安防監(jiān)控系統(tǒng)的雷電防護問題，具有著較強的綜合性、復雜性和代表性，本文通過對安防監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的主要原因分析及其防雷解決方案的一些要點的探討，闡述作者對雷電防護問題的一些看法和有限的經(jīng)驗，期待行業(yè)同仁給予批評指正，共同完善、豐富雷電防護技術(shù)，宣傳、推廣更加合理、準確的雷電防護方案，更好地解決社會上的各種雷電防護問題，有效達成防雷減災之目的。

　　一、概述

　　隨著社會的發(fā)展進步，人民生活水平的不斷提高，社會經(jīng)濟越趨活躍，對“安全”的需求越來越高，安防監(jiān)控系統(tǒng)得到了更為廣泛的普及應用。在高速公路、金融系統(tǒng)、軍事單位、交通監(jiān)控、重要處所、各種小區(qū)、公共場所、庫房管理等各行各業(yè)中的應用越來越普遍。同時，安防監(jiān)控系統(tǒng)自身的安全性也成為一個新的、重要的問題。

　　現(xiàn)代的安防監(jiān)控產(chǎn)品均系微電子化產(chǎn)品，這些監(jiān)控設備具有高密度、高速度、低電壓和低功耗等特性。其對各種諸如雷電過電壓、電力系統(tǒng)操作過電壓、靜電放電、電磁輻射等電磁干擾非常敏感，這就使得監(jiān)控系統(tǒng)設備極易遭受雷擊/過電壓破壞，其后果可能會使整個監(jiān)控系統(tǒng)運行失靈，并造成難以估計的經(jīng)濟損失和安全方面的風險。為了能夠準確、有效地提供安防監(jiān)控系統(tǒng)的防雷解決方案，我們首先應準確了解安防監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成，進而，準確分析安防監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的主要原因以及可能的雷擊過電壓的入侵途徑。在此基礎上，選用合適的防雷保護裝置，研究和探討信號、電源線路的合理布放，明確屏蔽及接地方式，方可給出準確的、系統(tǒng)的防雷解決方案。有效提高安防監(jiān)控系統(tǒng)的抗雷擊過電壓干擾能力，優(yōu)化系統(tǒng)的整體防雷水平。

　　二、安防監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成、分類及雷電防護概述

　　2.1安防監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

　　安防監(jiān)控系統(tǒng)，一般由以下三部分組成：

　　前端部分：主要由黑白(彩色)攝像機、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音頻、視頻、控制信號和饋送交、直流電源等。

　　終端部分：主要由控制設備、畫面分割器、監(jiān)視器、錄像存儲設備等組成。

　　2.2安防監(jiān)控系統(tǒng)的分類

　　依傳輸部分的傳輸方式分類，安防監(jiān)控系統(tǒng)主要分為如下幾類：

　　A同軸電纜傳輸監(jiān)控系統(tǒng)：雷電防護重點在于傳輸電纜的兩端線路接口防護及傳輸電纜自身的保護;

　　B雙絞線傳輸監(jiān)控系統(tǒng)：雷電防護重點在于，前端及終端的電源防護及雙絞線接口防護;

　　C光纜傳輸監(jiān)控系統(tǒng)：雷電防護重點在于，前端及終端的電源防護及光纜自身屏蔽鎧層及加強筋的防護;

　　D微波傳輸監(jiān)控系統(tǒng)：防護重點在于，前后兩站無線設備的自身直擊雷防護。

　　2.3安防監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的主要原因

　　2.3.1直擊雷

　　A、雷電直接擊中露天的攝像機上，直接損毀設備;

　　B、雷電直接擊在線纜上，造成線纜熔斷、損壞。

　　2.3.2雷電侵入波

　　安防監(jiān)控系統(tǒng)的電源線、信號傳輸線或進入監(jiān)控室的其它金屬線纜遭到雷擊或被雷電感應時，雷電波沿這些金屬導線/導體侵入設備，導致高電位差使設備損壞。

　　2.3.3雷電感應

　　電磁感應：當附近區(qū)域有雷擊閃絡時，在雷擊落實通道周圍會產(chǎn)生強大的瞬變電磁場。處在電磁場中的監(jiān)控設備和傳輸線路會感應出較大的電動勢，以致?lián)p壞、損毀設備。

　　靜電感應：當有帶電的雷云出現(xiàn)時，在雷云下面的建筑物和傳輸線路上會感應出與雷云相反的束縛電荷。這種感應電荷在低壓架空線路上可達100kV靜電電位，信號線路上可達40-60kV靜電電位，一旦雷云放電后，束縛電荷迅速擴散，即引起感應雷擊。

　　電磁感應和靜電感應引發(fā)的雷擊現(xiàn)象均稱為感應雷，又稱二次雷。它對設備的損害沒有直擊雷來的猛烈，但它要比直擊雷發(fā)生的機率大得多，有統(tǒng)計顯示，感應雷擊約占現(xiàn)代雷擊事故的80%以上。

　　2.3.4地電位反擊

　　直擊雷防護裝置(避雷針)在引導強大的雷電流流入大地時，在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬導體上產(chǎn)生非常高的瞬時電壓，對周圍與它們靠得近卻又沒與它們連接的金屬物體、設備、線路、人體之間產(chǎn)生巨大的電位差，這個電位差引起的電擊就是地電位反擊。這種反擊不僅足以損壞電器和設備，也可能造成人身傷害或火災爆炸事故。

　　三、安防監(jiān)控系統(tǒng)防雷解決方案要點/常見問題/注意事項

　　3.1直擊雷防護

　　直擊雷防護，是防雷保護不可或缺的重要基礎，是防雷保護不可忽視的組成部分。

　　3.1.1前端設備的直擊雷防護

　　安防監(jiān)控系統(tǒng)前端設備有室外和室內(nèi)兩種，安裝在室內(nèi)的設備一般不會遭受直擊雷，而安裝于室外的設備，多數(shù)處于相對的開闊地帶，直擊雷風險較大，則必須考慮直擊雷防護問題。

　　安防監(jiān)控系統(tǒng)前端設備，如攝像頭等，應置于接閃器(避雷針或其它接閃導體)有效保護范圍之內(nèi)。對于已經(jīng)處于其它接閃器或高層建筑原有接閃系統(tǒng)保護范圍之內(nèi)的前端設備，一般可以不再另行考慮直擊雷防護;對于未處于任何接閃系統(tǒng)保護范圍之內(nèi)的前端設備，則均應考慮直擊雷防護問題。從技術(shù)經(jīng)濟的角度考慮，前端設備直擊雷防護安裝獨立避雷針不具備可行性，一般都采用將避雷針架設在攝像機的支撐桿上，引下線可直接利用金屬桿本身(也可采用Φ8的鍍鋅圓鋼或30×3鍍鋅扁鋼)，但為了防止電磁感應，沿桿引上攝像機的電源線和信號線應穿金屬管敷設，金屬管應可靠接地。

　　3.1.2傳輸線路的直擊雷防護

　　為了使傳輸線路免遭直擊雷的侵害，傳輸線路應盡量避免架空敷設，最好是穿金屬管埋地敷設，金屬管的兩端應可靠接地。

　　3.1.3終端設備的直擊雷防護

　　終端設備機房(一般稱監(jiān)控機房)所在建筑物應采取防直擊雷的措施，可采用φ10的圓鋼(刷銀粉漆)在樓頂構(gòu)筑避雷帶，另外用φ10的圓鋼做避雷帶支撐，支撐高度15cm，每隔1m設一支撐，并用40×4mm的鍍鋅扁鋼作為引下線與地網(wǎng)(地網(wǎng)電阻應小于10Ω)連接，引下線的間距應不大于25米。也可以采用避雷針作為防直擊雷的措施，用40×4mm的鍍鋅扁鋼作為引下線與地網(wǎng)連接，避雷針的高度、安裝位置應根據(jù)滾球法進行計算。

　　3.2防雷接地系統(tǒng)

　　所有防雷保護系統(tǒng)均應有可靠、有效的接地。接地系統(tǒng)亦是防雷保護的必要組成部分之一。

　　安防監(jiān)控系統(tǒng)前端、終端設備均應有良好的防雷接地，相應接地系統(tǒng)應符合規(guī)范要求。一般獨立于監(jiān)控機房所在建筑物的前端設備均須設有獨立接地。但在此需要特別指出的是：無論前端還是終端設備的接地系統(tǒng)，如果距離小于20米的情況，兩個接地系統(tǒng)之間應做等電位連接。

　　3.3沿墻敷設應注意的問題

　　許多布線人員，因?qū)Ψ览字R了解有限，或者圖簡單方便，習慣于將戶外走線線路與建筑物避雷帶、引下線相互捆綁。方便了工程施工與美觀的同時，也帶來了較大的防雷安全隱患。這一點是值得重視和注意的。為減小雷害風險，任何導線/金屬線路均應盡可能避免與直擊雷防護系統(tǒng)平行捆扎，而應依有關(guān)規(guī)范要求。

　　3.4交流電源防雷器的選用

　　對于安防監(jiān)控系統(tǒng)的所有交流電源進線端均作有效的防雷保護。并且應確保設備所處建筑物系有良好的防雷接地系統(tǒng)的，進一步確認所在建筑的雷電防護裝置是否使用適當。

　　前端設備的交流電源進線處應安裝相應的電源防雷器?？紤]到安防監(jiān)控系統(tǒng)的電源系統(tǒng)一般都不是很規(guī)范，零、地之間一般都會有幾伏、十幾伏的電壓，有時甚至會有幾十伏的電壓，另外，在安裝單相電源防雷器的時候，安裝人員一般也不會注意區(qū)分零、火線，鑒于這種情況，我們建議選用單相電源防雷器時，盡量避免選用1+NPE保護模式的產(chǎn)品，因為如果NPE模塊上有交流電壓存在，在NPE模塊動作時會產(chǎn)生工頻續(xù)流，使NPE模塊難以熄弧，造成NPE模塊燒壞。

　　進入到監(jiān)控機房的電源線應考慮三級防護，可在建筑物的總配電房的電源進線處安裝一級電源防雷器，在監(jiān)控機房所在樓層配電箱的電源進線處安裝二級電源防雷器，在監(jiān)控機房重要設備的電源進線處安裝三級電源防雷器，在零、地電壓比較高的情況下，不建議采用3+NPE或1+NPE保護模式的電源防雷器。

　　所有的防雷器應可靠接地。

　　3.5安防監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸線路防護

　　統(tǒng)計數(shù)據(jù)資料表明，安防監(jiān)控系統(tǒng)80%以上的雷害事故都是因為與系統(tǒng)相連的線路上感應的雷電侵入波過電壓造成的。

　　因此，做好與系統(tǒng)相連的線路防護是整體防雷中不容忽視的一環(huán)。

　　最安全的布線方式，應采取全程穿金屬管埋地敷設，同時，也請注意，金屬管兩端務必做有效接地。穿金屬管埋地敷設的傳輸線路，可以使雷電侵入波的幅值得到相當程度的衰減，從而降低設備遭受雷電侵入波損害的概率。實際工程中，很多情況下條件不允許時，可以全程穿金屬管架空走線;或者不作全程穿金屬管，但在電纜進入監(jiān)控機房和前端設備前務必穿金屬管埋地敷設，埋地長度應不小于15米，在入戶端將電纜金屬外皮、金屬管與防雷接地有效連接。

　　所有傳輸線路的兩端均應安裝相應的防雷器。

　　3.6光纖通訊線路的防護

　　一般來講，光纖線路不必作加裝防雷電浪涌保護裝置，因為光纖線路本身不屬于導體，也就不會感應/傳遞過電壓浪涌。這一點許多人知道，但常常容易被忽視的是光纖線纜的防雷保護，從而導致一些雷電過電壓閃絡，損壞設備的情況發(fā)生。其發(fā)生的主要原因是，光纖線纜一般有金屬加強筋和金屬鎧層用于保護光纖線纜，光纖本身雖不會感應和傳遞過電壓，但其金屬加強筋和金屬鎧層卻極易感應、傳遞雷擊過電壓，必須給予妥善處理，即在光纖進戶端務必做好接地保護。

　　3.7視頻信號防雷的注意事項

　　視頻信號防雷，概念比較簡單，但也常常出現(xiàn)因工作環(huán)節(jié)上的疏忽導致防雷保護失敗，同時導致視頻防雷自身遭到損壞。

　　目前，市場上大部分信號防雷產(chǎn)品，一般采用兩級保護方式，前一級作為粗保護一般采用氣體放電管作為保護器件;后一級為細保護，一般采用TVS作為保護器件。如此一來，信號防雷器就必然有了前后之分，進出端之分。因一般信號防雷電路采用的TVS的通流能力是非常有限的，如果前后級接反，一旦有過電壓浪涌進來之后，TVS極易首先被擊穿，導致防雷器損壞/失效。而這一情況，在市場上時有發(fā)生。由于許多防雷公司業(yè)務人員對此問題并不熟悉，在簽合同時往往容易忽視“陰入陽出”與“陽入陰出”區(qū)別;許多防雷工程公司的采購人員也容易忽視此問題，只管下單采購“視頻信號防雷器”;最后產(chǎn)品到了現(xiàn)場后，工程人員未仔細考慮、認真對待，只管能接上即可，最終導致一些視頻信號防雷器接反的現(xiàn)象發(fā)生。

　　3.8直流電源防護，控制線信號保護。

　　直流電源防護、控制線信號保護與視頻信號保護的常見問題一致，所不同的是，直流電源防護、控制線信號保護，連接方式一般為壓接式，沒有“陰”“陽”頭之分，也就不會出現(xiàn)上述的銷錯貨、購錯貨問題。但現(xiàn)場工程人員必須注意，正確連接此類防雷器。一般常用標識為：輸入(IN)、輸出(OUT)，或者：浪涌端、保護端，亦稱之為：遠端、近端。換言之，輸入(IN)，即浪涌端，也稱為遠端，應連接有遠程線路，容易引入雷電過電壓的一端;輸出(OUT)，即保護端，也稱為近端，應連接被保護設備一端。

　　四、其它注意事項、維護要則

　　4.1防雷設計應在認真調(diào)查地理、地質(zhì)、土壤、氣象、環(huán)境等條件和雷電活動規(guī)律以及被保護物的特點等的基礎上，詳細研究防雷裝置的形式及其布置。

　　4.2在具體工程中，防雷設備安裝位置及設備選型均應由專業(yè)人員根據(jù)實際情況選定。

　　4.3應采用技術(shù)和質(zhì)量均符合國家標準的防雷設備、器件、器材，避免使用非標準防雷產(chǎn)品和器件。

　　4.4避雷針體、避雷帶、支架、接地引下線、接地體、連接線等部件，均應采用熱鍍鋅等方法，有效防止銹蝕。

　　4.5應定期檢查防雷器的使用情況，發(fā)現(xiàn)有損壞、老化的情況應及時更換。

　　為了有效提高安防監(jiān)控系統(tǒng)的抗雷擊過電壓干擾能力，優(yōu)化系統(tǒng)的整體防雷水平。分析防雷設計要點首先應準確了解安防監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成，進而，準確分析安防監(jiān)控系統(tǒng)遭受雷擊損害的主要原因以及可能的雷擊過電壓的入侵途徑。在此基礎上，選用合適的防雷保護裝置，研究和探討信號、電源線路的合理布放，明確屏蔽及接地方式，方可給出準確的、系統(tǒng)的防雷解決方案。