監(jiān)控防雷-POE集中供電

1、監(jiān)控系統(tǒng)的防雷方案一、概述當(dāng)今社會電子計算機(jī)技術(shù)、微波通信技術(shù)日益發(fā)展，各類電子設(shè)備大量應(yīng)用，雷擊電感應(yīng)到附近的導(dǎo)體中形成過電壓，可高達(dá)幾千伏，對微電子設(shè)備的危害極大。LEMP 的主要侵入通道有電源線路、各類信號傳輸線路、天饋路線和進(jìn)入系統(tǒng)的管、纜、橋架等導(dǎo)體侵入設(shè)備系統(tǒng)，造成電子設(shè)備失效或永久性損壞。因此，雷擊脈沖的防護(hù)是在入侵通道上將雷電流泄放入地，從而達(dá)到保護(hù)電子設(shè)備的目有。其主要方法是采用隔離、等位、鉗位、均壓、濾波、屏蔽、過壓過流保護(hù)、接地等方法將雷電過電壓、過電流及雷擊電磁脈消除在設(shè)備外圍，從而有效地保護(hù)各類設(shè)備。目前主要采用氣體放電管、放電間隙、高頻二極管、壓敏電阻、瞬

2、態(tài)二極管、晶閘管、高低通濾波器等元件根據(jù)不同頻率、功率、傳輸速率、阻抗、駐波、插損、帶寬、電壓、電流等要求，組合成電源線、天饋線、信號線系列電涌保護(hù)器（SPD）安裝在微電子設(shè)備的外連線路中，地線按共用接地原則接入系統(tǒng)的地線，才不至于造成地電位反擊。只要設(shè)計合理、安裝合格，電涌保護(hù)器就能有效的防御雷電。二、雷電波入侵用電設(shè)備、電子系統(tǒng)可能途徑：1、雷電直接擊中物理線路(電源線、網(wǎng)絡(luò)線、電話線 等)。a、落雷點(diǎn)為電源高電壓側(cè)，雷電沿供電線路侵入到電源設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、電話信號系統(tǒng)供電部分，產(chǎn)生過電流與過電壓造成電源設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)的電源損壞、斷電、致使整個系統(tǒng)癱瘓。b、雷電直擊電源、網(wǎng)絡(luò)、電

3、話信號線路、沿線路進(jìn)入設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、電話系統(tǒng)，造成信號接口、接收系統(tǒng)、室內(nèi)單元、用電設(shè)備等主要設(shè)備損壞。2、回路感應(yīng)過電壓由于網(wǎng)絡(luò)、電源、電話系統(tǒng)在建筑物內(nèi)大量布設(shè)各種導(dǎo)體線路，這些線路、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布局錯綜復(fù)雜，在建筑物內(nèi)部的不同空間位置上構(gòu)成許多回路，當(dāng)建筑物遭雷擊或鄰近地區(qū)雷電放電時，將在建筑物內(nèi)部空間產(chǎn)生脈沖暫態(tài)磁場，這種快速變化的磁場交鏈這些回路后，將在回路中感應(yīng)出暫態(tài)過電壓，危及與這回路相連接的電子、電器設(shè)備。3、靜電感應(yīng)過電壓網(wǎng)絡(luò)通信線路上感應(yīng)過電壓分靜電感應(yīng)與電磁感應(yīng)：靜電感應(yīng)主要是指架空線路位于雷擊點(diǎn)附近，由雷云團(tuán)先導(dǎo)通道中充滿電荷，對架空線產(chǎn)生靜電感應(yīng)作用累積大量相反電荷，當(dāng)雷云

4、主放電開始，雷云中電荷迅速中和，從而使架空線上原先被束縛的電荷迅速釋放，形成暫態(tài)過電壓波。這種波以接近光速向架空線兩側(cè)傳播，侵入線路兩端連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將其損壞。當(dāng)雷電直接擊在避雷針避雷帶或建筑物上時，由于雷電流幅值大，波頭陡度高，在雷電流的通道附近產(chǎn)生一個很強(qiáng)的瞬變磁場。這強(qiáng)大的磁場將直接在電源線或網(wǎng)絡(luò)通信線路上感應(yīng)出過電壓，侵入到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和用電設(shè)備中，損壞設(shè)備。高強(qiáng)度（30KA 雷電流）雷電放電可以對距離雷擊點(diǎn) 1km 范圍內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和用電設(shè)備產(chǎn)生影響，甚至造成系統(tǒng)設(shè)備損壞。據(jù)統(tǒng)計，這種感應(yīng)雷擊事故占網(wǎng)絡(luò)信號和用電設(shè)備雷擊事故的 70%。4、耦合與轉(zhuǎn)移

5、過電壓雷擊引起暫態(tài)高電壓或過電壓常常可以通過網(wǎng)絡(luò)線路耦合或轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，造成設(shè)備的損壞。三、 系統(tǒng)綜合防雷設(shè)計方案的依據(jù)系統(tǒng)綜合防雷在設(shè)計時主要采用以下標(biāo)準(zhǔn)，供設(shè)計時參照。1. IEC61024建筑物防雷2. IEC61312雷電電磁脈沖的防護(hù)3. GB50057-94建筑物防雷設(shè)計規(guī)范4. GB/T50311-2000建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范5. 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范（GB50343-2004）6. GB50343-2002建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范7. VDE0675過電壓保護(hù)器8

6、. GA1731998計算機(jī)信息系統(tǒng)防雷保安器9. GB2887-89監(jiān)控、門禁場地技術(shù)條件10.ITU K27電信大樓內(nèi)的連接結(jié)構(gòu)和接地11.GB50174-93電子計算機(jī)房設(shè)計規(guī)范等四、 方案設(shè)計實(shí)施（1）電源保護(hù)根據(jù) IEC1312 防雷及過電壓規(guī)范中有關(guān)防雷分區(qū)的劃分，針對重要系統(tǒng)的防雷應(yīng)分為三個區(qū)，分別加以考慮。只做單級防雷可能會帶來，因雷電流過大而導(dǎo)致的泄流后殘壓過大破壞設(shè)備或者保護(hù)能力不足引起的設(shè)備損壞。電源系統(tǒng)多級保護(hù)，可防范從直擊雷到工業(yè)浪涌的各級過電壓的侵襲。根據(jù)國家有關(guān)低壓防雷的有關(guān)規(guī)定，外接金屬線路進(jìn)入建筑物之

7、前必須埋地穿金屬管槽 15 米以上的距離進(jìn)入建筑物，且要在建筑物的線路進(jìn)入端加裝低壓避雷器。必須做到在電源的進(jìn)入端安裝低壓端的總電源防雷器，將由外部線路可能引入的雷擊高電壓引至大地泄放，以確保后接設(shè)備的安全。1）在低壓供（配）電系統(tǒng)裝置中的設(shè)備均應(yīng)具有一定的耐受浪涌能力（耐沖擊過電壓能力）。當(dāng)無法獲得 220/380V 三相系統(tǒng)各種設(shè)備的耐沖擊過電壓值時，可按 IEC60664-1 的給定指標(biāo)選用。見表 1（表 1）220/380V 三相系統(tǒng)各種設(shè)備耐沖擊過電壓額定值設(shè)備的位置電源處的設(shè)備配電線路和最后用

8、電設(shè)備特殊需要保護(hù)的分支線路的設(shè)備設(shè)備耐沖擊過電壓類別耐沖擊電壓額定值（KV）IV 類6III 類4II 類25I 類15注：I 類需要將瞬態(tài)過電壓限制到特定水平的設(shè)備；II 類如家用電器、手提工具和類似負(fù)荷；III 類如配電盤、斷路器、布線系統(tǒng)（包括電纜、母線、分線盒、開關(guān)、插座），應(yīng)用于工業(yè)的設(shè)備和一些其他設(shè)備（例如永久接至固定裝置的固定安裝的電動機(jī)）；IV 類如電氣計量儀表、一次線過流保護(hù)設(shè)備、波紋控制設(shè)備。鑒于集成化程度很高的電子設(shè)備是通過微電位和小電流進(jìn)行工作的，其元件的耐沖擊能量很低，因此從一次性投資與

9、效益（主要指該信息系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)停頓的風(fēng)險）之比出發(fā)，可能需要設(shè)置耐沖擊電壓更低的安裝位置類別，如將 I 類安裝別定為500V 或耐沖擊電壓值更低，在實(shí)際低壓運(yùn)行中雷電過電壓常常大于 6KV，因此必須考慮 SPD 的選擇問題，（參看圖 1）（圖 1） 耐沖擊電壓類別及 SPD 安裝示例圖2）需要進(jìn)行風(fēng)險分析，看是否需要使用 SPD，需要使用多少級 SPD，然后對 SPD 能量承受能力分析等。建議安裝：經(jīng)過分析，在機(jī)房所在的樓層的電源總配電箱處

10、0;并聯(lián)安裝電源防雷器，型號為：HD-D380B-XL80,最大通流量為 80KA，參數(shù)如下（表 1）:型號額定工作電壓 Uo最大持續(xù)工作電壓Uc電壓保護(hù)水平 Up最大后備保險絲強(qiáng)度標(biāo)稱放電電流In(8/20µs)最大放電電流Imax(8/20µs)響應(yīng)時間 ta接線方式雷擊記數(shù)器外型尺寸HD-D380B-XL80380V/50Hz385V/50Hz2.5KV125A40KA80KA100ns并聯(lián)可選29280*350*130mm圖片僅供參考，請以實(shí)物為準(zhǔn)。10080KA(8/20µs)一般適用于 LPZ

11、01 區(qū)。在機(jī)房內(nèi)的電源總開關(guān)處并聯(lián)安裝電源防雷小箱，型號為 HD-D380C-XS40 。最大通流量為 40KA，參數(shù)如下(表 2)：型號額定工作電壓 Uo最大持續(xù)工作電壓Uc電壓保護(hù)水平 Up最大后備保險絲強(qiáng)度標(biāo)稱放電電流In(8/20µs)最大放電電流Imax(8/20µs)響應(yīng)時間 ta接線方式雷擊記數(shù)器外型尺寸HD-D380C-XS40380V/50Hz385V/50Hz1.6KV15A20KA40KA25ns并聯(lián)否260*180*85mm圖片僅供參考，請以實(shí)物為準(zhǔn)。2040KA(8/

12、20µs)一般適用于總電源二、三級防雷。（表 2）針對安裝了非常敏感的設(shè)備（電子設(shè)備、計算機(jī)，監(jiān)控主機(jī)等）或這些需要保護(hù)的設(shè)備里安裝入口的 SPD 太遠(yuǎn)、在建筑物內(nèi)由于雷電放電和內(nèi)部干擾源而產(chǎn)生電磁場時又或者其它需要獨(dú)立保護(hù)的特殊設(shè)備。有必要在靠近被保護(hù)設(shè)備處或設(shè)備內(nèi)部安裝末級 SPD。建議安裝：在機(jī)房內(nèi)的用電設(shè)備或者是室外的光端機(jī)前端 安裝電源防雷插座，型號為：HD-D220CZ，最大通流量為 20KA，參數(shù)如(表 3)：型號額定工作電壓 Uo最大持續(xù)工作電壓Uc電壓保護(hù)水平 UpHD-D22

13、0CZ220V/50Hz275V/50Hz900V最大后備保險絲強(qiáng)度標(biāo)稱放電電流In(8/20µs)最大放電電流Imax(8/20µs)響應(yīng)時間 ta接線方式外型尺寸10A10KA20KA25ns串聯(lián)225*106*30mm圖片僅供參考，請以實(shí)物為準(zhǔn)。一般適用于家庭電源插口以及精密電子設(shè)備電源保護(hù)。(表 2)（2）監(jiān)控信號系統(tǒng)通常監(jiān)控部分防雷可分為以下兩部分：1、前端部分，是指視頻線路的前端即攝像頭部分，由于攝像頭基本是單獨(dú)安裝，連接的線路有視頻線路、電源線路和控制線路，其中控制線路是指帶云臺或快球攝像機(jī)2、終端部分，是指在機(jī)房內(nèi)即在攝像機(jī)引入機(jī)房內(nèi)的設(shè)

14、備，同樣線路包括，視頻線路、電源線路和控制線路，其主要區(qū)別在于，后端設(shè)備為集中安裝，所以一般多路線路采用集成式安裝處理。監(jiān)控系統(tǒng) 防雷器通用安裝位置示意圖如圖所示：在本監(jiān)控系統(tǒng)上才用的是 POE 集中供電，并且利用光纖傳輸信號，在網(wǎng)路攝像機(jī)到 POE 光纖收發(fā)器之間是用雙絞線傳輸，所以在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)到光端機(jī)之間的線路兩端安裝網(wǎng)絡(luò)視頻防雷器，型號為： HD-XNET-RJ45/POE,參數(shù)如下：網(wǎng)絡(luò)視頻防雷器，型號：HD-XNET-RJ45/POE圖片僅供參考，請以實(shí)物為準(zhǔn)。保護(hù)對象標(biāo)稱電壓 Un保護(hù)線數(shù)電壓保護(hù)水平 

15、Up1KV/（1.2/50µs）標(biāo)稱放電電流 In(8/20µs)最大放電電流 Imax(8/20µs)插入損耗 aE串聯(lián)阻抗數(shù)據(jù)傳輸速率 Vs信號線5V1，2，3，6(X-X)<10V(X-G)<10V2.5A5KA0.2dB1 歐100Mbps電源線12V4,5,7,875V2.5KA5KA接口方式接線方式RJ45串聯(lián)響應(yīng)時間 ta1ns<25ns外形尺寸94*25*25/67*25*25一般適用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)防雷保護(hù)。在機(jī)房內(nèi)的監(jiān)控信號，室外的監(jiān)控信號到機(jī)房是由光纖傳輸，在這些線路上可

16、以不用裝 SPD 保護(hù)器，但是把光纖兩端加強(qiáng)芯防雷接地。五、 接地系統(tǒng)1.避雷器是一種雷擊放電流的泄放通道，也是一種等電位連接體。所有避雷器的保護(hù)原理是在雷擊瞬間保證設(shè)備，大地，建筑物極其附屬設(shè)備之間構(gòu)成等電位體，從而避免過壓的損害，其中起最關(guān)鍵作用的就是接地系統(tǒng)。2.依照 IEC 整體防雷技術(shù)的接地要求，計算機(jī)系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)必須設(shè)立良好的接地系統(tǒng)，以滿足系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性要求與防雷方面的要求。接地可選擇在攝像機(jī)附近墻內(nèi)鋼筋結(jié)構(gòu)作為接地點(diǎn)，接地電阻要求4 歐姆?？刹捎煤附臃绞竭B接。3.IEC 與 GB 相關(guān)

17、防雷的基本要求，根據(jù)雷電防護(hù)的基本原理，將各設(shè)備的接地接入點(diǎn)，外部防雷設(shè)施，各種金屬管線應(yīng)在專家的指導(dǎo)下，進(jìn)行等電位處理，以保證在雷電與過電壓發(fā)生時，系統(tǒng)內(nèi)的各設(shè)備，各端口之間不會存在危險的電位差。各種防雷設(shè)備，尤其是各防雷設(shè)備的接地工藝方面，要求是非常嚴(yán)格的，必須保證各種接地設(shè)施之間可靠連接。在監(jiān)控機(jī)房內(nèi)可以選擇就近接地原則，利用建筑物的鋼筋柱子內(nèi)的鋼筋作為接地點(diǎn)。在室外的攝像槍則要做人工地網(wǎng)。就近接地的示意圖如下：建筑物墻柱內(nèi)主鋼筋進(jìn)行接地人工地網(wǎng)的實(shí)施細(xì)則：1.人工接地體在土壤中的埋設(shè)深度頂端距離地面不應(yīng)小于 0.50.8m。2. 采用鍍鋅角鋼接地極制作獨(dú)立地網(wǎng)，模塊規(guī)格為；2 米長 。每個需要做地網(wǎng)的位置，開挖地槽，深度為 0.50.8m。在地槽內(nèi)垂直打入角鋼，并用鍍鋅扁鐵與 2 根防雷接地極連接，形成一個獨(dú)立的地網(wǎng)，3. 地網(wǎng)的制作方法為：接地極之間要相隔 35m 垂直埋入