摘要:隨著安全監(jiān)控系統(tǒng)在銀行、交通、小區(qū)、庫房管理中的迅速普及應用,監(jiān)控系統(tǒng)設備因雷擊破壞的可能性就大大增加了。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。
引言:監(jiān)控系統(tǒng)是技術防范和科學管理的輔助設備,在其問世之初,應用范圍有限,點少、線短、面窄,防雷問題并不突出。但目前,監(jiān)控系統(tǒng)已得到了廣泛的應用,如高速公路、金融系統(tǒng)、軍事、交通監(jiān)控以及各種公共場所等,室外布線由幾百米到幾十公里不等,遭雷擊的機會非常多,造成是攝像機及終端設備(監(jiān)視器)被擊壞,嚴重的使整個中心控制室癱瘓,要做好監(jiān)控系統(tǒng)的雷擊防護,就要了解監(jiān)控系統(tǒng)的組成、雷擊成因、及防護措施。
1. 監(jiān)控系統(tǒng)的組成
監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和監(jiān)控中心(終端)系統(tǒng)組成。
前端系統(tǒng):通常指各種攝像機、報警探頭、云臺、防護罩、支架等。
傳輸系統(tǒng):同軸電纜、電源線、多芯控制線等采取架空、地埋或沿墻敷設等方式傳輸視頻、報警信號或控制信號等。
監(jiān)控中心(終端)系統(tǒng):主要有矩陣、硬盤錄象機、監(jiān)視器、報警主機和供電設備等。
2. 監(jiān)控系統(tǒng)雷擊形式及危害
2.1 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。
2.2 雷電波侵入:雷電波侵入主要通過戶外電力線,在雷電未擊穿大氣時,將呈現(xiàn)出高壓電場形式。雷電首先擊在電力線上,并從電力線的負載保護地線入地釋放,這樣就擊穿了設備。在高壓線上的表現(xiàn)為擊穿變壓器的絕緣,在變壓器低壓端與負載的連線上遭雷擊,損失的是用電器。由于變壓器低壓輸出端是三條相線,做一條地線,當作零地合一線,變成三相四線制零地合一方式給用電器供電,雷電擊在火線與大地放電,就等于火線與零線放電通過電力線直接擊穿用電器的電子元件。一般電子設備線與外殼的耐壓為每分鐘VAC1500V,火線與零線耐壓為工業(yè)級Vdc550-650V,這么低的耐壓一旦電源線路遭受雷擊,必將擊壞用電器。
2.3 雷電感應:當雷擊避雷針時,在引下線周圍會產(chǎn)生很強的瞬變電磁場。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。這現(xiàn)象叫電磁感應。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(xiàn)象叫靜電感應。雷擊引起的電磁感應和靜電感應稱為感應雷,又叫二次雷。當雷電形成的磁感應強度B達到O.07Gs時,無屏蔽的計算機即發(fā)生誤動;超過2.4Gs時,將發(fā)生永久性損壞。
3. 監(jiān)控系統(tǒng)的防雷措施
我們從監(jiān)控系統(tǒng)的三個組成部分,來分別說明防雷措施的應用。
3.1 前端設備的防雷
監(jiān)控系統(tǒng)前端設備的電源線路、信號線路架空引入室內(nèi),應在這些線路接入前端設備處加裝適配的電源SPD或信號SPD。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信號的傳輸速率、信號電平,啟動電壓以及雷電通量等參數(shù)。
前端設備如攝像頭應置于接閃器(避雷針或其他接地導體)有效保護范圍之內(nèi),最好距避雷針3-4m的距離。如有困難避雷針也可以架設在前端設備的支撐桿上,但應沿支撐桿敷設的電源線和信號線應穿金屬管屏蔽,金屬管兩端應良好接地,防止泄流過程中產(chǎn)生的電磁感應。
3.2 傳輸線路的防雷
監(jiān)控系統(tǒng)傳輸線路主要包括傳輸信號線和電源線兩部分。室外攝像機的電源可從終端設備處引入,也可從監(jiān)視點附近的電源引入。
監(jiān)控設備供電一般采用直埋敷設方式,傳輸線埋地敷設并不能阻止雷擊設備的發(fā)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,即使雷擊比較遠的地方,也仍然會有部分雷電流流人電纜。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。如電纜全程穿金屬管有困難時,可在電纜進入終端和前端設備前穿金屬管埋地引入,埋地長度不得小于15m,在入戶端將電纜金屬外皮、鋼管同防雷接地裝置相連。
3.3 終端設備的防雷
在監(jiān)控系統(tǒng)中,監(jiān)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等多方面進行。
監(jiān)控室應在接閃器保護范圍內(nèi),進入監(jiān)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,在人戶處應加裝避雷器,并將線纜金屬外護層及自承鋼索接到接地裝置上。
監(jiān)控室內(nèi)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。
3.4 SPD的選擇
電源系統(tǒng) 由于有70%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。
信號系統(tǒng) 在視頻傳輸線、信號控制線,入侵報警信號線進入前端設備之前或進人中心控制臺前應加裝相應的避雷保護器。監(jiān)控攝像頭到控制中心的視頻傳輸電纜兩端應安裝視頻信號SPD各1只,以保護攝像頭和控制中心。
4.結束語
雷電對安全監(jiān)控系統(tǒng)的損害途徑是多方面的,本文主要對監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護技術進行了相應的介紹。需要說明的是,防需保護是一個比較復雜的問題,對監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)控系統(tǒng)的設計施工之前,就要考慮到監(jiān)控所處的地理環(huán)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。