监控防雷：分享室外弱电系统接地防雷方案

  安防监控设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性。它们对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感，使得监控系统设备极易遭受雷击和过电压破坏，其后果可能会使整个监控系统运行失灵，甚至造成难以估计的经济损失和危害人身安全。而安防监控系统防雷设计在实际应用中很少用到，但是这是很重要的一方面，尤其室外监控系统，雷电天气常出现的地方更应做防雷设计。

  为了能够准确有效地解决安防监控系统的防雷方案，首先应准确了解安防监控系统的系统构成，进而准确分析安防监控系统遭受雷击损害的主要原因以及可能的雷击过电压的入侵途径。在此基础上，选用合适的防雷保护装置，研究和探讨信号、电源线路的合理布放，明确屏蔽及接地方式，方可给出准确系统的防雷解决方案。这样才能有效提高安防监控系统的抗雷击过电压干扰能力，优化系统的整体防雷水平。

一、首先分析视频监控系统组成：

前端部分：主要由摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成。

传输部分：使用同轴电缆、网线、电线、多芯线采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输视频、音频或控制信号等。

终端部分：主要由视频存储、矩阵、监视器、控制设备等组成。

二、找出安防监控系统遭受雷击损害的主要原因

（1）直击雷：直接击中露天的摄像机 ，直接损毁设备；直接击在线缆上；造成线缆熔断、损坏。

（2）雷电波入侵：安防监控系统中的电源线、信号传输线或进入监控室的其他金属线缆遭到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线、导体侵入设备，导致高电位差使设备损坏。

（3）雷电感应

  电磁感应：当附近区域有雷击闪络时，在雷击落实通道周围会产生强大的瞬变电磁场。处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势，以致损坏、损毁设备。

  静电感应：当有带电的雷云出现时，在雷云下面的建筑物和传输线路上会感应出与雷云相反的束缚电荷。这种感应电荷在低压架空线路上可达100kV静电电位，信号线路上可40－60kV静电电位，一旦雷云放电后，束缚电荷迅速扩散，即引起感应雷击。

电磁感应和静电感应引发的雷击现象均称为感应雷，又称二次雷。它对设备的损害没有直击雷来的猛烈，但它要比直击雷发生的机率大得多，有统计显示，感应雷击约占现代雷击事故的80%以上。

（4）地电位反击：直击雷防护装置在引导强大的雷电流流入大地时，在它的引下线、接地体以及与它们相连接的金属导体上产生非常高的瞬间电压，对周围与它们靠的近却又没与它们连接的金属物体、设备、线路，人体之间产生巨大的电位差，这个电位差引起的电机就是地电位反击。

三、清楚安防监控系统的分类

依传输部分的传输方式分类，安防监控系统主要分为如下几类：

（1）同轴电缆传输监控系统：雷电防护重点在于传输电缆的两端线路接口防护及传输电缆自身的保护;

（2）双绞线传输监控系统：雷电防护重点在于前端及终端的电源防护及双绞线接口防护;

（3）光缆传输监控系统：雷电防护重点在于前端及终端的电源防护及光缆自身屏蔽铠层及加强筋的防护;

（4）微波传输监控系统：雷电防护重点在于前后两站无线设备的自身直击防护。

四、安防视频监控系统防雷设计方案

1、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击雷击，但需考虑防止雷电过电压对设备的侵害，而室外的设备则同时需考虑防止直击雷击。

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。当摄像机独立架设时，避雷针最好距摄像机3－4米的距离。如有困难避雷针也可以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。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DC12V）、视频线、信号线和云台控制线。

摄像机的电源一般使用AC220V或DC12V。摄像机由直流变压器供电的，单相电源避雷器应串联或并联在直流变压器前端，如直流电源传输距离大于15米，则摄像机端还应串接低压直流避雷器。

信号线传输距离长，耐压水平低，极易感应雷电流而损坏设备，为了将雷电流从信号传输线传导入地，信号过电压保护器须快速响应，在设计信号传输线的保护时必须考虑信号的传输速率、信号电平，启动电压以及雷电通量等参数。

室外的前端设备应有良好的接地，接地电阻小于4Ω，高土壤电阻率地区可放宽至 <10Ω。

2、传输线路的防雷

视频监控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。

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。当条件不充许时，可采用通信管道或架空方式，此时规定了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。

从防雷角度看，直埋敷设方式防雷效果最佳，架空线最容易遭受雷击，并且破坏性大，波及范围广，为避免首尾端设备损坏，架空线传输时应在每一电杆上做接地处理，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。

传输线埋地敷设并不能阻止雷击设备的发生，大量的事实显示，雷击造成埋地线缆故障，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。

3、终端设备的防雷

在视频监控系统中，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。进入监控室的各种金属管线应接到防感应雷的接地装置上。架空电缆线直接引入时，在入户处应加装避雷器，并将线缆金属外护层及自承钢索接到接地装置上。

监控室内应设置一等电位连接母线（或金属板），该等电位连接母线应与建筑物防雷接地、PE线、设备保护地、防静电地等连接到一起防止危险的电位差。各种电涌保护器（避雷器）的接地线应以最直和最短的距离与等电位连接母排进行电气连接。

由于有80％雷击高电位是从电源线侵入的，为保证设备安全，一般电源上应设置三级避雷保护。在视频传输线、信号控制线，入侵报警信号线进入前端设备之前或进入中心控制台前应加装相应的避雷保护器。

良好的接地是防雷中至关重要的一环。接地电阻值越小过电压值越低。监控中心采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Ω。采用综合接地网时，其接地电阻不得大于1Ω。

4、接地系统防雷

  所有防雷保护系统均应有可靠、有效的接地。接地系统亦是防雷保护的必要组成部分之一。安防监控系统前端、终端设备均应有良好的防雷接地，相应接地系统应符合规范要求。一般独立于监控机房所在建筑物的前端设备均须设有独立接地。但在此需要特别指出的是：

  无论前端还是终端设备的接地系统，如果2个地网之间距离小于20米,2个地网要连接在一起.摄象机和避雷针的地网阻值要小于10欧姆.监控机房的地网要小于4欧姆.考虑到接地空间的限制,可以采用高科技的接地模块。

  雷电对安防监控系统的损害途径是多方面的。需要说明的是，防雷保护是一个比较复杂的问题，对安防监控系统的防雷保护设计不仅取决于防雷装置的性能，更重要的是在监控系统的设计施工之前，就要考虑到监控系统所处的地理环境，设计合适的线缆布放方式、屏蔽及接地方式。总之，防雷保护设计应综合考虑，才能获得良好的效果。