工艺性能灵活选用。总之，在电源输入端一定要加装电源避雷器，因为雷电冲击波能量很容易从供电线路侵入并损坏电源设备，甚至进而损坏整个设备或系统。对雷害事故分 析也表明在雷害事故中约70%-80%是从供电线路进入
22、的，所以电源线路防雷是电子设备乃至整个系统防雷的最重要环节。信号系统防雷 监控系统的低压信号分布较广，一般应当对不同的信号线路配置相应的避雷器。大量的视频信号线路是防护的重点，而低电压的线路(如云台控制线、编 解码器信号线、低压电源线路)一般内阻较低，应采用低压快速响应类型的氧化锌避雷器或半导体多路控制线路避雷器即可。这里主要介绍视频线路避雷器的使用。国内流行的视频避雷器大多采用粗细保护合二为一的类型。对于各种模拟信号摄像机来说，75BNC接头的避雷器是最安全方便的选择。暴露在户外 的摄像机，最易遭受信号线路的感应雷击损坏。安装于摄像机视频输出端口的BNC接口避雷器采用ps(10-12秒)级别
23、响应速度的耐冲击器件，可以将端口 的感应残余电压降低到几十伏，冲击波能量衰减至较低的水平。威雷宝视频专用避雷器RB/BNC-VIDEO(见表1)体积小巧(602626mm)，可灵活安装于防尘罩内，且在较高的工作频率下对信号影响极小。当应用于保护系统控制部分如图像矩阵、分割器等多路信号集中的情况时，需将多路避雷 器组合使用，达到方便布线和真正有效地防雷。RB/BNC-VIDEOa/b/c是针对保护视频传输系统和电视监控系统设计的，它采用BNC连接方式，适用于与摄像头、视频图像分配、切 换、画面分割、录象机、监视器等视频设备的连接(如图4所示)。有G标志的是保护器的接地连接，应使其可靠接地，方可保
24、证其防雷效果。RB/BNC-VIDEO4/8/24分别是4路、8路、24路视频信号避雷器，它是在RB/BNC-VIDEO6基础上，使多路信号保护整合 而成，方便多路信号集中的视频设备使用。每个终端解码器与矩阵主机的连线上串连信号避雷器，特别使用室外终端解码器时，须采用避雷器，加装避雷器时每路要 加装二个，分别靠近主机和解码器处。在使用室外摄像机时，在每个室外摄像机与矩阵主机的视频线上串接电视摄像头避雷器，在靠近矩阵主机和靠近摄像机的地方分别安装一个避雷器。对于多媒体计算机与控制键盘，考虑与主机的距离不太远可不加装避雷器，但若它们与主机的距离较远，则应加装避雷器保护。安装注意的是：接地传导体必须
25、与用电器外壳地端连接，避雷器接地连接线(有G标志)在保证可靠接地时，应尽可能缩短其接线长度;信号保护接地与 雷击引下线接地系统相互独立，则安装本产品无需改变原系统接地布置方式(一点接地);有G标志的黑色引线与保护地可靠连接，然后将避雷器的“IN”端与信 号传输线连接，“OUT”端与需要保护的设备连接即可发挥其保护作用。公共天线系统及其设备接收都是室外感应雷电脉冲串入设备的主要途径。TV-F是公用天线系统干线型避雷器，带F接头和转接线;RB/TV-RF 是家用型电视接收天线插座用，有RF接头和转接线，直接安装于电视机信号输入端即可(如图4所示)。线路屏蔽和外部防雷接地系统 关于线路屏蔽和防雷接地
26、应遵循下列几个要点进行： 从最佳防雷效果的角度来讲，所有信号线路最好能套金属线槽、线管，并将屏蔽线槽良好接地;监控系统整个布线范围应处于该系统所在位置避雷针的保护范围内。如果有较分散的摄像机可能受到直接雷击，应当首先对其防直接雷击系统进行改造完善后，再进 一步对其实施防感应雷方案;监控系统接地一般采用联合接地方式，即将各种地线(防雷地、交流工作地、避雷器保护地等)连接到同一地网上，以防止各种可能的地电位反击。如果有条件设置 专用保护接地，能进一步防止交流工频干扰，但一定要将专用接地和防雷接地之间设置间隙型共地连接器; 接地电阻越小越好，一般要求小于4。结语由上看出，虽雷电尚无法有效地加以制止，
27、但针对它造成危害的途径，根据IEC-TC/81的完整防护体系，对雷电防护的环节可采用分流、传导、 均压、接地、屏蔽的方法。结合现代防雷技术，对于大中型视频监控系统，可从电源线路保护、信号线路保护和完善接地等方面采取措施，即可限制雷击所造成的破 坏作用，将雷击的危害减小到尽可能低的限度，从而保障安防视频监控系统能稳定可靠地运行。对电子设备防雷击有关问题-看法 对电子系统及电子设备的防雷看法由于电子信息设备是集电脑技术与集成微电子技术的产品，它的信号电压只有510伏，这种产品的电磁兼容能力较差，很容易感受脉冲过电压的袭击，它受雷击的概率又比较高，受雷电损坏的可能性就大。但是，电子信息系统是由信号采
28、集、传输、存储、检索等多环节组成。鉴于系统环节多、接口多、线路长等原因，给雷电的耦合提供了条件。系统的电源进线接口，信号输入输出接口，接口的线路较长等是感应脉冲过电压容易侵人的原因，也是过电压波侵入的主要通道。基于以上原因。电子系统及电子设备的防雷保护重点是感应雷。防雷的方法和措施，是按照现行的防雷规范规定的各个防雷分区的交界处安装SPD设备。将整个系统的雷电防护看成是一个系统工程，综合考虑，全方位保护，力求将雷击灾害降低到最低。为此，规范里阐述了三级网络防雷概念。在线路上三级网络防护是逐步减少瞬态浪涌电流幅值的。最后一级将浪涌过电压限制在设备能安全承受的范围内。一般元件可承受两倍其额定电压以上之瞬间电压，约700V左右的峰值过电压。700V的耐压值在欧洲防雷方面被广泛引用。当然，浪涌电压被限制得越低，则设备越安全。因此，我们在工程设计时分别将第一级SPD尽量靠近建筑物的电源进线处，第二、三级SPD尽量靠近被保护设备。第一级过电压限制在15-18kV，第二级将残压限制在0912kV，第三级将残压限制在040TkV。通过这三级限压和对浪涌电流的泄放，最后加载到设备上的过电压通常都不会对设备和系统产生影响。现在防雷防电磁脉冲的保护器件还比较贵，技术性能都有差别，有些防雷产品通过保险只是为了促销，设计者不能盲目地认为是可靠的产品，而应按防雷规范的要求进行设计。