監(jiān)控系統(tǒng)的防雷設(shè)計
隨著監(jiān)控系統(tǒng)的迅速普及應(yīng)用,監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備因雷擊破壞的可能性就大大增加了。其后果可能會使整個監(jiān)控系統(tǒng)運行失靈,并造成難以估計的經(jīng)濟損失。為了對 安全監(jiān)控系統(tǒng)采取有效的防雷保護措施,保障監(jiān)控系統(tǒng)正??煽康倪\行,首先應(yīng)明確監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的主要原因以及雷電可能的侵入途徑,尤其是雷擊損壞較 為嚴重的室外監(jiān)控設(shè)備,在分析其損壞原因的基礎(chǔ)上,正確選擇和使用監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的防雷保護裝置,以及研究和探討信號、電源線路的布放、屏蔽及接地方式等。 可以提高監(jiān)控系統(tǒng)的抗雷電能力,優(yōu)化系統(tǒng)的防雷水平起到很好的作用。
監(jiān)控系統(tǒng)一般都由前端部分、傳輸部分、終端部分組成。它們之間通過使用同軸電纜、電線、多芯線采取架空、地埋或沿墻敷設(shè)等方式傳輸視頻、音頻或控制信號等
雷擊的形成
直擊雷:雷電直接擊在露天的攝像機上造成設(shè)備損壞;雷電直接擊在架空線纜上造成線纜熔斷。
雷電波侵入:CCTV的電源線、信號傳輸或進入監(jiān)控室的金屬管線到雷擊或被雷電感應(yīng)時,雷電波沿這些金屬導(dǎo)線侵入設(shè)備,造成電位差使設(shè)備損壞。
雷電感應(yīng):當(dāng)雷擊避雷針時,在引下線周圍會產(chǎn)生很強的瞬變電磁場。處在電磁場中的監(jiān)控設(shè)備和傳輸線路會感應(yīng)出較大的電動勢。這現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。當(dāng)有帶電 的雷云出現(xiàn)時,在雷云下面的建筑物和傳輸線路上都會感應(yīng)出與雷云相反的電荷。這種感應(yīng)電荷在低壓架空線路上可達100kv,信號線路上可40-60kv。 這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)稱為感應(yīng)雷,又叫二次雷。它對設(shè)備的損害沒有直擊雷來的猛然,但它要比直擊雷發(fā)生的機率大得多。
CCTV系統(tǒng)的綜合防雷
1、前端設(shè)備的防雷
前端設(shè)備有室外和室內(nèi)安裝兩種情況,安裝在室內(nèi)的設(shè)備一般不會遭受直擊雷擊,但需考慮防止雷電過電壓對設(shè)備的侵害,而室外的設(shè)備則同時需考慮防止直擊雷擊。
前端設(shè)備如攝像頭應(yīng)置于接閃器(避雷針或其它接閃導(dǎo)體)有效保護范圍之內(nèi)。當(dāng)攝像機獨立架設(shè)時,避雷針最好距攝像機3-4米的距離。如有困難避雷針也可 以架設(shè)在攝像機的支撐桿上,引下線可直接利用金屬桿本身或選用Φ 8的鍍鋅圓鋼。為防止電磁感應(yīng),沿桿引上攝像機的電源線和信號線應(yīng)穿金屬管屏蔽。為防止雷電波沿線路侵入前端設(shè)備,應(yīng)在設(shè)備前的每條線路上加裝合適的避雷 器,如電源線(220V或DC12V)、視頻線、信號線和云臺控制線。
攝像機的電源一般使用AC220V或DC12V。攝像機由直流變壓器供電的,單相電源避雷器應(yīng)串聯(lián)或并聯(lián)在直流變壓器前端,如直流電源傳輸距離大于15米,則攝像機端還應(yīng)串接低壓直流避雷器。
信號線傳輸距離長,耐壓水平低,極易感應(yīng)雷電流而損壞設(shè)備,為了將雷電流從信號傳輸線傳導(dǎo)入地,信號過電壓保護器須快速響應(yīng),在設(shè)計信號傳輸線的保護時 必須考慮信號的傳輸速率、信號電平,啟動電壓以及雷電通量等參數(shù)。室外的前端設(shè)備應(yīng)有良好的接地,接地電阻小于4Ω,高土壤電阻率地區(qū)可放寬至 <10Ω。
2、傳輸線路的防雷
CCTV系統(tǒng)主要是傳輸信號線和電源線。室外攝像機的電源可從終端設(shè)備處引入,也可從監(jiān)視點附近的電源引入。
控制信號傳輸線和報警信號傳輸線一般選用芯屏蔽軟線,架設(shè)(或敷設(shè))在前端與終端之間。Gb50198-1994規(guī)定,傳輸部分的線路在城市郊區(qū)、鄉(xiāng)村敷設(shè)時,可采用直埋敷設(shè)方式。當(dāng)條件不充許時,可采用通信管道或架空方式。
從防雷角看,直埋敷設(shè)方式防雷效果最佳,架空線最容易遭受雷擊,并且破壞性大,波及范圍廣,為避免首尾端設(shè)備損壞,架空線傳輸時應(yīng)在每一電桿上做接地處 理,架空線纜的吊線和架空線纜線路中的金屬管道均應(yīng)接地。中間放大器輸入端的信號源和電源均應(yīng)分別接入合適的避雷器。傳輸線埋地敷設(shè)并不能阻止雷擊設(shè)備的 發(fā)生,大量的事實顯示,雷擊造成埋地線纜故障,大約占總故障的30%左右,即使雷擊比較遠的地方,也仍然會有部分雷電流流入電纜。所以采用帶屏蔽層的線纜 或線纜穿鋼管埋地敷設(shè),保持鋼管的電氣連通。對防護電磁干擾和電磁感應(yīng)非常有效,這主要是由于金屬管的屏蔽作用和雷電流的集膚效應(yīng)。如電纜全程穿金屬管有 困難時,可在電纜進入終端和前端設(shè)備前穿金屬管埋地引入,但埋地長度不得小于15米,在入戶端將電纜金屬外皮、鋼管同防雷接地裝置相連。
3、終端設(shè)備的防雷
在CCTV系統(tǒng)中,監(jiān)控室的防雷最為重要,應(yīng)從直擊雷防護、雷電波侵入、等電位連接和電涌保護多方面進行。監(jiān)控室所在建筑物應(yīng)有防直擊雷的避雷針、避雷 帶或避雷網(wǎng)。其防直擊雷措施應(yīng)符合GB50057-94中有關(guān)直擊雷保護的規(guī)定。進入監(jiān)控室的各種金屬管線應(yīng)接到防感應(yīng)雷的接地裝置上。架空電纜線直接引 入時,在入戶處應(yīng)加裝避雷器,并將線纜金屬外護層及自承鋼索接到接地裝置上。
監(jiān)控室內(nèi)應(yīng)設(shè)置一等電位連接母線(或金屬板),該等電位連接母 線應(yīng)與建筑物防雷接地、PE線、設(shè)備保護地、防靜電地等連接到一起防止危險的電位差。各種電涌保護器(避雷器)的接地線應(yīng)以最直和最短的距離與等電位連接 母排進行電氣連接。由于有80%雷擊高電位是從電源線侵入的,為保證設(shè)備安全,一般電源上應(yīng)設(shè)置三級避雷保護。在視頻傳輸線、信號控制線,入侵報警信號線 進入前端設(shè)備之前或進入中心控制臺前應(yīng)加裝相應(yīng)的避雷保護器。良好的接地是防雷中至關(guān)重要的一環(huán)。接地電阻值越小過電壓值越低。監(jiān)控中心采用專用接地裝置 時,其接地電阻不得大于4Ω。采用綜合接地網(wǎng)時,其接地電阻不得大于1Ω。