視頻監(jiān)控系統(tǒng)防雷保護(hù)解決方案(圖)
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眾所周知，雷電具有極大的破壞性，其電壓高達(dá)數(shù)百萬伏，瞬間電流可高達(dá)數(shù)十萬安培。雷擊所造成的破壞性后果體現(xiàn)于下列三種層次：①設(shè)備損壞，人員傷亡；②設(shè)備或元器件壽命降低；③傳輸或儲(chǔ)存的信號(hào)、數(shù)據(jù)（模擬或數(shù)字）受到干擾或丟失，甚至使電子設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作而暫時(shí)癱瘓或整個(gè)系統(tǒng)停頓。目前，世界上各種建筑、設(shè)施大多數(shù)仍在使用傳統(tǒng)的避雷針防雷。用避雷針防止直接雷擊實(shí)踐證明是經(jīng)濟(jì)和有效的。但是，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，大量精密電子設(shè)備的使用和聯(lián)網(wǎng)，避雷針對這些電子設(shè)備的保護(hù)卻顯得無能為力。避雷針不能阻止感應(yīng)雷擊過電壓、操作過電壓以及雷電波入侵過電壓，而這類過電壓卻是破壞大量電子設(shè)備的罪魁禍?zhǔn)?。每年各種通訊控制系統(tǒng)或網(wǎng) 絡(luò)因雷擊而受破壞的事例屢見不鮮，其中安防監(jiān)控系統(tǒng)因受到雷擊引起設(shè)備損壞，自動(dòng)化監(jiān)控失靈的事件也常有發(fā)生。安防監(jiān)控子系統(tǒng)中部分前端攝像機(jī)設(shè)計(jì)為室外安裝方式，對于雷雨多發(fā)地區(qū)必須設(shè)計(jì)安裝防雷電系統(tǒng)。
二、方案設(shè)計(jì)說明
系統(tǒng)防雷方案包括外部防雷和內(nèi)部防雷兩個(gè)方面:
* 外部防雷包括避雷針、避雷帶、引下線、接地極等等，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過避雷針、避雷帶、引下線等，泄放入大地。
* 內(nèi)部防雷系統(tǒng)是為保護(hù)建筑物內(nèi)部的設(shè)備以及人員的安全而設(shè)置的。通過在需要保護(hù)設(shè)備的前端安裝合適的避雷器，使設(shè)備、線路與大地形成一個(gè)有條件的等電位體。將可能進(jìn)入的雷電流阻攔在外，將因雷擊而使內(nèi)部設(shè)施所感應(yīng)到的雷電流得以安全泄放入地，確保后接設(shè)備的安全。
避雷帶、引下線（建筑物鋼筋）和接地等構(gòu)成的外部防雷系統(tǒng)，主要是為了保護(hù)建筑物本體免受雷擊引起的火災(zāi)事故及人身安全事故，而內(nèi)部防雷系統(tǒng)則是防止感應(yīng)雷和其他形式的過電壓侵入設(shè)備造成損壞，這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的。
雷電對電氣設(shè)備的影響，主要由以下四個(gè)方面造成：①直擊雷；②傳導(dǎo)雷； ③感應(yīng)雷；④開關(guān)過電壓。
直擊雷：雷電直接擊中建筑物，雷電的不到50%的能量將會(huì)從引下線等外部避雷設(shè)施泄放到大地，其中接近40%的能量將通過建筑物的供電系統(tǒng)分流，其中5%左右的能量通過建筑物的通信網(wǎng)絡(luò)線纜分流，其余的雷擊能量通建筑物的其他金屬管道、纜線分流。這里的能量分配比例會(huì)隨著建筑物內(nèi)的布線狀況和管線結(jié)構(gòu)而變化。直擊雷波形為10/350us
傳導(dǎo)雷（雷電波侵入）：在更大的范圍內(nèi)（幾公里甚至幾十公里），雷電擊中電力或信息通訊線路，然后沿著傳輸線路侵入設(shè)備。其中地電位反擊也是傳導(dǎo)雷中的一種：雷電擊中附近建筑物或附近其他物體、地面，導(dǎo)致地電壓升高，并在周圍形成巨大的跨步電壓。雷電可能通過接地系統(tǒng)或建筑物間的線路入侵雷電延建筑物內(nèi)部設(shè)備形成地電位反擊。
感應(yīng)雷（雷電波感應(yīng)）：在周圍1000公尺左右范圍內(nèi)（有資料為 500公尺或 1500公尺，距離應(yīng)隨著雷擊大小和屏蔽措施而變化）。發(fā)生雷擊時(shí)，LEMP 在上述有效范圍內(nèi)，在所有的導(dǎo)體上產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的感應(yīng)浪涌。因此分布于建筑物內(nèi)外的各種電力、信息線路將會(huì)感應(yīng)雷電而對設(shè)備造成危害。
隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，精密儀器，通訊設(shè)備，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越廣泛，因而感應(yīng)雷造成的雷擊事故也越來越多，除直接造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失外，因重要設(shè)備損壞使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓后造成間接的損失更是驚人。
三、方案設(shè)計(jì)思想
?。?）直擊雷的外部防護(hù)措施
雖然有不少專家學(xué)者在努力的研究有效的防止直擊雷的方法，但直到今天我們還是無法阻止雷擊的發(fā)生。實(shí)際上現(xiàn)在公認(rèn)的防直擊雷的方法仍然是200年前富蘭克林先生發(fā)明的避雷針。
A. 接閃器
避雷針及其變形產(chǎn)品避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)等統(tǒng)稱為接閃器。歷史上對接閃器防雷原理的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生過誤解。當(dāng)時(shí)認(rèn)為：避雷針防雷是因?yàn)槠浼舛朔烹娋C合了雷云電荷從而避免了雷擊發(fā)生，所以當(dāng)時(shí)要求避雷針頂部一定要是尖端，以加強(qiáng)放電能力。后來的研究表明：一定高度的金屬導(dǎo)體會(huì)使大氣電場畸變，這樣雷云就容易向該導(dǎo)體放電，并且能量越大的雷就越易被金屬導(dǎo)體吸引。這樣接閃器的防雷是因?yàn)閷⒗纂娨蜃陨矶乐沽吮槐Ｗo(hù)物被雷電擊中?，F(xiàn)在認(rèn)為任何良好接地的導(dǎo)體都可能成為有效的接閃器，而與它的形狀沒有什么關(guān)系。
為了降低建筑被雷擊的概率，宜優(yōu)先采用避雷網(wǎng)、作為建筑物的接閃器，如果屋面有天線等通信設(shè)施可在局部加裝避雷針保護(hù)，這樣接閃器的高度不會(huì)太高，不會(huì)增大建筑的雷擊概率。避雷網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸應(yīng)不大于10mＸ10m，避雷針應(yīng)與避雷網(wǎng)可靠連接。
B. 引下線
引下線的作用是將接閃器接閃的雷電流安全的導(dǎo)引入地，引下線不得少于兩根，并應(yīng)沿建筑物四周對稱均勻的布置，引下線的間距不大于18米，引下線接長必須采用焊接，引下線應(yīng)與各層均壓環(huán)焊接，引下線采用10毫米的圓鋼或相同面積的扁鋼。對于框架結(jié)構(gòu)的建筑物，引下線應(yīng)利用建筑物內(nèi)的鋼筋作為防雷引下線。
采用多根引下線不但提高了防雷裝置的可靠性，更重要的是多根引下線的分流作用可大大降低每根引下線的沿線壓降，減少側(cè)擊的危險(xiǎn)。的目的是為了讓雷電流均勻入地，便于地網(wǎng)散流，以均衡地電位。同時(shí)，均勻?qū)ΨQ布置可使引下線瀉流時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)電磁場在引下線所包圍的電信建筑物內(nèi)相互抵消，減小雷擊感應(yīng)的危險(xiǎn)。
C. 接地體
接地體是指埋在土壤中起散流作用的導(dǎo)體，接地體應(yīng)采用：
* 鋼管 直徑大于50毫米，壁厚大于3.5毫米；
* 角鋼 不小于50×50×5毫米
* 扁鋼 不小于40×4毫米。
應(yīng)將多根接地體連接成地網(wǎng)，地網(wǎng)的布置應(yīng)優(yōu)先采用環(huán)型地網(wǎng)，引下線應(yīng)連接在環(huán)型地網(wǎng)的四周，這樣有利于雷電流的散流和內(nèi)部電位的均衡。垂直接地體一般長為1.5-2.5米，埋深0.8米，地極間隔5米，水平接地體應(yīng)埋深1米，其向建筑物外引出的長度一般不大于50米。框架結(jié)構(gòu)的建筑應(yīng)采用建筑物基礎(chǔ)鋼筋做接地體。
?。?）直擊雷電流在電源系統(tǒng)的分配：
根據(jù)GB50057-94的標(biāo)準(zhǔn)對直擊雷電流分類：
第一類 200KA 10/350us
第二類 150KA 10/350us
第三類 100KA 10/350us
如圖所示：
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