防雷方案11.docx

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防雷方案11

安防监控雷综合设计方案

目录

一、前言

二、监控系统基本防雷简介

三、设计依据

四、监控整体防雷总述

五、电源系统的避雷与过压保护

六、天馈线系统的过压保护

七、中继传输系统的过压保护

八、接地系统的改造

一、前言

玖龙纸业（重庆）有限公司，地处长江上游重庆江津工业园江边沿岸，此处为雷暴日较高的地区，为了防止玖龙纸业的监控系统遭受雷害以及避免通过室外或屋顶监控摄像机引入感应雷电造成其它重要设备遭受雷害，确保网络监控设备的安全和正常工作，确保建筑物、站内工作人员的安全，提高网络运行的安全系数，实施厂区的监控整体防雷与接地工作是十分重要的。

二、监控网络基本防雷简介

重庆南凯通信技术有限公司通过近十年的通信工程建设，方案设计及现场维护安装。

总结出了丰富的防雷经验，并结合玖龙纸业重庆有限公司的地理环境和前期厂区被遭受雷击的实际现场情况，将监控视频的网络防雷基本现状总结如下：

1、外部防雷系统和接地系统

全部室外监控立杆建有外部防雷系统慨念，包括富兰克林接闪体和引下线，就是否符合规范要求并且是否处在正常工作状态。

就接地系统大多数符合邮电行业标准，有个别室外监控立杆和户外楼顶接地连结存在一定的差距。

2、机房（机柜）内的接地线路基本符合规范，但在监控机房（机柜）内未设立接地汇集排；交流入户处未安装专用防雷配电柜；并且没有按级安设防雷模块；监控机房（机柜）没有电源的直流参考地、设备及走线架保护地、交流地和视频线屏蔽接地。

3、室外监控立杆摄像机的电源和视频线控制信号线引入机房（机柜）时没有穿引钢管做入室防雷保护；入户未做三线及电源线，信号线，云台控制线分离处理，并与室内的视频监控三线混合引入；计算机和网络交换机及配套设备的辅助电源保护接地模糊。

少量网络视频传输转换器件虽然有电源避雷器并且也配备了网络三合一防雷模块，但是因没有良好的接地，未达到在最短的时间内泄流。

4、几乎所有机柜的计算机，光端机，交换机和视频线屏蔽层都没有照行业规范要求应作三点接地。

5、争对以上现象总结

（1）室内摄像机的防雷和接地系统已基本由厂房建筑防雷，建筑防雷较为规范，可以根据实际情况进行综合治理，相应增加对感应雷的防护措施；

（2）对室外的监控摄像机的房雷应做好立杆加装避雷针和立杆接地系统对地电阻R≤10Ω的处理。

对屋顶的立杆加装避雷针和接地应用Φ50平方铜线与房屋地良好接触，并做防水处理。

凡摄像机标有接地示样和接地引线的必须与立杆紧固接地

（3）对视频线和控制线，输出电源线应做好入户穿钢管15米地埋50公分以上处理。

摄像机220V输出供电应该采用隔离变压器从机房输出供电给摄像机。

（变压器铁芯应接地）机房室内应做好三线分离并建立好三合一防雷模块池。

三、设计依据

视频网络监控的整体防雷工程是一项要求高、难度大的综合工程，涉及多方面的因素，需要针对不同的系统分别加以保护，又要考虑多个系统的协调工作，在工程中不能造成对系统的任何影响。

因此，在达到安防目的的同时，首先要自己就做好了监控设备自身的安全防护才能达到监控安防的真正意义。

在此，引入国际电工委员会的先进防雷技术和标准要求，以达到更好的防护效果。

国际电工委员会过电压技术委员会（IEC/TC-81）是权威的国际性标准组织，其防雷技术综合了各国防雷技术的精华，制订的防雷规范对世界各国具有指导意义。

本方案参考IEC-61024（建筑物防雷）和IEC-61312（雷电电磁脉冲的防护）的核心内容而制定。

标准中，重点提出了防雷分区和等电位连接的概念，根据雷击在不同区域的电磁脉冲强度划分防雷区，并在不同的防雷区接口上进行等电位连接，能直接连接的金属物就直接连接，不能直接连接的如电力线和视频控制信号线等，通过不同的避雷器进行等电位连接。

实践证明这种分区分级等电位连接的防雷方案是最好的解决问题方法。

IEC-61312指出，防雷区是指闪电电磁环境需要限定和控制的区域。

各区以在其交界处的电磁环境有无明显改变作为划分不同防雷区（LPZ）的特征。

LPZ0-A区：

本区内的各个物体都可能遭到直接雷击，因此各物体都可能到导走全部电流。

本区内的电磁场没有衰减。

LPZ0-B区：

本区内的各物体不可能遭到直接雷击，但本区内电磁场没有衰减。

LPZ1区：

本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流往各导体的电流比0-B区进一步减小，本区内的电磁场也可能衰减，这取决于屏蔽措施。

LPZ2区：

根据需要进一步的减小所导引的电流和电磁场，就应引入后续防雷区LPZ2。

根据防雷分区的概念，结合机房（机柜）的基本情况，机房的电源系统和摄像机控制信号线路都处在LPZ0-A和LPZ0-B之间，室外摄像系统处于LPZ0-B和LPZ2之间，根据机房防雷区的划分情况，应在分区接口上选择安装符合IEC规范要求的避雷器，以将雷电电磁强度逐级降至最低。

设计依据以下标准和规范：

1GB50057-94《建筑物防雷设计规范》

2GB9361-88《电子计算机机房设计规范》

3GB2887-89《计算站场地技术档》

4GB9361-88《计算站场地安全要求》

5JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》

6GA173-2002《计算机信息系统防雷保安器》

7IEC61312《LEMP雷电电磁脉冲的防护》

8IEC61643《SPD电源及通讯网络防雷器》

四、机房整体防雷总述

网络视频监控是由电源系统、室内外摄像系统、摄像机视频控制线路供电系统、计算机，网络交换中继连结系统等构成的一个综合系统，防雷的目的是保证各系统都能正常工作，不受雷电的干扰和破坏。

室外摄像机所处环境的不同，雷击的季节和强度都不一样，所以将需保护的监控系统作为一个整体，堵塞所有的雷击入侵渠道，实行分区和等电位连接的原则，在工程实施中按规范执行，才能起到全面的保护效果。

根据防雷分区的概念可以知道，不同防雷区之间的电磁强度不同，除直击区外，内部防雷区因电磁衰减而与外部防雷区的雷击电磁强度不一样。

因此，作好屏蔽措施，在一定程度上可以防止雷电电磁脉冲的进入。

那么，穿越防雷区接口的线路就成了雷击的主要通道。

作好穿越防雷区的线路上的防雷，无疑是整体防雷的重点。

外部接闪体承担大部分的雷电电磁的能量，是整个防雷系统中的最重要一环，表面看起来其同内部防雷区没有关联，但是，强大的下地电流产生的电磁场能在进入内部防雷区的线路上感生出强电势，破坏内部设备。

当然，闪电在空中直接接闪时，更会在线路上直接感应到电势差，产生瞬间过电压和过电流。

除了线路入侵和电磁感应之外，雷电电磁脉冲进入内部防雷区的渠道还可通过接地系统。

当雷击在地网附近，雷电流通过接地线下地，地网瞬间的高电位可能通过接地线反击设备，造成破坏。

由此可以得出，防雷不仅仅包括避雷针和避雷器，还包括屏蔽与接地等其它有助于减少电磁强度的措施。

IEC/TC-81将整体防雷总结为：

DBSE技术—即分流（Dividing）、均压（Bonding）、接地（Earthing）、屏蔽（Shielding）四项技术的综合。

如果从设计阶段开始综合考虑四项措施，严格符合基站防雷接地规范，就能起到理想的防护效果。

在工程实施中，四项核心技术必须贯穿始终。

而有的计算机机房为非标准机房，为普通办公室，楼道口，厂区厂房，高压设备室等等，屏蔽措施无法达到要求，再整改加强屏蔽不大现实，只有从合理安装防雷器、改善接地系统等角度入手解决问题。

五、电源系统的避雷与过压保护

由于电力线大多架空铺设，受雷击或感应的机会相当大，机房电源系统发生的雷电事故也较多。

除此之外，由于某些的计算机机房供电属于普通民用电网和工业用电系统，电网电压波动大，易造成过压损害用电设备。

因此电源系统避雷及过压保护是首要解决的问题。

但国家对高压系统的避雷保护有专门规定，归属电力部门负责，因此本方案只针对拉入计算机机房内的低压电力线进行保护设计。

YD5068-98规范中第3.1.9明文规定要求在低压电力线进入交流屏前，安装可靠的防雷器件，但并未涉及具体需防护雷电的级别和能量的配合。

而国际电工委员会防雷技术组织（IEC/TC81）的国际通行规范IEC61312-1给出了防雷保护区概念，并对各级避雷器提出具体技术要求。

根据IEC的统计，自然界中首次雷击电流幅值超过200KA的机率不到1%，首次雷击电流波形为10/350μs（分别指波头和半值时间）。

由于外部防雷的接闪和电磁的衰减，约有50%的雷电能量入地，因此IEC-61312规定了作为处在LPZ0-A和LPZ0-B防雷区之间的首级避雷器的放电流，应达到100KA（10/350μs）。

考虑到符合电气安全的设备，其耐过压能力一般是工作电压的2-3倍，因此作为最内部的防雷器的残压要求在600V左右，对精细的电子设备要求更低。

由于雷击的强度与设备的耐压水平悬殊，IEC经过实践证明只有分级保护才能达到这一要求。

根据设备的不同位置和耐压水平，可将保护级别分为三级或更多。

根据多数标准计算机及通信机房配电的情况看——未经屏蔽的供电线路穿越各级防雷区，结合设备耐过压能力，采取符合国内和国际规范通行的两级防雷能够达到保护目的。

对于部分雷击频繁强烈的地区，可适当增加分级分区的数量。

（一）第一级采用电源避雷器：

用开关箱固定安装在交流电源总进线开关处，对地并联在三根相线和中在线，直接用25mm铜缆接地至总接地线，并不通过交流配电屏接地。

这样可防范8/80μs、100KA的雷电波，达到最大感应雷防护标准。

避雷器具有遥控监测触点和损坏报警指示，配合雷击计数器，具备了计算机防雷技术规范所有功能要求。

（二）根据IEC364-4-442，为防止变压器高压侧某一相对变压器壳短路，造成用户侧相线对地产生持续高电势差，建议第二级采用“3+1”系统，即3个C类保护器分别由三根相线对中线安装，再加上一个NPE保护器，连接中线和地线。

这样可以进行相-相、相-中、相-地、中-地的全面保护

电源第二级避雷器安装在交流配电屏处，通过交流配电屏可靠接地，同时具有遥控监测触点和损坏指示窗口，插拔模块结构可以进行不断电的更换操作，标准DIN导轨安装，也可直接在交流屏内安装。

现场第一级避雷器与第二级过压保护器的安装点达到技术要求的10米距离，作为退耦器件，在计算机机房不具备线路施工条件时，可考虑安装专用退耦器。

为配合避雷器工作，可选用耦合器来协调两级保护器的能量分配。

在部分内部屏蔽措施不得力，或基站设备距离开关电源距离较长的基站，可以选择安装电源第三级直流避雷器，抑制前级较高的残压对后端弱电设备的干扰。

安装在二次交流进化电源（UPS）电源输出处，通过机柜配电屏接地，或者直接安装在计算机设备和室内监控设备的电源输入端。

在雷击较为频繁的房屋楼顶摄像机机处，可增加一级三合一防雷模块在监控立杆处，由于预期的雷击较为强烈，而且室外摄像机还需从机房220V供电，因此在立杆处可加设一级20KA的防雷模块。

六、无线视频传送设备的过压保护

YD5068-98规范第3.3条规定，基站天线必须在接闪体的保护范围内，同时依照第3.3.2条规定作好馈线屏蔽层的三点接地。

同轴馈线电缆与天线相连，从铁塔或支撑架上引入机房，注意接闪体的引下线要与馈线相隔一定距离。

馈线作为雷击感应的主要通道，应在馈线进入室内的防雷区LZP0-1接口处，安装同轴馈线保护器。

1由于移动基站的工作环境比较恶劣，大多数是无人值守机房，根据基站设备的实际情况，选择馈线避雷器，安装在走线架上、主馈线与下跳线之间的7/16DIN接口处，通过屏蔽层可靠接地。

此类避雷器具有寿命长、损耗低、免维护、高功率等特点，有别于传统的气体放电式避雷器。

2良好的馈线屏蔽层接地是保证避雷器工作的基础。

邮电行业规范对接地作了严格的三点接地的规定，即馈在线部（馈线顶端与天线接口处）、下部（馈线在铁塔下部折弯前）和经走线架进机房处都要可靠接地。

对于超过30米长的馈线或铁塔高度≥60米时，依据规范要在铁塔中部增加接地点。

3出于工程安装的快捷性，符合规范的防渗、防潮、防泄漏的要求，建议使用专用馈线屏蔽层接地设备。

七、中继传输系统的过压保护

监控的中继系统的传输有三种形式，视频电缆、光纤、微波和PCM电缆，其传输的通道处于LPZ0和LPZ1防雷区之间，也是引入雷电波的通道，因此中继传输线路的防雷是整体防雷中不可缺少的部分。

YD5068-98规范第3.4条规定在信号电缆进站处加装信号避雷器。

1光纤由于其传输信号的特殊性，不受雷电干扰，光端机电源得到保护后，做好屏蔽铠甲的接地就可以达到良好的防护效果。

2PCM电缆中继线是雷击感应的重点，根据基站地处环境差别大，信号电压低、易干扰等因素，选用尤其能适合于恶劣环境、性能优越的信号避雷器,安装在中继线入户处、DF架的界面前，并就近接地到接地汇集排。

3微波中继设备采用了比较特殊的接口方式，由于微波的传输频率较高，具有一定的对雷电衰减的能力，在规范中未涉及此项内容，根据实际经验，将微波馈线（信号电缆）全屏蔽并根据接口不同情况安装信号或馈线避雷器即可。

八、接地系统改造

所有避雷器的保护原理是在雷击瞬间保证设备、大地、建筑物及其附属设备之间构成等电位体，从而避免过电压的损害，其中最关键的就是接地系统。

从防雷保护的原理不难理解，等电位的构成需要各系统共同接地，否则可能因为地电位反击而形成二次破坏效应。

YD5068-98规范中第4.1条明确指出：

基站使用联合接地网。

8.1理想的接地装置（包括从接闪器、接地线到接地体）是没有电阻的，当雷击时，不论雷电流有多大，接地装置上任何一点对大地的电势差为零，这样对人和设备是绝对的安全。

事实上这样的接地装置是不存在的，而在实际工程中，就要求接地阻值应尽可能地小，规

范YD5068-98要求，基站地接地电阻值一般应小于5奥姆。

2为了保证移动通信基站稳定可靠的工作，防止寄生电容耦合干扰，保护设备及人身的安全，解决环境电磁干扰及静电危害，都必须有良好地接地系统。

在共享地网时，各种功能地接地既相互联系，又相互排斥，瞬时干扰及接触部分产生电磁波会给信号线带来辐射噪声，引起误码和内存信息丢失，所以要注意信号电路、电源电路、高电平电路、低电平电路地应采用并联式直接接地，而避免接在同一点上。

各设备地接点电位只与本设备地工作电流和接点电阻有关，各点间的的电位差小，并且消除了公共接地线的阻抗，各设备间的参考点也不易改变。

8.3按照IEC整体防雷技术的接地要求，保证设备在雷击瞬间应处在等电位状态。

由于部分基站的信号地、保护地相对独立，从“节约、实效”的原则考虑，将各地网简单相连。

在地网施工中，接地体应依照YD5068-98规范第4.2条要求采用热镀锌钢材，连接使用铜缆。

在地网改造的施工中，不仅要将地阻值降低，而且要注意合理地设计地网结构，以保证大电流下地时均匀快速地向大地分散。

8.4接地和等电位连接的工作原理。

在雷击瞬间由于避雷器件的快速导通和大电流的泄放，使设备内部线路器件、机壳、铁塔和建筑墙体金属构件以及金属屏蔽物等都与地网同时连通。

这样在雷电发生的瞬间，机房内部和外部各个物体处在与地网相等的电位上，避免了因对象之间的电势差而使设备损坏。

接地系统标准施工图

1避雷器在极短的时间内（ns级）响应，电流快速泄放，地网能否快速发散电流，是整个系统建立等电位的关键。

因此要根据地理环境和土壤电阻率的不同而设计地网的结构，使电流合理快速的发散。

2接地电阻偏高的基站必须进行整改。

由于基站属联合接地，外部防雷系统接闪电流大，防止互扰的角度考虑，接地体的铺设应以

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封闭环行为佳。

对环行接地体所包围的面积的等效半径（A/π）小于5m的情况下，每一引下线应增加水平或垂直接地体。

其总长度L按如下公式确定：

L=[（11ρ-3600）/380]-（A/π）1/2

（A：

地网等效圆的面积ρ：

土壤电阻率）

1降低接地电阻可适当增加地网面积、改善接地体埋设结构。

在土壤电阻率较高的环境，一般的地极埋设难以达到理想的结果时，可采取多种措施来降低接地电阻值。

如采取换土、深埋地极、添加长效降阻剂、深井压力灌浆法。

2机房内接地汇集排与接地装置的连接引下线一般不应少于两处，并沿机房四周均匀对称布置，其间距不应小于10m。

当利用建筑物的钢柱或墙体钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均跨度不应小于10m。

在机房内部应设立接地均压环，可以利用利用电气设备与接地干线环路。