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监控系统雷击防护措施浅析

作者:安全管理网  来源:安全管理网 
评论: 更新日期:2016年05月28日

摘要:随着安全监控系统在银行、交通、小区、库房管理中的迅速普及应用,监控系统设备因雷击破坏的可能性就大大增加了。其后果可能会使整个监控系统运行失灵,并造成难以估计的经济损失。
        引言:监控系统是技术防范和科学管理的辅助设备,在其问世之初,应用范围有限,点少、线短、面窄,防雷问题并不突出。但目前,监控系统已得到了广泛的应用,如高速公路、金融系统、军事、交通监控以及各种公共场所等,室外布线由几百米到几十公里不等,遭雷击的机会非常多,造成是摄像机及终端设备(监视器)被击坏,严重的使整个中心控制室瘫痪,要做好监控系统的雷击防护,就要了解监控系统的组成、雷击成因、及防护措施。
        1.  监控系统的组成
        监控系统主要由前端系统、传输系统和监控中心(终端)系统组成。
        前端系统:通常指各种摄像机、报警探头、云台、防护罩、支架等。
        传输系统:同轴电缆、电源线、多芯控制线等采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输视频、报警信号或控制信号等。
         监控中心(终端)系统:主要有矩阵、硬盘录象机、监视器、报警主机和供电设备等。
        2. 监控系统雷击形式及危害
        2.1 直击雷:雷电直接击在露天的摄像机上造成设备损坏;雷电直接击在架空线缆上造成线缆熔断。
        2.2 雷电波侵入:雷电波侵入主要通过户外电力线,在雷电未击穿大气时,将呈现出高压电场形式。雷电首先击在电力线上,并从电力线的负载保护地线入地释放,这样就击穿了设备。在高压线上的表现为击穿变压器的绝缘,在变压器低压端与负载的连线上遭雷击,损失的是用电器。由于变压器低压输出端是三条相线,做一条地线,当作零地合一线,变成三相四线制零地合一方式给用电器供电,雷电击在火线与大地放电,就等于火线与零线放电通过电力线直接击穿用电器的电子元件。一般电子设备线与外壳的耐压为每分钟VAC1500V,火线与零线耐压为工业级Vdc550-650V,这么低的耐压一旦电源线路遭受雷击,必将击坏用电器。
        2.3 雷电感应:当雷击避雷针时,在引下线周围会产生很强的瞬变电磁场。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。这现象叫电磁感应。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都会感应出与雷云相反的电荷。这种感应电荷在低压架空线路上可达100kv,信号线路上可40-60kv。这种现象叫静电感应。雷击引起的电磁感应和静电感应称为感应雷,又叫二次雷。当雷电形成的磁感应强度B达到O.07Gs时,无屏蔽的计算机即发生误动;超过2.4Gs时,将发生永久性损坏。
        3. 监控系统的防雷措施
        我们从监控系统的三个组成部分,来分别说明防雷措施的应用。
        3.1 前端设备的防雷
        监控系统前端设备的电源线路、信号线路架空引入室内,应在这些线路接入前端设备处加装适配的电源SPD或信号SPD。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。
        前端设备如摄像头应置于接闪器(避雷针或其他接地导体)有效保护范围之内,最好距避雷针3-4m的距离。如有困难避雷针也可以架设在前端设备的支撑杆上,但应沿支撑杆敷设的电源线和信号线应穿金属管屏蔽,金属管两端应良好接地,防止泄流过程中产生的电磁感应。
        3.2 传输线路的防雷
        监控系统传输线路主要包括传输信号线和电源线两部分。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。
        监控设备供电一般采用直埋敷设方式,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人电缆。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。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,埋地长度不得小于15m,在入户端将电缆金属外皮、钢管同防雷接地装置相连。
        3.3 终端设备的防雷
        在监控系统中,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等多方面进行。
        监控室应在接闪器保护范围内,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,在人户处应加装避雷器,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。
        3.4 SPD的选择
        电源系统 由于有70%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。
        信号系统 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人中心控制台前应加装相应的避雷保护器。监控摄像头到控制中心的视频传输电缆两端应安装视频信号SPD各1只,以保护摄像头和控制中心。
        4.结束语
        雷电对安全监控系统的损害途径是多方面的,本文主要对监控系统遭受雷击损害的主要原因,以及可能的侵入途径作了初步的分析,同时对安全监控系统的防雷保护技术进行了相应的介绍。需要说明的是,防需保护是一个比较复杂的问题,对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。
       

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