监控系统防雷方案雷科星.docx

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监控系统防雷方案雷科星

监控系统防雷方案

长沙市雷立行电子科技有限公司

一．前言

雷电灾害给人类带来过许多惨痛的教训，直到今天还在继续。

现代科学技术的突飞猛进，自动化办公水平日益提高，给人们的工作、生活带来了全新感受。

雷电这个早已被我们所“克服”的困难，却像突然被注入了新的活力般，给人类带来的灾害却是有过之而无不及，让我们在感受科技的同时也品尝了许多突然而至的无奈和烦恼。

因雷电尤其是感应雷导致的系统瘫痪以及设备损坏比比皆是，造成不计其数的人力和物力损失，其间接损失及政治影响更是无法估量，雷电灾害已成为社会各界关注的焦点。

由此可见，避雷针对这些电子设备的保护已显得力不从心，这是由于通信及电子机房的精密设备内部结构的高度集成化，从而造成设备耐过电压、耐过电流的水平下降，对雷电（包括感应雷及操作过电压）浪涌的承受能力下降。

每年各种通信系统或网络因浪涌电压而受破坏的事例已屡见不鲜，轻者使终端计算机和通信接口设备损坏、通信中断、各种信息无法传递；重者使网络瘫痪，工作无法进行。

二．现代防雷理论与技术

只有掌握了解了雷电的危害方式，才能更好的对雷击危害进行

防护。

如下图所示：

雷电的危害途径包括直击、感应（LEMP雷电磁脉

冲辐射）、传导（雷电波的侵入和反击）几个方式。

我们分别介绍如

下：

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。

对直击雷进行防护的防雷器，按国际相关防雷标准，一级电源防护产品在波形为10/350us测试标准下，最大通流量应达到12KA/线。

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。

现代防雷技术强调全面保护、综合治理、层层设防的原则，把防雷当作一个系统工程来实施。

这是由于雷电的侵入是多方面的，在整个空间范围内，通过电磁场的感应和耦合，形成过电压，侵袭微电子设备。

国内外防雷科技工作者经过多年实践和理论研究，认为雷电（包括感应雷及操作过电压）侵入机房及计算机及通信网络系统的途径主要有三个方面：

电源线引入、信号传输通道引入、地电位反击等。

因此，为了确保机房设备及网络系统稳定可靠地运行，以及机房工作人员有安全的工作环境，在机房防雷系统工程中，除了需有良好的避雷针、避雷带等外部防雷设施外，还必须在电源系统、信号系统进行可靠、有效的防护工作,即内部防雷保护,并具备可靠的接地装置，方能确保设备及人员安全。

外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等，其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的破坏，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等，泄放入大地。

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。

为减小抑制传导来的线路过电压和过电流，应使用电子浪涌保护器进行分级保护，在正常工作状态下，保护器不会影响线路的传输特性，当有雷电电磁脉冲进入线路时，浪涌保护器将以毫微秒的响应速度对地暂态短路，短路时间取决于浪涌电压持续时间，将雷电能量对大地泄放，从而将雷电过电压降低到设备能承受的水平，采用一级防护很难满足要求，必须用多级保护的概念，级间相互配合，充分发挥各级保护器的特点，实现整体性能，从而使最后一级浪涌保护器的电压保护水平达到需要保护的设备的耐压水平。

针对监控系统需保护设备，从可能引雷的两个方面：

外部防雷、内部防雷，根据每一类设备的特性、需要防护的等级，选用性价比高的防雷产品，对直击雷和感应雷以及线路操作过电压进行全面防护，是本设计方案的根本目的。

根据《电力设备过电压保护设计技术规程》中的规定，将年平均雷暴日超过40天的地区称为多雷区，而超过90天作为强雷区，多、强雷区的企事业单位应予以重点的防护。

由于监控系统的电源线路、信号传输线路较长，并且都在室外、沿途空旷，地形复杂，因此也是最容易遭受直击雷和感应雷的系统，所以该系统的雷电防护非常重要，必须进行雷电灾害的综合治理和防护。

在进行综合防雷的设计和施工时，应着重对所有的建筑物和电子、微电子设备从直击雷防护措施、屏蔽与合理的综合布线措施、等电位联结与联合接地措施、设计安装各类浪涌保护器（防雷器）等方面进行。

三、综合防雷设计方案的依据

综合防雷在设计时主要采用以下标准，供设计时参照。

（1）IEC61024《建筑物防雷》

（2）IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》

（3）ITUK25《光缆的防雷》

（4）ITUK27《电信大楼内的连接结构和接地》

（5）GB50057-94《建筑物防雷设计规范》

（6）GB50174-93《电子计算机机房设计规范》

（7）GB50200-94《有线电视系统工程技术规范》

（8）GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》

（9）GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

（10）YD2011-93《微波站防雷与接地设计规范》

（11）YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规范》

（12）XQ3-2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》

四、监控系统的基本组成

（1）中心机房设置有大型监控电视系统，并配有多面切换控控制设备、视频监视器、低速录象设备及自动转换装置。

（2）监控前端设备的视频及控制信号传输至监控中心，电源由监控中心集中式供电，或就近取电。

五、综合防雷原则

综合防雷设计应考虑环境因素、雷电活动规律、系统设备的重要性、发生雷灾后果的严重程度，分别采取相应的防护措施。

（1）在进行综合防雷设计时，应坚持全面规划、综合治理、优化设计、多重保护、技术先进、经济合理、定期检测、随机维护的原则，进行综合设计及维护。

（2）综合防雷系统的防雷设计应采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、共同接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。

必须坚持预防为主，安全第一的指导方针。

（3）综合防雷系统应根据所在地区雷暴等级、设备放置在雷电防护区的位置不同，采用不同的防护标准。

为确保防雷设计的科学性、先进性，建设工程在设计前宜做现场雷电环境评估。

六、防雷设计方案

6．1建筑物直击雷防护措施

（1）监控中心楼内在大量实时运行的电子、微电子设备，又是整个系统的指挥调度中心，根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94的规定，《建筑物防雷设计规范》附录四的要求，需有完善的外部直击雷防护措施。

（2）安装的监控摄像头需具备外部防护措施或处于周边建筑物的保护半径内，以保护云台摄像头等设备免遭直击雷危害。

（3）避雷针的引下线最好利用建筑钢结构柱做泄流线，条件不允许时，也可以单独用25mm2以上的铜绞线穿镀锌钢管屏蔽，并做绝缘处理，从避雷针尖直接以最短路径入地，以减小泄流时的雷击电磁脉冲辐射而损坏微电子设备和室外控制系统。

6．2电源系统防雷措施

根据IEC1312防雷及过电压规范中有关防雷分区的划分，针对重要系统的防雷应分为三个区，分别加以考虑。

只做单级防雷可能会带来，因雷电流过大而导致的泄流后残压过大破坏设备或者保护能力不足引起的设备损坏。

电源系统多级保护，可防范从直击雷到工业浪涌的各级过电压的侵袭。

监控中心电源防护：

第一级电源防雷

根据国家有关低压防雷的有关规定，外接金属线路进入建筑物之前必须埋地穿金属管槽15米以上的距离进入建筑物，且要在建筑物的线路进入端加装低压避雷器。

必须做到在电源的进入端安装低压端的总电源防雷器，将由外部线路可能引入的雷击高电压引至大地泄放，以确保后接设备的安全。

具体措施：

1：

在电源架空进线处安装LKX-B380/4/40G，开关型电源防雷箱。

对电源架空进线做防雷保护。

2：

在用户总电源的配电盘的进出线端，安装一套LKX-BC380/100电源防雷箱。

对整个监控中心进行的三相电源的第一级防护。

第二级电源防雷

第二级防雷器，作为次级防雷器，可将高达上万伏的过电压限制到几千伏，雷电多发地带需要具有40KA的标称通流容量，防雷器可并联安装在监控、通信机房的电源进线端，对其后续设备进行防雷保护。

具体措施：

在用户分配电设备电源进线端，安装一套电源防雷器LKX-B380/40，最大40KA/线的电源防雷箱。

第三级电源防雷：

这也是系统防雷中最容易被忽视的地方，现代的电子设备都使用很多的集成电路和精密的元件，这些器件的击穿电压往往只是几十伏，最大允许工作电源也只是mA级的，若不做第三级的防雷，由经过一、二级防雷而进入设备的雷击残压仍将有千伏之上，这将对后接设备造成很大的冲击，并导致设备的损坏。

作为第三级的防雷器，要求有10KA以上的通流容量。

具体措施：

在用户分配电的电源进线处，安装使用LKX-M220/2/20电源防雷模块，对用户分配电的电源进行三级保护。

精密级电源保护：

为了更好的保护机房重要设备，在设备前端加装通流量10KA的电源防雷插座。

1）选用LKX-E220/10插座式电源防雷器，安装于机房的设备机柜的电源前端，作为电源精密级的防护。

2）选用LKX-E220/10插座式电源防雷器，安装于终端设备电源前端，作为电源精密级的防护。

6．3监控摄像头的电源防护。

对前端摄像机的电源防护需根据其具体的供电形式（AC220V；DC24V）选用相应的电源防雷产品。

在户外的摄象机受雷击的可能性最大，所以从节约成本的方面考虑，在本方案中只对户外的摄象机进行保护。

另外户外立杆上的摄象机要另做直击雷的防护，具体情况请参考户外立杆上摄象机防护图。

具体措施:

（1）在前端安装摄像头的立竿上，要用长50-60cm，直径10mm的圆钢，顶端磨尖做防腐处理后，作为避雷针安装在立杆顶端上，用16mm2的多股铜绞线作为引下线，在地下至少0.8米深度埋入一块或数块LKX-JDM/F接地模块作为接地体，接地电阻要小于10欧（最好小于4欧姆），接牢并做防腐处理。

（2）带云台的摄像机安装使用LKX-SV3/220或LKX-SV3/024三合一防雷器，对电源、云台控制、视频信号进行保护；不带云台的摄像机安装使用LKX-SV2/220或LKX-SV2/024的二合一防雷器，对电源、视频信号进行保护。

6.4视频信号传输线路的防护措施

摄像头上的视频，控制信号经线缆传输至监控中心，在对电源进行保护的基础上，对此信号线路端口也需进行保护。

具体措施

在视频线路进入机房设备前，加装LKX-SV-BNC/16E，机架式16路视频信号防雷器，对进入机房的视频信号做防雷保护。

在控制线路进入机房设备前，加装LKX-SC-2P/12控制信号防雷器，对进入机房的控制信号做防雷保护。

6.5、机房接地：

　　按照国家规范关于机房接地的要求，机房采用联合接地方式,电阻应≤4Ω。

机房静电地板下要求加做均压环，以起到等电位连接作用，并将均压环连接到机房所在楼层的弱电管道井内的共用接地排（楼层弱电等电位汇集点）上；机房内的工作交流地（N线）、静电地、屏敝地、安全保护地等直接连接到均压环上；在土建施工过程中最好将穿线缆的管从弱电间直埋到各个弱电机房，每个机房两根。

等电位处理及屏蔽将工作地（交、直流工作地）、设备保护地、防雷保护地连接在一起，构成一个均压等电位体，并将所有进入建筑物的通信电缆及线缆用金属管道进行屏蔽，将所有的金属管道（包括水管、煤气管及各种屏蔽管道）在进入建筑物之前，就近接地，如有多组地网且地网间距小于20米，根据国家防雷标准的有关要求采用公共接地方式，即共地处理（采用电子开关作为等电位连接）。

其目的是消除各地网之间的电位差，保证设备不因雷电的反击而损坏

实施细则：

1均压环采用4*40MM的紫铜条距离机房墙面10CM以上，沿机房水平布放，采用5*50*300MM铜汇流排固定、连接。

2采用2*16平方毫米多股铜芯线将均压环上的汇流排与楼层水平布放的楼层基准接地线（16平方毫米多股铜芯线）做可靠电气连接。

3机房内设备放置比较集中，设置机房设备等电位汇流排，设备接地以最近的距离采用16平方毫米多股铜芯线接地线连接到该等电位汇流排上。

机房独立地网构筑

如果联合接地系统无法满足接地电阻值要求或无法满足系统工作要求，则需要构筑人工接地网。

实施细则：

采用1500mm长的热镀锌接地棒、接地模块、离子接地极和降阻剂，在机房所在大楼附近空地处制作一个阻值不大于1Ω的接地地网。

设计接地装置的垂直接地体用5×50×50×1500mm的热镀锌接地棒、LKX-JDM/F型接地模块16块、离子接地极4根和降阻剂一吨，垂直接地体之间间隔为3000mm，水平接地体用≧4×40mm的热镀锌扁钢，水平接地体与垂直接地体须焊接牢固。

垂直接地体按接地装置剖面布置图开坑，挖深1000mm，宽400mm，桩基处开挖长、宽各800mm，然后垂直打入地下，使接地电极的顶部高出地面100mm，然后用水平接地体焊接连通。

水平接地体应钝角弯曲引上地面上300mm，然后与引下线焊接，引下线为φ10mm的热镀锌圆钢。

接地体在焊接时，扁钢搭接长度为宽度2倍，并应焊接3个棱边，圆钢与扁钢焊接处的搭接长度不应小于100mm。

接地体的焊接点或无镀锌部分，均应做防腐处理，涂沥青油或防锈漆防腐。

接地体安装完成后，填入降阻剂并逐层回填泥土，在接地体周围不得填入砖石、焦渣、垃圾之类的杂物，并保证接地体阻值不大于1Ω。

2．接地地网安装示意图

剖面图：

平面图：

7：

工程安全保障服务：

1．系统防雷工程包含以上材料费、造价的20%辅助材料费和工程安装费。

工程除上述防雷器的安装之外，已包含有各型号产品的保修服务。

2．为确保服务的延续性，为所安装之防雷器，在正常使用中出现任何问题均提供五年的质保期，在质保期内前二年为免费保修期，免费保修期内防雷产品因雷击而导致的质量故障，均可无条件更换同类产品。

3．为了进一步提高产品的质量的可靠性,确保客户的利益,我司所销售的浪涌保护器即防雷器,另附上总额一百万元每次十五万元的产品责任保险（人身五万元、财产十万元，）。

4．由工程承包商提供相关的保养及维修文件。

一、附：

监控系统防雷典型案例设计图