閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)防雷知識(shí)簡介
2012-11-01 來源：智慧城市網(wǎng)
一、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)簡介：
CCTV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：
電視監(jiān)控系統(tǒng)（ClosedCircuitTelevision,簡稱CCTV），一般由以下三部分組成：
前端部分：
主要由黑白（彩色）攝像機(jī)、鏡頭、云臺(tái)、防護(hù)罩、支架等組成。
傳輸部分：
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(hào)等。
終端部分：
主要由畫面分割器、監(jiān)視器、控制設(shè)備等組成。
二、雷擊破壞途徑：
中達(dá)電通認(rèn)為，CCTV這樣一個(gè)電視監(jiān)控系統(tǒng)如果遭受雷擊，將可能由以下幾種途徑對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生破壞。
①、直擊雷：
雷電直接擊在露天的攝像機(jī)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(hào)傳輸或進(jìn)入監(jiān)控室的金屬管線遭到雷擊或被雷電感應(yīng)時(shí)，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)雷擊中避雷針時(shí)，在引下線周圍會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)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(huì)感應(yīng)出較大的電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。
當(dāng)有帶電的雷云出現(xiàn)時(shí)，在雷云下面的建筑物和傳輸線路上都會(huì)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(dá)100kv，信號(hào)線路上可40－60kv。這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。研究表明：靜電感應(yīng)方式引起的浪涌數(shù)倍于電磁感應(yīng)引起的浪涌。
電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)稱為感應(yīng)雷，又叫二次雷擊。它對(duì)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(jī)率大得多，按原郵電部的統(tǒng)計(jì)感應(yīng)雷造成的雷擊事故約占雷擊事故總和的80%。
三、CCTV系統(tǒng)防雷措施
根據(jù)對(duì)CCTV電視監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，以及雷電可能的侵入途徑，中達(dá)電通為CCTV的電視監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)了以下防雷解決方案。
1、前端設(shè)備的防雷
典型監(jiān)控架構(gòu)
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(huì)遭受直擊雷擊，但需考慮防止雷電過電壓對(duì)設(shè)備的侵害，而室外的設(shè)備則同時(shí)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(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)攝像機(jī)獨(dú)立架設(shè)時(shí)，原則上為了防止避雷針及引下線上的暫態(tài)高電位，避雷針好距攝像機(jī)3－4米的距離。如有困難避雷針也可以架設(shè)在攝像機(jī)的支撐桿上，引下線可直接利用金屬桿本身或選用Φ8的鍍鋅圓鋼。
為防止電磁感應(yīng)，沿電線桿引上的攝像機(jī)電源線和信號(hào)線應(yīng)穿在金屬管內(nèi)以達(dá)到屏蔽作用，屏蔽金屬管的兩端均應(yīng)接地。
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（DC24V或220V）、視頻線、信號(hào)線和云臺(tái)控制線。中達(dá)電通為此專門開發(fā)了監(jiān)控?cái)z像機(jī)多功能浪涌保護(hù)器SV3-24DC，如直流電源傳輸距離大于15米，則攝像機(jī)端還應(yīng)串接低壓直流避雷器。
電源輸入前端還應(yīng)加裝B、C級(jí)防雷器
信號(hào)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(hào)傳輸線傳導(dǎo)入地，信號(hào)過電壓保護(hù)器須快速響應(yīng)，在設(shè)計(jì)信號(hào)傳輸線的保護(hù)時(shí)必須考慮實(shí)際情況，根據(jù)信號(hào)的傳輸速率、信號(hào)電平，啟動(dòng)電壓以及雷電通量等參數(shù)等選取正確的防雷設(shè)備。中達(dá)SV系列交/直流供電監(jiān)控?cái)z像機(jī)電涌保護(hù)器為一體化功能防雷器，可以分為對(duì)攝像機(jī)的電源、視頻/音頻、云臺(tái)控制線路實(shí)施浪涌保護(hù)，高通流容量可達(dá)10000A。而限制電壓則可低至15V，反應(yīng)速度為皮秒級(jí)，可充分保護(hù)采用新技術(shù)的監(jiān)控設(shè)備。
2、傳輸線路的防雷
CCTV系統(tǒng)中的線路主要是傳輸信號(hào)線和電源線。室外攝像機(jī)的電源可從終端設(shè)備處引入，也可從監(jiān)視點(diǎn)附近的電源引入。
控制信號(hào)傳輸線和報(bào)警信號(hào)傳輸線一般選用有加強(qiáng)芯屏蔽軟線，架設(shè)（或敷設(shè)）在前端與終端之間，其中的加強(qiáng)芯與屏蔽層兩端均應(yīng)做良好的接地。
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(shí)，可采用直埋敷設(shè)方式。當(dāng)條件不充許時(shí)，可采用通信管道或架空方式。
從防雷角度看，直埋敷設(shè)方式防雷效果佳，架空線容易遭受雷擊，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(shí)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(hào)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)并不能阻止雷擊的發(fā)生，大量的事實(shí)顯示，雷擊造成埋地線纜故障，大約占總故障的30％左右，即使距離雷擊比較遠(yuǎn)的地方，也仍然會(huì)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(duì)防護(hù)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，可在電纜進(jìn)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。
電子信息系統(tǒng)線纜與其它管線的間距應(yīng)符合下表的規(guī)定。
布置電子信息系統(tǒng)信號(hào)線纜的路由走向時(shí)，應(yīng)盡量減小由線纜自身形成的感應(yīng)環(huán)路面積。
電子信息系統(tǒng)線纜與電力電纜的間距應(yīng)符合下表規(guī)定。
3、終端設(shè)備的防雷
在CCTV系統(tǒng)中，監(jiān)控室的防雷為重要，應(yīng)從直擊雷防護(hù)、雷電波侵入、等電位連接和電涌保護(hù)多方面進(jìn)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(hù)的規(guī)定。
進(jìn)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(shí)，在入戶處應(yīng)加裝避雷器，并將線纜金屬外護(hù)層及自承鋼索接到接地裝置上。
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(jí)避雷保護(hù)，末級(jí)加裝中達(dá)MP3-10/2防雷模塊，該防雷模塊標(biāo)稱通流容量為10KA，限制電壓<1200V（設(shè)備的耐壓值為1.2KA）。
在視頻傳輸線進(jìn)入中心控制臺(tái)前端加裝中達(dá)SCTV-1B避雷器。
在信號(hào)控制線進(jìn)入中心控制臺(tái)前端加裝中達(dá)24VAC/2SP避雷器。
在電源線進(jìn)入中心控制臺(tái)前端加裝中達(dá)MPDC－24防雷模塊。
4、閉路監(jiān)視機(jī)房的等電位連接
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(hù)地、防靜電地等連接到一起防止危險(xiǎn)的電位差。各種電涌保護(hù)器（避雷器）的接地線應(yīng)以直和短的距離與等電位連接母排進(jìn)行電氣連接。
GB50057-94（2000年版）條文說明第3.1.2條第3.1.1款："為減小在需要防雷的空間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)、爆炸、生命危險(xiǎn)，等電位是一項(xiàng)很重要的措施。"和第3.3款："在需要防雷的空間內(nèi)防止發(fā)生生命危險(xiǎn)的重要措施是采用等電位連接。"
等電位連接是內(nèi)部防雷裝置的一部分，其目的在于減少雷電流所引起的電位差。等電位是用連接導(dǎo)線或過電壓（浪涌）保護(hù)器將處在需要防雷的空間內(nèi)的防雷裝置，建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來導(dǎo)線、電氣裝置、電信裝置等連接起來，形成一個(gè)等電位連接網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)均壓等電位，防止需要防雷空間內(nèi)的火災(zāi)、爆炸、生命危險(xiǎn)和設(shè)備損壞。
為實(shí)施等電位和浪涌保護(hù)器的安裝，IEC標(biāo)準(zhǔn)將需要保護(hù)的空間劃分為不同的雷電防護(hù)區(qū)（LPZ），以規(guī)定各部分空間不同的雷電電磁脈沖（LEMP）的嚴(yán)重程度和指明各區(qū)交界處等電位連接點(diǎn)的位置。
監(jiān)控機(jī)房設(shè)備間內(nèi)敷設(shè)400×100×10mm的銅板作為設(shè)備接地的局部等電位連接排。將室內(nèi)所有電子設(shè)備以及所有進(jìn)入機(jī)房的金屬管道、金屬門窗、信號(hào)電纜外屏蔽層、電力電纜外鎧裝、計(jì)算機(jī)裝置本身（含外露可導(dǎo)電部分）、PE線、防靜電地板、電力線（通過SPD連接）等與等電位端子排連接并接地。
5、閉路監(jiān)視系統(tǒng)的接地
GB50198-94《民用閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》：
第2．5．8條：“防雷接地裝置宜與電氣設(shè)備接地裝置和埋地金屬管道相連，當(dāng)不相連時(shí)，兩者間的距離不宜小于20m”
第2．5．4條：“系統(tǒng)采用專用接地裝置時(shí)，其接地電阻不得大于4Ω，采用綜合接地網(wǎng)時(shí)，其接地電阻不得大于1Ω。”
GB50343－2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》：
第5．2．5條（本條為強(qiáng)制性條款）：“防雷接地應(yīng)與交流工作接地、直流工作接地、安全保護(hù)接地共用一組接地裝置，接地裝置的接地電阻值必須按接入設(shè)備中要求的小值確定。”
第5．2．6條（本條為強(qiáng)制性條款）：“接地裝置應(yīng)利用建筑物的自然接地體，當(dāng)自然接地體的接地電阻達(dá)不到要求時(shí)必須增加人工接地體。
根據(jù)以上條款分析：監(jiān)控系統(tǒng)的防雷接地應(yīng)與系統(tǒng)的交流工作接地、直流工作接地、安全保護(hù)接地共用一組接地裝置，接地電阻不得大于1Ω。
監(jiān)控系統(tǒng)防雷防護(hù)特點(diǎn)
雷電對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)的損害途徑是多方面的。本文主要對(duì)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的主要原因，以及可能的侵入途徑作了初步的分析，同時(shí)對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護(hù)技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的介紹。需要說明的是，防雷保護(hù)是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，對(duì)安全監(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)不僅取決于防雷裝置的性能，更重要的是在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工之前，就要考慮到監(jiān)控系統(tǒng)所處的地理環(huán)境，設(shè)計(jì)合適的線纜布放方式、屏蔽及接地方式�？傊�，防雷保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮，才能獲得良好的效果。
注意事項(xiàng)：
1、在制定方案之前應(yīng)對(duì)保護(hù)的對(duì)象進(jìn)行雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定防雷等級(jí)。
2、防雷方案設(shè)計(jì)，應(yīng)認(rèn)真調(diào)查地理、地質(zhì)、地貌、土壤、氣象、環(huán)境等條件和雷電活動(dòng)規(guī)律以及被保護(hù)物的特點(diǎn)等基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究防雷裝置的形式及其布置，因地制宜地采取防雷措施，做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。
3、本方案僅對(duì)系統(tǒng)的防雷保護(hù)作了簡單介紹，其它規(guī)定及施工要求參見相關(guān)規(guī)范。
