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标题: 监控系统防雷方案（防雷技术交流QQ群：146625373） [打印本页]

作者: longhouxiong 时间: 2012-5-21 16:32
标题: 监控系统防雷方案（防雷技术交流QQ群：146625373）
一、概述：
雷电是由天空中云层间的相互高速运动、剧烈磨擦，使高端云层和低端云层带上相反电荷。此时，低端云层在其下面的大地上也感应出大量的异种电荷，形成一个极大的电容，当其场强达到一定强度时，就会产生对地放电，这就是雷电现象。
雷电的表现形式主要有两种：
　　一种是直击雷，是指带电云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象。直击雷威力巨大，雷电压可达几万伏至几百万伏，瞬间电流可达十几万安，在雷电通路上，物体会被高温烧伤甚至融化。通常在建筑物顶部安装避雷针或避雷网等来防直击雷。
　　另一种是感应雷，是指当直击雷发生以后，带电云层迅速消失，而地面上某些范围由于散流电阻大，以致出现局部高电压，或者由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物因电磁感应而产生高电压以致发生闪击的现象。

一、雷电干扰的入侵路径
常见的雷电干扰的入侵途径及原因
1. 当建筑物本身受雷电直击时，和建筑物连接的金属导体包括建筑物钢筋与地极之间产生瞬时电位差，构成摧毁电子设备之冲击过电压。并且经下引线流过的大量电流，亦产生磁场冲击波。如上图中①所示。
2. 当远端的导线因雷电而产生感应电压会由远端经导线传导过来，如图②所示。
3. 当云层间放电时，强大的电磁冲击会在邻近的地上金属导线感应出冲击电压，并且磁场冲击会漫延到地上的建筑物，如图③所示。
4. 另外，内部操作过电压，如变压器的空载，电机的启动，开关的开启等，也能引起强大的脉冲冲击电流通过线缆引入，破坏电子设备。如上图中④所示。
　　由感应雷引起的事故约占雷害事故的80%至90%。针对感应雷的破坏途径，我们可采取接地、分流、屏蔽、均压等电位等方法进行有效的防护，以保证人身和设备的安全。
　　防雷器的作用就是在最短时间内将线路上因感应雷产生的大量的浪涌电流释放到地网，使建筑物内各点之间电位差大致不变，从而保护设备。
二、接地系统
　　接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷、或其他形式的雷，最终都是把雷电流送入大地。因此，没有合理而良好的接地装置是不能可靠地避雷的。接地电阻越小，散流就越快，被雷击物体高电位保持时间就越短，危险性就越小。对于计算机场地的接地电阻要求≤4欧姆，并且采取共用接地的方法将避雷接地、电器安全接地、交流地、直流地统一为一个接地装置。如有特殊要求设置独立地，则应在两地网间用地极保护器连接，这样，两地网之间平时是独立的，防止干扰，当雷电流来到时两地网间通过地极保护器瞬间连通，形成等电位连接。
三、防雷等电位连接
　　等电位连接的目的，在于减少需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差。穿过各防雷区交界的金属部件和系统，以及在一个防雷区内部的金属部件和系统，都应在防雷区交界处做等电位连接。应采用等电位连接线和螺栓紧固的线夹在等电位连接带做等电位连接，而且当需要时，应采用避雷器做暂态等电位连接。
四、屏蔽和分区防雷保护
　　从雷电的入侵途径可知，雷电会产生强大的电磁波，在周围的导体上产生感应雷电流，也会构成对电子设备的直接冲击损坏。据资料统计，2.4高斯的电磁波冲击就能造成电子设备的直接损坏，0.03高斯的电磁波冲击就能造成电子设备的误动。屏蔽是减少电磁波破坏的基本措施，包括外部屏蔽措施、适当的布线措施、线路的屏蔽措施。雷电保护区是以屏蔽层为界面来划分的。
　　国际电工委员会IEC1312《雷电电磁脉冲的防护》对雷电保护区的划分问题，提出了原则性的建议。
　　一个欲保护的区域，从EMC（电磁兼容）的观点来看，由外到内可分为几级保护区，最外层是0级，危险性最高；我国大多数情况下的机房，就与0区仅一墙之隔，即只有一层屏蔽，则该机房内空间定为1区；各电子设备的外壳为一层屏蔽层，可视机壳内的空间为2区等。越往内部，危险程度越低，过压主要是沿线穿过的，保护区的界面通过外部防雷系统、钢筋混凝土及金属管道等构成的屏蔽层面形成。穿过各级雷电保护区的金属构件，一般应在保护区的分界面做等电位连接。
五、雷击保护的基本原则
欲使设备得到很好的保护，首先应对其所处的环境、受雷电影响的程度作出客观的估计，因它与出现过电压的幅值、概率、网络结构、设备抗电压能力、保护水平和接地等有关；防雷工作应作为一项系统工程来考虑，强调全面防护（包括建筑物、传输线路、设备和接地等），综合治理，且要做到科学、可靠、实用和经济。针对感应雷瞬时能量较大的特点，根据IEC国际标准对能量逐级吸收的理论，及防护区间量级分类的原则，需要做多级防护。
防雷知识和应用
　　雷电是一种很常见的自然现象，伴随着巨大的轰鸣和强烈的闪光，雷击对人类的生活会造成极大的破坏。自十八世纪富兰克林著名的风筝实验以来，人们经过两百多年的研究实践，在雷电的防护方面已卓有成效。但在科学技术高度发展的今天，对防雷保护又提出了新的要求。
　　采用避雷针、避雷带和避雷网等可防止和减少雷电对建筑物、人身和居室造成的危害。但已有大量事实证明：在安装了这些避雷装置的室内，计算机设备、通讯网络及微电子器件在雷击时，却仍然会遭受不同程度的损害。对此，科学家通过进一步的分析，已经找到了其中的原因所在。
　　直接击中建筑物的雷电称之为“直击雷”。避雷针等装置可将“直击雷”产生的高电压、强电流迅速引入大地，消除雷击的影响，从而起到保护设施的作用。然而，雷击放电时在空中会产生强大的电磁场，使周围的金属导体因“电磁感应”而带上很高的电压，另一方面雷击入地点在瞬间会产生“地电位反击”，电位迅速抬高，影响其它接地设备的安全。这些由雷电引起的感应现象称为“感应雷”，同样具有强烈的破坏作用。
　　虽然在避雷针的保护范围内，物体可免遭直接雷击，但“感应雷”可在电力、通信、网络、卫星天线及有线电视等线缆上产生高压感应和电流“浪涌”，并通过导线引入配电间、机房、办公室和住宅等，使电源、通讯及电子设备不可避免地受到损害。因此，防止这些现代社会的雷害显得十分紧迫和必要。深圳天泰生产的TIT系列电源防雷、信号防雷产品，就能有效地防止感应雷对电气设备和电子设备各种的破坏。
　　“电源防雷器”并接在电力线路上，可遏制瞬态过电压和泄放浪涌电流。从总进线到用电设备端通常配置分为三级，经过逐级限压和放电，逐步消除雷电能量，保证用电设备的安全。根据不同的需要可选用“可插拔模块型”、“端子接线式”和“移动插座式”等品种。
　　“信号防雷器”接入信号接口后，一方面能切断雷电进入设备的通路，另一方面能迅速对大地放电，确保信号设备的正常工作。信号防雷器具有多种规格，分别可用于电话、网络、模拟通信、数字通讯、有线电视及卫星天线等设备的防雷，各种设备的输入口特别是室外引入端，均应安装信号防雷器。
　　选用防雷器要注意接口的形式和接地的可靠，重要场所应设置专用的接大地线，切不可将防雷接地线与避雷针接地线并接，且要尽量远离、分开入地
防雷地线
　　防雷工程的一个重要的方面是接地以及引下线路的布线工程，整个工程的防雷效果甚至防雷器件是不是起作用都取决于此，所以应该认真的系统的研究。
　　电力、电子设备的接地，是保障设备安全、操作人员安全和设备正常运行的必要措施。可以认为，凡是与电网连接的所有仪器设备都应当接地；凡是电力需要到达的地方，就是接地工程需要作到的地方。由此可以我们知道，接地工程的广泛性和重要性。
　　一方面，随着时代的进步，强功能高价值设备的广泛使用，要求提供更加可靠的接地保护；另一方面，微电子技术的推广，使得现代设备要求更低的接地电阻，还往往需要抗干扰。
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　　实践要求有更加系统的接地理论来对工程实际进行指导。根据近年来的设计施工经验，认为：
a、接地连接方式和接地参数并重；
　　 b、以减小或消除同系统中不同性质的接地（如防雷地、工作地、外壳接地、静电地、信号地等）之间的电位差为目的，选用适当的布线方式；
　　 c、根据地网所在地的接地电阻、土层分布等地质情况，尽量进行准确设计；
当今社会电子计算机技术、微波通信技术日益发展，各类电子设备大量应用，雷击电感应到附近的导体中形成过电压，可高达几千伏，对微电子设备的危害极大。LEMP的主要侵入通道有电源线路、各类信号传输线路、天馈路线和进入系统的管、缆、桥架等导体侵入设备系统，造成电子设备失效或永久性损坏。因此，雷击电磁脉冲的防护是在入侵通道上将雷电流泄放入地，从而达到保护电子设备的目的。其主要方法是采用隔离、等位、钳位、均压、滤波、屏蔽、过压过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电流及雷击电磁脉冲消除在设备外围，从而有效地保护各类设备。目前主要采用气体放电管、放电间隙、高频二极管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求，组合成电源线、天馈线、信号线系列电涌保护器（SPD）安装在微电子设备的外连线路中，地线按共同接地原则接入系统的地线，才不至于造成地位反击。只要设计合理、安装合格，电涌保护器就能有效的防御雷电。

监控系统防雷是一项综合性工程，主要包括外部防雷和内部防雷两个方面:
外部防雷包括：避雷针、避雷带、引下线、接地极等等，其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，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。主要以空间屏蔽、等电位连接、减少接近耦合、过电压保护等措施，通过在需要保护设备的前端安装合适的避雷器即过电压保护，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。空
一、设计依据：
（1）IEC61024《建筑物防雷》
（2）IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》
（3）ITU K25《光缆的防雷》
（4）ITU K27《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》

三、防雷设计方案

Ⅵ  前端摄像机的防雷
前端摄像机主要分为两类：
◆  带云台摄像机和球机：在带云台摄像机和球机的视频线、控制线与电源线处加装TIT三合一监控专用防雷器，此款防雷器集视频线防雷，控制线防雷，电源线防雷与一体。安装方便，易维护。
◆  普通枪机：普通枪机的防雷我们只要考虑视频线和电源线的防雷保护，在进入摄像机的视频线处串接视频信号防雷器，如电源使用直流，并联安装直流电源防雷器，如使用交流电，则安装交流24V电源防雷器。
注：防雷器安装在离被保护设备距离越近越好。
1、  前端设备直击雷的防护
◆  每个摄像机均安装在比较高的立杆之上，所以设备的直击雷防护必不可少。具体措施：
在每根立杆顶端加装避雷针一根，根据滚球法计算，避雷针的有效保护范围在三十度夹角类，所以避雷针的高度，必须按照设备的安装位置计算。
2、  前端设备的接地
◆  防雷器的接地非常重要,如果接地没有做好,防雷器起不了自己的作用,所以一个良好的接地是相当重要的.本司要求接地地阻应做到小于4欧姆以下.根据描述现场情况。前端设备接地
具体措施:
摄像机均安装在立杆上,如现场土壤情况较好(石沙等不导电物质较少)的情况下,可以利用立杆直接接地,把摄像机与防雷器的地线直接焊接在立杆上即可.
反之,如现场土壤情况情况恶劣(石沙等不导电物质较多).刚要借用导电设备.利用扁钢与角钢等.
具体措施:用40*3的扁钢沿立杆拉下,防雷器和摄像机的地线与扁钢妥善焊接,用角钢打入地底2-3米,与扁钢焊接好.地阻测试根据国标小于4欧姆即可.

专业防雷产品全系列：
一：电源，光伏，风力防雷箱全系列；　　　　五：弱电信号防雷器全系列；　　　　　
二：电源，光伏太阳能，风力防雷模块全系列；六：网络，视频，天馈防雷器全系列；　
三：电源组合式防雷器，防雷排插全系列；　七：监控视频二合一，三合一防雷器；　　
四：专业PDU防雷器，PDU防雷排插；    八：避雷针，接地材料雷电计数器等．
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