城乡道路监控系统防雷设计方案.docx

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城乡道路监控系统防雷设计方案

城乡道路监控系统防雷设计方案

一、监控系统说明

城乡道路监控系统（CCTV）的防雷保护比较复杂，首先需要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，以及研究和探讨信号、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等，方可以正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置。

1-1、监控系统的组成：

A、视频监控系统防雷本身包括了：

1电源防雷部分

2视频防雷部分

3通信防雷部分（包括网络防雷）

B、视频监控系统设备一般由以下三部分组成：

1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。

2传输部分。

使用同轴电缆、电线、网络双绞线、光纤、无线网等，采取架空、地埋或沿墙敷设方式传输视频、音频或控制信号等。

3终端部分。

主要由视频分配器、矩阵、硬盘刻录机、画面分割器、监视器、控制设备等组成。

C、监控系统的传输方式：

1同轴电缆。

2光纤

3网络线

4无线网

5双绞线

1-2、雷电对电子设备损害途径：

雷电对电气设备的影响，主要由以下四个方面造成：

①直击雷；②传导雷；③感应雷；④开关过电压。

二、设计说明

城乡道路监控系统防雷方案包括外部防雷和内部防雷两个方面:

1、外部防雷包括避雷针、引下线、接地极等等，其主要的功能是为了确保摄像机本体免受直击雷的侵袭，将可能击中摄像机的雷电通过避雷针、引下线等，泄放入大地。

2、 内部防雷系统是为保护建筑物内部的设备以及人员的安全而设置的。

通过在需要保护设备的前端安装合适的避雷器，使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体。

将可能进入的雷电流阻拦在外，将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地，确保后接设备的安全。

避雷带、引下线和接地等构成的外部防雷系统，主要是为了保护摄像枪本体免受雷击引起的火灾事故及人身安全事故，而内部防雷系统则是防止感应雷和其他形式的过电压侵入设备造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。

雷电对电气设备的影响，主要由以下四个方面造成：

①直击雷；②传导雷；③感应雷；④开关过电压。

直击雷：

雷电直接击中建筑物，雷电的不到50%的能量将会从引下线等外部避雷设施泄放到大地，其中接近40%的能量将通过建筑物的供电系统分流，其中5%左右的能量通过建筑物的通信网络线缆分流，其余的雷击能量通建筑物的其他金属管道、缆线分流。

这里的能量分配比例会随着建筑物内的布线状况和管线结构而变化。

直击雷波形为10/350us。

传导雷（雷电波侵入）：

在更大的范围内（几公里甚至几十公里），雷电击中电力或信息通讯线路，然后沿着传输线路侵入设备。

其中地电位反击也是传导雷中的一种：

雷电击中附近建筑物或附近其他物体、地面，导致地电压升高，并在周围形成巨大的跨步电压。

雷电可能通过接地系统或建筑物间的线路入侵雷电延建筑物内部设备形成地电位反击。

感应雷（雷电波感应）：

在周围1000公尺左右范围内（有资料为500公尺或1500公尺，距离应随着雷击大小和屏蔽措施而变化）。

发生雷击时，LEMP在上述有效范围内，在所有的导体上产生足够强度的感应浪涌。

因此分布于建筑物内外的各种电力、信息线路将会感应雷电而对设备造成危害。

随着现代高科技的发展，精密仪器，通讯设备，数据网络的应用越来越广泛，因而感应雷造成的雷击事故也越来越多，除直接造成了巨大的经济损失外，因重要设备损坏使系统网络陷入瘫痪后造成间接的损失更是惊人。

传导雷

地电位反击

三、设计方案

（一）、引用标准

1、GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》

2、YD/T5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》

3、GB50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000）

4、GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（2004）

5、GB50174-93《电子计算机机房设计规范》

6、GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

7、JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》

8、《计算机信息系统防雷保安器》GA173-1998

9、IEC6I312《雷电电磁脉冲的防护》

10、GB50348《安全防范工程技术规范》

（二）、监控系统综合防雷措施：

A、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接雷击，但需考虑防止雷电过电压对设备的侵害，比如安装在地下停车场等的摄像机等。

而室外的设备则同时需考虑防止直击雷和感应雷。

前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。

为了施工方便避雷针一般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Φ8的镀锌圆钢或35mm2铜导线，此时应注意依据GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》第2章、第节、供电、接地与安全防护、第条的要求，系统采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Ω。

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DC24V）、视频线、信号线和云台控制线。

这样做比较麻烦，问题比较多，且要受安装空间的限制，因此可以选择“三合一”或者“二合一”的监控摄像机多功能电涌保护器。

比如：

SV-3/220、SV-3/024、SV-2/220、SV-2/024等。

B、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。

GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》的规定，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，当条件不允许时，可采用通信管道或架空方式。

采用通信管道或架空方式时，应注意传输线缆与其它线路的最小间距和与其它线路共杆架设的最小垂直间距。

比如与220V交流配电线的最小间距为米，与通讯电缆的最小间距为米，与1～10KV电力线的最小垂直间距为米，与1KV以下电力线的最小垂直间距为米，与广播线的最小垂直间距为米，与通信线的最小垂直间距为米等等。

直埋敷设方式防雷效果较好，而架空线比较容易感应雷击。

为避免首尾端设备损坏，在使用架空线传输时，应在每一支撑杆上做接地处理，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。

如SR-E24V/2S、SR-E24V/4S；CoaxN-CATV/S、CoaxB-TV/S等。

传输线埋地敷设也并不能完全阻止雷击设备的发生，统计数据显示雷击造成埋地电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。

C、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，防直击雷措施应符合GB50057-94《建筑物防雷设计规范》的规定。

进入监控室的各种金属管线应接到共用的接地装置上，易采用一点法接地。

按照YD/T5098-2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》第五部分：

SPD的选择；第条：

信号线用SPD；第条：

计算机、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD的要求规范的要求，通流容量应大于3KA。

与硬盘录像机等连接且布线经过室外的信号线路主要为视频信号传输线及云台控制线，因此对于硬盘摄像机的信号保护，需要在由外面进入中心监控机房的线路接入设备之前，安装对应的浪涌保护器。

云台控制线安装SR-E24V/2S、SR-E24V/4S、SR-P24V/2S信号及通讯电涌保护器；视频信号传输线安装CoaxN-CATV/S、CoaxB-TV/S同轴通讯信号电涌保护器等。

多口矩阵需要安装CoaxB-TV/16S同轴通讯信号电涌保护器。

1、直击雷防护

避雷针

设计依据

依据GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》（2000版）第四章：

防雷装置，第一节：

接闪器；第五章：

接闪器的选择与布置中关于避雷针的要求，参考IEC 61024《建筑物防雷》标准第一部分：

通则，第二节：

外部防雷装置（LPS）；第二部分：

防雷装置的设计、安装、维护及检查，第二节：

防雷装置（LPS）的设计；第三节：

外部防雷装置（LPS）的施工；在满足客户所提技术需求的情况下，按照99（03）D501-1 《建筑物防雷设施安装》标准图集进行施工。

根据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第条的要求：

避雷针宜采用圆钢或钢管制成，其直径不应小于下列数值：

针长1m以下

圆钢为12mm

钢管为20mm

针长1-2m

圆钢为16mm

钢管为25mm

烟囱顶上的针

圆钢为20mm

钢管为40mm

实施方案

在室外较高的摄像机金属立杆上安装1m高的避雷短针，利用金属立杆本身或选用Φ8的镀锌圆钢或35mm2铜导线作为防直击雷的引下线，并且在立杆下设置一组地网，地网的接地电阻宜小于4欧姆。

如下图所示：

地网施工图

2、电源系统防护

外来导体的布置：

外来导体包括：

金属水管、通讯电缆线及电力电缆铠装外皮或电缆金属管等。

所有的水管和电缆应埋地进入机房，水管和电缆铠装外皮和保护金属管应在进入机房时接地，电缆应选用铠装电缆或穿金属管埋地进入机房电缆相线和中线应通过电涌保护器接地。

（1）、电源一级防护：

设计依据

　　依据GB50057-94《建筑物防雷设计规范》第六章：

防雷击电磁脉冲；第四节，第至条LPZ0A、LPZ0B区对电涌保护器（SPD）的要求及GB50054-95《低压配电设计规范》第四章：

配电线路的保护中有关低压防雷的有关规定；参照JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》第13部分：

电力设备防雷、第14部分接地及安全以及GBJ64-83《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》第五、六、八章；DL/T620-1997《交流

电气装置的过电压保护和绝缘配合》第三章到第十章；DL/T621-1997《交流电气装置的接地》第三章、第四章、第六章、第七章的部分条文。

设计说明

　　依据《建筑物防雷设计规范》第六章：

防雷击电磁脉冲第三节屏蔽、接地和等电位连接的要求：

第条及第四节对电涌保护器和其他的要求：

第条规定，在LPZOA或LPZ0B区与LPZ1区交界处，从室外引来的线路上安装SPD当线路有屏蔽时，每个SPD的雷电流按雷电流的幅值的30%考虑.本建筑物为二类防雷建筑物，首次雷电流幅值为150KA，电源线路为铠装埋地，TN-S配电模式，因此首次直击雷在低压配电线路上每线的分配电流为：

在建筑物已安装合格的防直击雷措施后，有50%的雷电流通过引下线流入接地装置，因此每线分配电流为：

，按《建筑物防雷设计规范》第六章：

第四节：

第条要求每线标称放电电流不宜小于15KA。

同时，依据《建筑物防雷设计规范》第六章：

第四节第条及IIEC61312

《雷电电磁脉冲的防护》第三部分：

浪涌保护器的要求，浪涌保护器可以将数万伏的感应雷击过电压限制到4KV以下。

　　通常将配电系统第一级防雷保护设计为：

使用10/350μs波形、通流容量25KA每线，8/20μs波形、通流容量100KA每线的B级电源电涌保护器将感应雷击过电压限制到2000V以下。

所有接线用16mm