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1、监控系统感应雷防护设计方案郑州万佳防雷有限公司一、概述雷电灾害是“国际减灾十年”公布的最严重的10种自然灾害之一。全球每年因雷击造成的人员伤亡、财产损失不计其数，导致火灾、爆炸、建筑物及建筑物内设备损坏等事故频繁发生，从卫星、通信、导航、计算机网络到每个家庭的家用电器都会遭到雷电灾害的严重威胁。近年来，随着社会经济的发展，特别是城市经济的发展，城市高层建筑的大量增加，各种现代化计算机通信网络、办公自动化系统的建立，雷电灾害给国家造成的经济损失和影响越来越大，而且还有逐年上升的趋势。重庆开县雷击事件后，中国气象局首席预报员杨贵名：“各级气象主管机构要联合教育行政主管部门，对本行政区域内学校的防雷
2、安全工作进行全面检查，对未按规定安装防雷装置和安装的防雷装置不符合标准规范要求的，必须按照法律法规和法律标准进行整改。” 雷电是一种气象现象，雷电灾害自远古以来便一直存在。进入二十世纪八十年代以来，雷击是雷暴云与大地之间或雷暴云与雷暴云之间迅猛的放电。雷击的形式有直击雷和感应雷及雷电波侵入等。 直击雷是指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动、植物上，因电效应、热效应和机械力效应等造成建筑物等损坏以及人员伤亡。 感应雷是通过雷云之间或雷云对地的放电，在附近的架空线路、埋地线路、钢轨或类似传导体上产生的感应过电压，又叫二次雷。感应雷没有直击雷那么猛烈，但它发生的几率比直击雷高得多。 雷电电磁脉冲（英
3、文名简写LEMP）是除直击雷以外所有雷电干扰的统称，含雷击的二次效应（二次雷击），雷电感应（含静电感应和电磁感应）、雷电波侵入、地电位反击等等。 被损坏的大规模集成芯片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，C.F.Boyce曾估计过，雷云在起电和移动过程中就能在绝缘良好的架空短线上产生1020kv的高压，3km远处的落地雷，可以在一般的架空通信线路上产生1kv以上的过电压，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、天馈线路和进入系统的管、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，雷击脉冲的防护是在入侵通道上将
4、雷电流泄放入地，从而达到保护电子设备。其主要方法是采用隔离、等电位、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，地线按共用接地原则接入系统的地线，才不至于造成地电位反击。只要设计合理、安装合格，电涌保护器就能有效的防御雷电波侵入和雷电感应。二、设计依据（1） IEC61312
5、 雷电电磁脉冲的防护（2） GB50200-94 有线电视系统工程技术规范（3） GB50198-94 民用闭路监视电视系统工程技术规范（4） GB/T50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范（5） GB/T17626.5-1999电磁兼容实验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度实验（6） XQ3-2000 气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范（7） GB50057-94 建筑物防雷设计规范三、监控系统的综合防雷原则1、监控机房系统防雷监控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、共用接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。室外信号防护为防止电磁感应，沿杆引上摄像
6、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，1、 应在摄像机设备前端的视频各线路上加装如电源线（12V或220V）、视频线、信号线WJX-3/(220V)（三合一）防雷器，用于球形摄像机的防雷保护。二合一视频防雷器（视频+电源（24/220V）用于枪机防雷防护。摄像机监控防护示意图四、雷击电磁脉冲（LEMP）的防护措施雷击电磁脉冲（LEMP）所产生的感应电动势通过侵入通道叠加在线路信号上产生瞬间高电压，击毁各类用电设备和微电子芯片，因此在实施防雷工程时必须将雷电感应作为重点，进行有效的防御。在综合防雷设计时，应从以上通道进行重点防护
7、，同时做好等电位连接和共用接地系统。五、监控中心机房的防雷措施1)电源部分的防护电源第一级防护：在总配电柜出线处安装一套雷电通流容量Ia80kA；8/20us雷电波形，标称工作电压为380V；响应时间Ta25ns的WJA380-60电涌保护器，作为第一级保护。电源第二级防护：在机房分配电箱的电源进线处安装一套雷电通流容量Ia40kA，8/20us雷电波形；标称工作电压为380V；响应时间Ta25ns的WJA380-40电涌保护器，作为第二级保护。电源三级精细保护：在机房重要设备（如服务器、交换机、电脑、空调等）前端安装电源防雷插座，对各重要设备做防雷保护。2)信号及系统防护在雷击发生时，产生巨
8、大瞬变电磁场，在1KM范围内的金属环路，如网络、信号及通讯金属连线等都会感应到雷击，将会影响网络、信号及通讯系统的正常运行甚至彻底破坏系统。对于网络、信号方面的防雷工作是较易被忽视的，往往是当系统受到巨大破坏、资料损失惨重时才想到应该做预先的防范。具体措施：1.在16路硬盘录像机的信号线路进线端安装信号防雷器WJX-BNC/16,作为对进入机房的监控设备的防雷保护；2.在矩阵的信号线的进入端安装信号防雷器WJX-485/2，作为对矩阵的防雷保护。3、屏蔽措施屏蔽是减少电磁干扰的基本措施，宜采取以下措施：外部屏蔽措施、线路敷设于合适的路径、线路屏蔽，这些措施宜联合使用。为改善电磁环境，所有与建筑
9、物组合在一起的大尺寸金属部件都应等电位连接在一起，并与接地装置相连。在需要保护的空间内，当采用屏蔽电缆时其屏蔽层至少在两端并宜在雷电防护区交界处做等电位连接。监控系统设备的金属外壳，应用最短的导线将其与等电位连接带连接。监控机房的设备（包括计算机、通信设备等）应与建筑物外墙保护保持1m左右距离。以防止大楼遭到直击雷时沿外墙泄流入地的引下线周围产生较强的电磁场而损坏微电子设备。4、等电位连接与共用接地等电位连接是现代防雷技术重要的防护措施之一。将进入监控中心机房的各类管线的屏蔽层、机架等在进入大楼前进行等电位连接后接地。将大楼外摄像头输出的光纤电缆的外层和其它管线外层在进入大楼前进行等电位连接后
10、接地。系统设备本身（含外露可导电部分）、PE线、机柜、机架、电气和电子设备的外壳、直流工作地、防静电接地、金属屏蔽线缆外层、管道、屏蔽槽、电涌保护器SPD的接地等均应以最短的距离就近与等电位连接带直接连接。 5、接地系统接地是防雷的重要组成部分，是防雷装置的基础，是使雷电流更好的泻入大地，根据实际情况，需重新做一个综合接地体。为保证计算机系统的接地阻值，还应尽量减小上引线的电阻值。此次设计上引线选用载面积为16平的铜芯地线电缆。接地体的具体位置和上引线的具体路由，在施工时以尽可能的情况下，减少上引线的长度。通过增大导线载面和减小导线长度的措施，来尽量减小接地引线的电阻值。具体实施： 机房接地引
11、下线用25平的铜线，接地系统使用非金属接地模块WJD01M两套组成接地网，使雷电流能够迅速散流入地。六、在方案中所用到的产品1、电源一级防雷 WJA380-60最大持续工作电压550V；标称工作电压220V380V50Hz；通流容量60KA；限制电压1.5KV；响应时间25ns；雷击计数P型不带记数，J型带；告警方式：声光告警；状态检测:有;外形尺寸227mm*140mm*84mm；导体截面（最大）25mm；保护区域LPZOb-12、电源二级防雷 WJA380-40最大持续工作电压420V;标称工作电压220V/380V 50Hz;通流容量40KA;限制电压1.3KV;响应时间25ns;雷击计
12、数:P型不带记数，J型带;告警方式：声光告警；状态检测:有;外形尺寸227mm*140mm*84mm;导体截面（最大）16mm2;保护区域LPZ1-2，3、电源三级精细保护：在监控中心机房重要设备（如显示器、监视器等）前端安装电源防雷插座，共计12套；对各重要设备做防雷保护。WJAZ10-6/PDU额定工作电压230V/50Hz最大持续工作电压275V额定工作电流10A额定功率2500W最大放电电流10KA电压保护水平1.2KV4、控制信号防雷 WJX-485/2WJX系列电涌保护器适用于各种电源（直流、交流）系统的防雷保护，如各种配电站、配电房、配电柜、开关箱以及重要设备容易遭受雷击，以保护
13、设备电源系统收雷击过电压造成的损害。主要技术参数型号参数WJX-485最大持续工作电压12V最大放电电流（KA）5KA最大传输速率25ns5. WJX-BNC/16 工作电压 15V，特性阻抗 75，瞬态电流 5KA，工作温度 -40+70， 残压 2V，最大视频传输频率 100M，插入损耗 0.2db，驻波比 1.2，雷击浪涌吸收 10KA，反应速度 (6-12纳秒)，最大传输功率 适合各种同轴电缆100M以下接受系统的保护 。6. 机房等电位铺设IEC61312中指出：“等电位连接的目的在于减小需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差。在一个防雷区内部的金属部件和系统都应在防雷区交界
14、处，采用等电位连接线做等电位连接”；国家标准GB50057-94局部修订条文中指出：“穿过各防雷区界面的金属物和系统，以及在一个防雷区内部的金属物和系统均应在界面处做等电位连接”。具体实施： 在监控中心机房做一套等电位均压带，以避免机房所有设备的级间电位差而造成放电现象。用30*3的铜带在防静电地板下方做一米网格的等电位均压带，每两根铜带的交界处分别用膨胀螺丝串接。7、监控中心机房独立防雷接地系统WJD01M规格尺寸：500*400*60；重量20Kg室温下电阻率3；工频接地电阻：R单=0.16 pWJDO1B铜包钢接地棒引进国外先进技术，将无氧铜覆盖到人低碳钢芯上制成的。钢芯采用抗拉强度为6
15、00N/mm2的钢芯制成，适于深钻，可深入到地下达20米左右，能有效利用深层的低土壤电阻率降低接地电阻。特别适用于狭小区域接地网的设计安装。完美的铜分子与钢棒持续结合；强度高，适于深钻，有效利用深层的低土壤电阻率降低接地电阻；良好的耐腐蚀性能；施工十分方便，可手工或利用相关机械施工.通过深入接地岢用最少的接地棒获得所需的接电阻值.如果使用短的（米或短于6米）接地棒获得相同电阻值，则接地棒的数量多而且施工面积大，显而易见，花费要多几倍.在城市需要挖开柏油路和移动大石头的地方，利用这种垂直 接地棒可以避免很多施工时的麻烦.具体接地方法：在地下挖一定面积的深坑，竖直将铜包钢匝入地下，坑面上平放接地模块，用扁钢将铜包钢和模块焊接成一个环行回路，做防腐处理。倒入降阻剂，用水浸泡。回填细土，匝实。连接扁钢引出地面，用40mm*4mm镀锌扁钢；连接至机房等电位汇流排处。七、监控中心机房防雷系统产品清单序号名称型号单位数量单价（元）合计（元）用途1一级电源防雷器WJA220-60套1
