安防監控系統防雷保護設計淺談
一、 引言
隨(sui)著(zhu)平安監(jian)控系(xi)(xi)統在銀行、交通、小區、庫房管理(li)中的(de)疾(ji)速提高應(ying)用,監(jian)控系(xi)(xi)統設備因(yin)雷(lei)擊毀(hui)壞的(de)可能(neng)性(xing)就大(da)(da)大(da)(da)增加了。其(qi)結果可能(neng)會使整個監(jian)控系(xi)(xi)統運轉失靈,并形成難(nan)以估(gu)量的(de)經濟損失。
為了對(dui)平(ping)安監(jian)控(kong)(kong)系(xi)(xi)統采(cai)取有效的(de)(de)防(fang)(fang)雷維護(hu)措施,保證(zheng)監(jian)控(kong)(kong)系(xi)(xi)統正(zheng)常牢(lao)靠(kao)的(de)(de)運轉(zhuan),首先應明白監(jian)控(kong)(kong)系(xi)(xi)統遭受(shou)雷擊損傷的(de)(de)主(zhu)要緣(yuan)由以及雷電可(ke)能的(de)(de)侵(qin)入途徑(jing),特別是雷擊損壞較為嚴(yan)重的(de)(de)室外監(jian)控(kong)(kong)設(she)備(bei),在剖析其損壞緣(yuan)由的(de)(de)根底上(shang),正(zheng)確(que)選擇(ze)和運用(yong)監(jian)控(kong)(kong)系(xi)(xi)統設(she)備(bei)的(de)(de)防(fang)(fang)雷維護(hu)安裝,以及研討和討論信號、電源線(xian)路(lu)的(de)(de)布(bu)放、屏蔽(bi)及接中央式等(deng)。能夠使(shi)各(ge)安防(fang)(fang)工(gong)程公司,對(dui)進步監(jian)控(kong)(kong)系(xi)(xi)統的(de)(de)抗雷電才能,優(you)化系(xi)(xi)統的(de)(de)防(fang)(fang)雷程度(du)起到(dao)很好的(de)(de)作用(yong)。
二、 閉路監視系統的組成及雷害成因
1 、電視監控系(xi)統( Closed Circait Televisiow, 簡稱 CCTV ),普通由以下三局部組成:
前(qian)端(duan)局部:主要由黑白(彩色)攝像機(ji)、鏡(jing)頭(tou)、云臺、防護罩、支架等(deng)組成。
傳(chuan)輸局部:運用同軸(zhou)電纜、電線(xian)、多芯(xin)線(xian)采取架(jia)空、地(di)埋(mai)或沿墻(qiang)敷設等方式傳(chuan)輸視頻(pin)、音頻(pin)或控制信號等。
終端(duan)局部:主要由畫面(mian)分(fen)割器、監視器、控制設備等組成(cheng)(cheng)。 2 、 CCTV 系統雷害成(cheng)(cheng)因(yin)
直(zhi)擊(ji)雷:雷電直(zhi)接(jie)擊(ji)在(zai)露天的攝像機上形成(cheng)(cheng)設(she)備損壞;雷電直(zhi)接(jie)擊(ji)在(zai)架空線纜上形成(cheng)(cheng)線纜熔斷。
雷電波(bo)侵(qin)入(ru): CCTV 的電源線(xian)、信號傳(chuan)輸(shu)或(huo)進(jin)入(ru)監控室的金(jin)屬管線(xian)到(dao)雷擊或(huo)被雷電感應時,雷電波(bo)沿這些金(jin)屬導線(xian)侵(qin)入(ru)設(she)(she)備,形(xing)成(cheng)電位(wei)差使設(she)(she)備損壞(huai)。
雷(lei)(lei)(lei)(lei)電感(gan)(gan)應(ying)(ying):當雷(lei)(lei)(lei)(lei)擊避(bi)雷(lei)(lei)(lei)(lei)針時,在(zai)引下(xia)線四周會產(chan)生很(hen)強的(de)(de)瞬變電磁(ci)場。處在(zai)電磁(ci)場中(zhong)的(de)(de)監控設備(bei)和(he)傳(chuan)輸(shu)線路(lu)會感(gan)(gan)應(ying)(ying)出(chu)較大的(de)(de)電動(dong)勢。這(zhe)現(xian)象叫(jiao)電磁(ci)感(gan)(gan)應(ying)(ying)。當有帶電的(de)(de)雷(lei)(lei)(lei)(lei)云呈現(xian)時,在(zai)雷(lei)(lei)(lei)(lei)云下(xia)面(mian)的(de)(de)建筑物(wu)和(he)傳(chuan)輸(shu)線路(lu)上都會感(gan)(gan)應(ying)(ying)出(chu)與雷(lei)(lei)(lei)(lei)云相反的(de)(de)電荷(he)。這(zhe)種(zhong)感(gan)(gan)應(ying)(ying)電荷(he)在(zai)低(di)壓架空線路(lu)上可(ke)達 100kv ,信號(hao)線路(lu)上可(ke) 40 - 60kv 。這(zhe)種(zhong)現(xian)象叫(jiao)靜(jing)電感(gan)(gan)應(ying)(ying)。電磁(ci)感(gan)(gan)應(ying)(ying)和(he)靜(jing)電感(gan)(gan)應(ying)(ying)稱(cheng)為感(gan)(gan)應(ying)(ying)雷(lei)(lei)(lei)(lei),又(you)叫(jiao)二次雷(lei)(lei)(lei)(lei)。它對(dui)設備(bei)的(de)(de)損傷沒有直擊雷(lei)(lei)(lei)(lei)來(lai)的(de)(de)猛(meng)然,但它要比直擊雷(lei)(lei)(lei)(lei)發作(zuo)的(de)(de)機率大得(de)多(duo)。
三、 CCTV 系統的綜合防雷
1 、前端設備的防雷
前端設(she)(she)備(bei)有室(shi)外(wai)(wai)和室(shi)內裝置兩種狀(zhuang)況(kuang),裝置在室(shi)內的設(she)(she)備(bei)普通(tong)不會遭受直(zhi)擊(ji)雷擊(ji),但需思索避(bi)免(mian)雷電過電壓對(dui)設(she)(she)備(bei)的損(sun)害,而室(shi)外(wai)(wai)的設(she)(she)備(bei)則(ze)同時需思索避(bi)免(mian)直(zhi)擊(ji)雷擊(ji)。
前(qian)端設備如(ru)(ru)攝(she)像(xiang)頭應置于(yu)接(jie)閃器(qi)(避雷(lei)針(zhen)(zhen)或其它(ta)接(jie)閃導體)有(you)效(xiao)維(wei)護范(fan)圍之內。當攝(she)像(xiang)機獨立架(jia)設時,避雷(lei)針(zhen)(zhen)最好距攝(she)像(xiang)機 3 - 4 米的(de)間隔。如(ru)(ru)有(you)艱(jian)難避雷(lei)針(zhen)(zhen)也(ye)能(neng)夠架(jia)設在攝(she)像(xiang)機的(de)支撐桿上,引下線可直接(jie)應用金屬(shu)桿自(zi)身或選用Φ 8 的(de)鍍鋅圓(yuan)鋼。為避免電(dian)磁感(gan)應,沿桿引上攝(she)像(xiang)機的(de)電(dian)源線和信號線應穿金屬(shu)管(guan)屏(ping)蔽。
為(wei)避免雷電(dian)波沿線路侵入(ru)前端設(she)備(bei),應在(zai)設(she)備(bei)前的(de)每條線路上加裝適宜的(de)避雷器,如(ru)電(dian)源(yuan)線( 220V 或 DC12V )、視頻(pin)線、信號線和云臺控制線。
攝像(xiang)機的電(dian)(dian)源普通運(yun)用 AC220V 或(huo) DC12V 。攝像(xiang)機由直流(liu)(liu)變壓(ya)器(qi)供電(dian)(dian)的,單相電(dian)(dian)源避(bi)雷器(qi)應(ying)串(chuan)聯或(huo)并聯在直流(liu)(liu)變壓(ya)器(qi)前端(duan),如(ru)直流(liu)(liu)電(dian)(dian)源傳(chuan)輸間(jian)隔大于 15 米,則攝像(xiang)機端(duan)還應(ying)串(chuan)接低(di)壓(ya)直流(liu)(liu)避(bi)雷器(qi)。
信(xin)(xin)號(hao)線傳輸間隔(ge)長(chang),耐(nai)壓程度低,極易感(gan)應(ying)雷(lei)電(dian)(dian)(dian)流而損壞設備,為了將(jiang)雷(lei)電(dian)(dian)(dian)流從(cong)信(xin)(xin)號(hao)傳輸線傳導入地,信(xin)(xin)號(hao)過電(dian)(dian)(dian)壓維護(hu)器須(xu)快(kuai)速響應(ying),在設計(ji)信(xin)(xin)號(hao)傳輸線的(de)維護(hu)時必需(xu)思索信(xin)(xin)號(hao)的(de)傳輸速率、信(xin)(xin)號(hao)電(dian)(dian)(dian)平,啟動電(dian)(dian)(dian)壓以及雷(lei)電(dian)(dian)(dian)通量等參數。
室外的前端設備應有良(liang)好的接地,接地電阻小于(yu) 4 Ω,高(gao)土壤電阻率(lv)地域可放(fang)寬(kuan)至 <10 Ω。
2 、傳(chuan)輸線(xian)路的(de)防雷(lei)
CCTV 系統主要是傳輸信號(hao)線和電源線。室外(wai)攝像機的電源可(ke)從(cong)終端(duan)設(she)備處(chu)引(yin)入(ru),也可(ke)從(cong)監視點左近的電源引(yin)入(ru)。
控制信號傳輸線(xian)和報警信號傳輸線(xian)普通選用芯屏蔽軟線(xian),架設(或(huo)敷設)在前端與終端之間。
GB50198 - 1994 規則,傳輸局部的(de)線路(lu)(lu)在城市(shi)郊區(qu)、鄉村敷設時,可采用(yong)直埋敷設方式。當條(tiao)件不充許(xu)時,可采用(yong)通訊管道或(huo)架空方式,此時規則了傳輸線纜與(yu)其(qi)它線路(lu)(lu)其(qi)它線路(lu)(lu)其(qi)溝的(de)最小間距(見表(biao) 1 )和與(yu)其(qi)它線路(lu)(lu)共桿架設的(de)最小垂直間距(見表(biao) 2 )
表 1 電(dian)(dian)纜與其(qi)(qi)它(ta)線(xian)路(lu)共溝(隧道)的(de)最(zui)小間距( m )品(pin)種(zhong)最(zui)小間距 220V 交流電(dian)(dian)線(xian) 0.5 通訊(xun)電(dian)(dian)纜 0.1 表 2 電(dian)(dian)纜與其(qi)(qi)它(ta)線(xian)路(lu)共桿架設的(de)最(zui)小垂直間距( m )品(pin)種(zhong)最(zui)小垂直間距 1 — 10KV 電(dian)(dian)力線(xian) 2.51KV 以(yi)下(xia)電(dian)(dian)力線(xian) 1.5 播(bo)送線(xian) 1.0 通訊(xun)線(xian) 0.6
從防(fang)(fang)雷(lei)角看,直埋敷設方式防(fang)(fang)雷(lei)效果最(zui)佳,架空(kong)(kong)線(xian)(xian)最(zui)容易(yi)遭受雷(lei)擊(ji),并且毀壞(huai)性大,涉及范圍(wei)廣,為防(fang)(fang)止首尾端設備損壞(huai),架空(kong)(kong)線(xian)(xian)傳輸時(shi)應在(zai)每一電桿上做接(jie)(jie)地(di)處置,架空(kong)(kong)線(xian)(xian)纜的吊(diao)線(xian)(xian)和架空(kong)(kong)線(xian)(xian)纜線(xian)(xian)路中(zhong)的金屬(shu)管道均應接(jie)(jie)地(di)。中(zhong)間放大器輸入(ru)端的信號源和電源均應分別(bie)接(jie)(jie)入(ru)適宜的避雷(lei)器。
傳輸線埋(mai)(mai)地敷(fu)設并不(bu)能阻止(zhi)雷(lei)(lei)擊(ji)設備的(de)發(fa)作(zuo),大量的(de)事(shi)實顯現(xian),雷(lei)(lei)擊(ji)形成埋(mai)(mai)地線纜(lan)(lan)毛(mao)病,大約占總毛(mao)病的(de) 30 %左右,即(ji)便雷(lei)(lei)擊(ji)比(bi)擬遠(yuan)的(de)中央(yang),也依然會有(you)(you)(you)局部雷(lei)(lei)電流(liu)流(liu)入(ru)電纜(lan)(lan)。所以采(cai)用帶屏(ping)蔽層的(de)線纜(lan)(lan)或(huo)線纜(lan)(lan)穿鋼(gang)管埋(mai)(mai)地敷(fu)設,堅持鋼(gang)管的(de)電氣連通。對防(fang)護電磁(ci)干擾和電磁(ci)感應(ying)十分有(you)(you)(you)效(xiao),這主要是由于(yu)金屬管的(de)屏(ping)蔽作(zuo)用和雷(lei)(lei)電流(liu)的(de)集膚效(xiao)應(ying)。如電纜(lan)(lan)全程穿金屬管有(you)(you)(you)艱(jian)難時(shi),可在電纜(lan)(lan)進入(ru)終端和前端設備前穿金屬管埋(mai)(mai)地引入(ru),但埋(mai)(mai)地長度不(bu)得小于(yu) 15 米,在入(ru)戶端將(jiang)電纜(lan)(lan)金屬外皮、鋼(gang)管同防(fang)雷(lei)(lei)接地安裝相連。
3 、終端設備的防雷(lei)
在 CCTV 系統中,監控室的防雷(lei)(lei)最為重要(yao),應從直擊雷(lei)(lei)防護(hu)(hu)、雷(lei)(lei)電(dian)(dian)波侵入、等(deng)電(dian)(dian)位銜接(jie)和(he)電(dian)(dian)涌維(wei)護(hu)(hu)多方面停止(zhi)。
監控(kong)室所在建筑物應有防直(zhi)擊雷(lei)的(de)避(bi)雷(lei)針、避(bi)雷(lei)帶或避(bi)雷(lei)網(wang)。其防直(zhi)擊雷(lei)措施應契(qi)合 GB50057 - 94 中(zhong)有關直(zhi)擊雷(lei)維護的(de)規則(ze)。
進入監(jian)控室的各種(zhong)金(jin)屬管線應(ying)(ying)接到防感應(ying)(ying)雷(lei)的接地安(an)(an)裝(zhuang)上(shang)。架空(kong)電纜線直接引(yin)入時,在入戶處應(ying)(ying)加裝(zhuang)避雷(lei)器,并將線纜金(jin)屬外護層及自承鋼索接到接地安(an)(an)裝(zhuang)上(shang)。
監控室內應(ying)設(she)置一(yi)等電(dian)(dian)位銜(xian)(xian)接(jie)母(mu)線(xian)(或金屬板),該等電(dian)(dian)位銜(xian)(xian)接(jie)母(mu)線(xian)應(ying)與建筑物防雷(lei)接(jie)地、 PE 線(xian)、設(she)備維護(hu)地、防靜(jing)電(dian)(dian)地等銜(xian)(xian)接(jie)到一(yi)同避(bi)免風(feng)險的(de)電(dian)(dian)位差(cha)。各(ge)種電(dian)(dian)涌維護(hu)器(避(bi)雷(lei)器)的(de)接(jie)地線(xian)應(ying)以最(zui)直和(he)最(zui)短(duan)的(de)間(jian)隔與等電(dian)(dian)位銜(xian)(xian)接(jie)母(mu)排停止電(dian)(dian)氣(qi)銜(xian)(xian)接(jie)。
由于有 80 %雷(lei)擊高電位是從(cong)電源(yuan)(yuan)線侵入的,為保證設備(bei)平安,普通電源(yuan)(yuan)上應設置三級避雷(lei)維護。在(zai)視頻傳輸線、信(xin)號控(kong)制線,入侵報(bao)警信(xin)號線進入前端設備(bei)之前或(huo)進入中心控(kong)制臺前應加裝相應的避雷(lei)維護器。
良好的接(jie)地(di)是(shi)防雷中(zhong)至關重(zhong)要的一環。接(jie)地(di)電(dian)(dian)阻值(zhi)越(yue)小過(guo)電(dian)(dian)壓值(zhi)越(yue)低。監控中(zhong)心采(cai)用(yong)專用(yong)接(jie)地(di)安(an)裝時,其(qi)接(jie)地(di)電(dian)(dian)阻不得大(da)于(yu) 4 Ω。采(cai)用(yong)綜合(he)接(jie)地(di)網時,其(qi)接(jie)地(di)電(dian)(dian)阻不得大(da)于(yu) 1 Ω。
四、完畢語
雷(lei)電對(dui)平安監(jian)控系(xi)統的(de)損傷途徑是多方面的(de)。本文主(zhu)要對(dui)平安監(jian)控系(xi)統遭(zao)受雷(lei)擊損傷的(de)
主要大緣(yuan)由(you),以及可能的(de)侵(qin)入途徑(jing)作(zuo)了初(chu)步的(de)剖析(xi),同時對平安監(jian)控系統的(de)防(fang)(fang)雷維護技(ji)術停止(zhi)了相應的(de)引見。需求闡明的(de)是(shi)(shi)(shi),防(fang)(fang)雷維護是(shi)(shi)(shi)一(yi)個比擬復雜的(de)問題,對平安監(jian)控系統的(de)防(fang)(fang)雷維護設計不只取(qu)決于(yu)防(fang)(fang)雷安裝的(de)性能,更重要的(de)是(shi)(shi)(shi)在(zai)監(jian)控系統的(de)設計施工之前(qian),就要思索到(dao)監(jian)控系統所處的(de)天(tian)文環境,設計適宜的(de)線纜布放(fang)方式、屏(ping)蔽及接中央式。總之,防(fang)(fang)雷維護設計應綜合(he)思索,才干取(qu)得良好的(de)效果。
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