监控系统防雷解决方案

时间:2016-11-15 来源: 点击量:144

  一、概述

  

  每年各种manbext网页控制系统或计算机网络因雷击而损坏的事例屡见不鲜,其中安防监控系统因受到雷击而引起设备损坏、自动化监控失灵的事件也时常发生。道路监控子系统中,有一部分前端摄像机安装在室外,对于雷雨多发地区,容易遭受雷击损坏,因此极有必要对这些设备进行防雷保护。

  

  道路监控系统中,分布在各处的室外型监控摄像机,其交流220V供电电源通过两芯电缆、视频信号通过带BNC接头的10Base2细缆、RS485通信控制信号通过多芯电缆,传输至中心控制主机,进行集中监控。

  

  为了防止雷电产生的感应过电压和过电流,在所有监控设备的电源线入口、信号线连接的设备两端均应安装相应的避雷器。监控系统中的前端摄像机一般分为室外安装型和室内安装型,室内型摄像机信号传输线缆和电源供给线缆均通过"地埋"方式布线,遭受雷击的机会较少。进行防雷器设备选型时,必须注意防雷保护器必须达到以下基本要求:

  

  1) 正常运行时,雷电保护器的接入应不影响信号的正常传输,雷电保护器的对地阻抗应尽可能大,串联在电路中的阻抗应尽可能小。

  

  2) 在雷电袭击通信总线时,雷电保护器应发挥良好的电压钳位作用,其钳位电压应低于RS485芯片的耐受电压水平。

  

  3) 在抑制不超过防雷器最大通流量的雷电袭击过程中,雷电保护器自身应完好。

  

  4) 雷电保护器对雷电袭击应具有足够快的响应速度。

  

  二、监控系统防雷总体方案

  

  1、直击雷的防护

  

  直击雷的防护较简易的方法是采用避雷针,室外各球形摄像机由于分别分布在室外,距离较远,因此室外各摄像头须设计安装避雷针。具体设计方案为:在室外各球形摄像头的立杆上(立杆的顶部)分别安装一支避雷针,规格为φ16×1000mm镀锌圆钢,安装方式为焊接。如图1所示。

  

  2、防雷接地要求

  

  防雷接地由引下线、接地线和接地体组成。引下线是引导雷击电流从避雷针入地的通道。接地体埋于地下与引下线相连接,雷击电流由此泄放到大地,接地体满足接地电阻的要求。多种接地体距离无法大于20M时,必须加装地网隔离器。接地线一般采用40×4mm镀锌扁铁或25mm2 以上多股绝缘铜缆,一端焊接到接地体上,另一端引到室内的等电位连接排上。接地体与引下线或接地线一般采用搭接焊,焊接处必须牢固无虚焊,同时为确保接地电阻不大于4Ω,必须将接地体与建筑物大楼的基础地网可靠连接。对于监控中心及靠近建筑物的摄像头我们设计采用抽建筑物主钢筋的方法作联合接地,对于远离建筑的摄像头则需要在摄像头旁做一套人工接地体,具体如下地网设计方案。

  

  3、电源系统的防雷

  

  由于雷电冲击波的主要能量集中在从工频附近几十赫兹到几百赫兹的低端,所以雷电冲击波能量就容易与工频回路发生耦合、谐振,于是雷电冲击波从电源线路进入电子设备的几率,要比从信号线中进入的几率高得多,据统计,约有80%的雷击损坏电子设 备的事故是由电源线引入的,因此应特别加强系统中设备电源的防雷措施。

  

  1)在控制大楼总配电柜处,安装第一级加强型电源防雷器;

  

  2)在中心控制室的监控系统配电箱处,安装第二级标准型电源防雷器;

  

  3)在室外型云台摄像机电源入口处,安装标准型电源防雷器;

  

  4)室外型固定摄像机,安装标准型电源防雷器;

  

  4、视频信号线和云台控制线的防雷

  

  选择这类避雷器型号时主要需考虑:

  

  1)响应动作时间在10ns以下;

  

  2)限制电压在50伏以下;

  

  3)接入后对信号的衰减在0.1dB-0.8dB之间。

  

  三、防雷器的选配

  

  在这个防雷方案设计时,主要的防雷措施如下:

  

  1、电源线:

  

  由于总控室集中了重要的系统网络设备,须重点加强保护;根据国家防雷规范、电源防雷器的特点以及国内供电情况,其电源线路上的防雷保护需采用三级防护,即:中心控制室配电箱处,选用型大通流电源防雷器一套,安装于机房的配电箱内电源线上。主要用来抑制吸收该电源线上所产生并传导的感应雷电或系统操作过电压,以保护总控室内通过此电源线供电的所有用电设备。再选用型单相交流电源防雷器安装于机房UPS电源前端,主要用来抑制吸收第一级防雷器的残余电压或系统操作过电压,以保护系统设备及其它电子设备。最后采用防雷插座(六孔保护),分别安装于各设备的电源线上,主要用来抑制吸收第一、二级保护的残余电压或系统操作过电压,以保护系统设备及其它电子设备。

  

  室外各摄像头如果采用单相交流220V电源供电,应选用型单相交流电源防雷器各一套,主要用来抑制吸收该电源线上所产生并传导的感应雷电或系统操作过电压,保护各摄像头(如果摄像头采用单相直流12V电源供电,则选用型单相直流电源防雷器)。

  

  2、视频信号线:

  

  摄像机通过带BNC接头的75-5同轴电缆传输到中心控制主机,由于传输距离较远,室外摄像头前端选用NC型视频信号防雷器各一只,在每台摄像机的视频输出端口,安装视频信号防雷保护器。在视频线进入监控机房后,在每个视频分配器的输入端口处,安装24口视频信号组合防雷箱,防雷器就近接地。如摄像头后端有字符叠加器,则应将防雷器安装于字符叠加器的输出端,摄像头到字符叠加器间的电源线、信号线应尽可能短,并保证接地线是相连的,确保两台设备是处于等电位状态。主要用来抑制吸收各视频线上所产生并传导的感应雷电,保护录象机和摄像头。如有条件,监控机房至摄像机的电源线、视频线以及云台控制线应穿金属管埋地敷设,金属管两端应良好接地。

  

  3、云台控制信号线:

  

  球形摄像机通过云台控制信号线(RS485),接受控制中心主机的控制,在室外摄像头前端选用控制信号防雷器各一只。在控制线进入监控机房后,在控制线到主机输入端口处,安装24口控制信号组合防雷箱(如果控制线采用统一控制布线方法,则安装控制信号防雷器即可),防雷器就近接地。主要用来抑制吸收各云台控制线上所产生并传导的感应雷电,保护各云台控制器。

  

  四、地网设计方案

  

  1、根据GB50057-94规范,交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地宜共用一种接地装置,其接地电阻值按其中最小值确定;若有特殊要求,防雷接地装置需单独设置时,其余三种接地宜共用一组接地装置,其接地电阻不应大于其中最小值,两接地装置之间必须采用地网隔离器,以防止地电位反击。要求接地地阻值小于4欧姆。

  

  2、对直流工作接地有特殊要求,需单独设置接地装置的信息系统,其接地电阻值及与其它接地装置的接地体之间的距离,应按安防监控设备生产商要求确定,无法做到大于20米时,必须在不同接地装置之间安装地网隔离器,以防止地电位反击。

  

  3、中心控制室内宜建设等电位网,所有设备的交流工作地、安全保护地、直流地、静电泄放地等均就近与等电位网连接;等电位网与建筑物结构地网或防雷地网之间采用单点接地方式。

  

  4、固定云台摄像机应采取就近接地。需新做地网工程,接地极采用50X50X5mm镀锌角钢,长度为2.5米,挖土沟深0.5-0.8米,宽度以方便焊接操作为宜,一般为0.2米,然后将接地极打入地下,地极间距为3米,上端部用40X4mm镀锌扁钢相焊接,并与云台机安装立柱焊接,焊接处进行防锈、防腐处理。由于各点情况不同,须打入多少根接地极须视具体情况而定,地网接地电阻值须小于4Ω。

  

  二、5、其它要求:

  

  1)接地引入线(单点接地线)材料采用25mm2多股铜芯电缆。接地引入线应作绝缘处理,或采用防松垫圈的螺栓紧固,引入线全程加套PVC管保护,可沿强电井一步下引,若沿外墙引入,裸露在地面以上部分,应有防止机械损伤的措施。

  

  2)地网接地电阻值须小于4Ω。

  

  3)当增加接地体不易达到降低地阻时,可采取换土、加降阻剂等办法。

  

  4)网点等电位连接网具体作法如下:

  

  ① 用10 mm2以上的铜芯电缆将设备金属外壳及各种非带电金属物就近与接地系统可靠连接起来。

  

  ② 中心控制机房内采用等电位连接排进行等电位连接,各接地线分别接到等电位连接排

  

  ③ 等电位连接排与外接地网系统的连接采用25mm2的多股铜导线连接。

  

  ④ 电源防雷器的接地线用6mm2以上的黄绿双色水线与室内等电位连接排相连,导线尽可能短。

  

  ⑤ 信号防雷器的接地线采用2.5mm2以上的黄绿双色水线与室内的接地等电位连接排相连,导线尽可能短。

  

  ⑥ 接线方式:每个防雷器应分别就近接到等电位连接排,连接导线尽可能短。