閉路電視監控系統防雷介紹

一、閉路電視監控系統簡介：
　　CCTV系統結構：
　　電視監控系統（Closed Circuit Television,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、鏡頭、云臺、防護罩、支架等組成。
　　傳輸部分：
　　使用同軸電纜、電線、多芯線采取架空、地埋或沿墻敷設等方式傳輸視頻、音頻或控制信號等。
　　終端部分：
　　主要由畫面分割器、監視器、控制設備等組成。

二、雷擊破壞途徑：
　　①、直擊雷：
　　雷電直接擊在露天的攝像機上造成設備損壞；雷電直接擊在架空線纜上造成線纜熔斷。
　　②、雷電波侵入：
　　CCTV的電源線、信號傳輸或進入監控室的金屬管線遭到雷擊或被雷電感應時，雷電波沿這些金屬導線侵入設備，造成電位差使設備損壞。
　　③、雷電感應：
　　當雷擊中避雷針時，在引下線周圍會產生很強的瞬變電磁場。處在電磁場中的監控設備和傳輸線路會感應出較大的電動勢。這種現象叫電磁感應。
　　當有帶電的雷云出現時，在雷云下面的建筑物和傳輸線路上都會感應出與雷云相反的電荷。這種感應電荷在低壓架空線路上可達100kv，信號線路上可40－60kv。這種現象叫靜電感應。研究表明：靜電感應方式引起的浪涌數倍于電磁感應引起的浪涌。
　　電磁感應和靜電感應稱為感應雷，又叫二次雷擊。它對設備的損害沒有直擊雷來的猛然，但它要比直擊雷發生的機率大得多，按原郵電部的統計感應雷造成的雷擊事故約占雷擊事故總和的80%。

三、CCTV系統防雷措施
　　根據對CCTV電視監控系統的結構分析，以及雷電可能的侵入途徑，中達電通為CCTV的電視監控系統設計了以下防雷解決方案。

　　1、前端設備的防雷
　　典型監控架構　　
　　前端設備有室外和室內安裝兩種情況，安裝在室內的設備一般不會遭受直擊雷擊，但需考慮防止雷電過電壓對設備的侵害，而室外的設備則同時需考慮防止直擊雷擊。
　　前端設備如攝像頭應置于接閃器（避雷針或其它接閃導體）有效保護范圍之內。當攝像機獨立架設時，原則上為了防止避雷針及引下線上的暫態高電位，避雷針最好距攝像機3－4米的距離。如有困難避雷針也可以架設在攝像機的支撐桿上，引下線可直接利用金屬桿本身或選用Φ 8的鍍鋅圓鋼。
　　為防止電磁感應，沿電線桿引上的攝像機電源線和信號線應穿在金屬管內以達到屏蔽作用，屏蔽金屬管的兩端均應接地。
　　為防止雷電波沿線路侵入前端設備，應在設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、信號線和云臺控制線。中達電通為此專門開發了監控攝像機多功能浪涌保護器SV3-24DC，如直流電源傳輸距離大于15米，則攝像機端還應串接低壓 直流避雷器。　　
　　電源輸入前端還應加裝B、C級防雷器。　　
　　信號線傳輸距離長，耐壓水平低，極易感應雷電流而損壞設備，為了將雷電流從信號傳輸線傳導入地，信號過電壓保護器須快速響應，在設計信號傳輸線的保護時必須考慮實際情況，根據信號的傳輸速率、信號電平，啟動電壓以及雷電通量等參數等選取正確的防雷設備。中達SV系列 交/直流供電監控攝像機電涌保護器為一體化功能防雷器，可以分為對攝像機的電源、視頻/音頻、云臺控制線路實施浪涌保護，最高通流容量可達10000A。而限制電壓則可低至15V，反應速度為皮秒級，可充分保護采用最新技術的監控設備。
　　
　　2、傳輸線路的防雷
　　CCTV系統中的線路主要是傳輸信號線和電源線。室外攝像機的電源可從終端設備處引入，也可從監視點附近的電源引入。
　　控制信號傳輸線和報警信號傳輸線一般選用有加強芯屏蔽軟線，架設（或敷設）在前端與終端之間，其中的加強芯與屏蔽層兩端均應做良好的接地。
　　GB50198－1994規定，傳輸部分的線路在城市郊區、鄉村敷設時，可采用直埋敷設方式。當條件不充許時，可采用通信管道或架空方式。
　　從防雷角度看，直埋敷設方式防雷效果最佳，架空線最容易遭受雷擊，并且破壞性大，波及范圍廣，為避免首尾端設備損壞，架空線傳輸時應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接地。中間放大器輸入端的信號源和電源均應分別接入合適的避雷器。
　　 傳輸線埋地敷設并不能阻止雷擊的發生，大量的事實顯示，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的地方，也仍然會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，保持鋼管的電氣連通，對防護電磁干擾和電磁感應非常有效，這主要是由于金屬管的屏蔽作用和雷電流的集膚效應。如電纜全程穿金屬管有困難，可在電纜進入終端和前端設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。
　　電子信息系統線纜與其它管線的間距應符合下表的規定。　　
　　布置電子信息系統信號線纜的路由走向時，應盡量減小由線纜自身形成的感應環路面積。
　　電子信息系統線纜與電力電纜的間距應符合下表規定。
　　
　　3、終端設備的防雷
　　在CCTV系統中，監控室的防雷最為重要，應從直擊雷防護、雷電波侵入、等電位連接和電涌保護多方面進行。
　　監控室所在建筑物應有防直擊雷的避雷針、避雷帶或避雷網。其防直擊雷措施應符合GB50057－94中有關直擊雷保護的規定。
　　進入監控室的各種金屬管線應接到防感應雷的接地裝置上。架空電纜線直接引入時，在入戶處應加裝避雷器，并將線纜金屬外護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，為保證設備安全，一般電源上應設置三級避雷保護，末級加裝中達MP3-10/2防雷模塊，該防雷模塊標稱通流容量為10KA，限制電壓<1200V（設備的耐壓值為1.2KA）。
　　在視頻傳輸線進入中心控制臺前端加裝中達SCTV-1B避雷器。
　　在信號控制線進入中心控制臺前端加裝中達24VAC/2SP避雷器。
　　在電源線進入中心控制臺前端加裝中達MPDC－24防雷模塊。

　　4、閉路監視機房的等電位連接　　
　　監控室內應設置一等電位連接母線（或金屬板），該等電位連接母線應與建筑物防雷接地、PE線、設備保護地、防靜電地等連接到一起防止危險的電位差。各種電涌保護器（避雷器）的接地線應以最直和最短的距離與等電位連接母排進行電氣連接。
　　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發生火災、爆炸、生命危險，等電位是一項很重要的措施。"和第3.3款："在需要防雷的空間內防止發生生命危險的最重要措施是采用等電位連接。"　　
　　等電位連接是內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。等電位是用連接導線或過電壓（浪涌）保護器將處在需要防雷的空間內的防雷裝置，建筑物的金屬構架、金屬裝置、外來導線、電氣裝置、電信裝置等連接起來，形成一個等電位連接網絡，以實現均壓等電位，防止需要防雷空間內的火災、爆炸、生命危險和設備損壞。　　
　　為實施等電位和浪涌保護器的安裝，IEC標準將需要保護的空間劃分為不同的雷電防護區（LPZ），以規定各部分空間不同的雷電電磁脈沖（LEMP）的嚴重程度和指明各區交界處等電位連接點的位置。
　　監控機房設備間內敷設400×100×10mm的銅板作為設備接地的局部等電位連接排。將室內所有電子設備以及所有進入機房的金屬管道、金屬門窗、信號電纜外屏蔽層、電力電纜外鎧裝、計算機裝置本身（含外露可導電部分）、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、閉路監視系統的接地
　　GB 50198-94《民用閉路電視監控系統工程技術規范》：
　　第2．5．8條：“防雷接地裝置宜與電氣設備接地裝置和埋地金屬管道相連，當不相連時，兩者間的距離不宜小于20m”
　　第2．5．4條：“系統采用專用接地裝置時，其接地電阻不得大于4Ω，采用綜合接地網時，其接地電阻不得大于1Ω。”
　　GB50343－2004《建筑物電子信息系統防雷技術規范》：
　　第5．2．5條（本條為強制性條款）：“防雷接地應與交流工作接地、直流工作接地、安全保護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備中要求的最小值確定。”
　　第5．2．6條（本條為強制性條款）：“接地裝置應利用建筑物的自然接地體，當自然接地體的接地電阻達不到要求時必須增加人工接地體。
　　根據以上條款分析：監控系統的防雷接地應與系統的交流工作接地、直流工作接地、安全保護接地共用一組接地裝置，接地電阻不得大于1Ω。
　　
6、監控系統防雷防護特點
　　雷電對安全監控系統的損害途徑是多方面的。本文主要對閉路電視監控系統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，同時對安全監控系統的防雷保護技術進行了相應的介紹。需要說明的是，防雷保護是一個比較復雜的問題，對安全監控系統的防雷保護設計不僅取決于防雷裝置的性能，更重要的是在監控系統的設計施工之前，就要考慮到監控系統所處的地理環境，設計合適的線纜布放方式、屏蔽及接地方式。總之，防雷保護設計應綜合考慮，才能獲得良好的效果。