- 閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)簡介
- 監(jiān)控系統(tǒng)防雷防護(hù)特點
- CCTV系統(tǒng)防雷措施
- 前端設(shè)備的防雷
- 傳輸線路的防雷
- 終端設(shè)備的防雷
- 閉路監(jiān)視機(jī)房的等電位連接
一、閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)簡介:
CCTV系統(tǒng)結(jié)構(gòu):
電視監(jiān)控系統(tǒng)(ClosedCircuitTelevision,簡稱CCTV),一般由以下三部分組成:
前端部分:
主要由黑白(彩色)攝像機(jī)、鏡頭、云臺、防護(hù)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(shè)等方式傳輸視頻、音頻或控制信號等。
終端部分:
主要由畫面分割器、監(jiān)視器、控制設(shè)備等組成。
二、雷擊破壞途徑:
中達(dá)電通認(rèn)為,CCTV這樣一個電視監(jiān)控系統(tǒng)如果遭受雷擊,將可能由以下幾種途徑對系統(tǒng)產(chǎn)生破壞。
直擊雷:
雷電直接擊在露天的攝像機(jī)上造成設(shè)備損壞;雷電直接擊在架空線纜上造成線纜熔斷。
雷電波侵入:
CCTV的電源線、信號傳輸或進(jìn)入監(jiān)控室的金屬管線遭到雷擊或被雷電感應(yīng)時,雷電波沿這些金屬導(dǎo)線侵入設(shè)備,造成電位差使設(shè)備損壞。
雷電感應(yīng):
當(dāng)雷擊中避雷針時,在引下線周圍會產(chǎn)生很強(qiáng)的瞬變電磁場。處在電磁場中的監(jiān)控設(shè)備和傳輸線路會感應(yīng)出較大的電動勢。這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。
當(dāng)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(yīng)出與雷云相反的電荷。這種感應(yīng)電荷在低壓架空線路上可達(dá)100kv,信號線路上可40-60kv。這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。研究表明:靜電感應(yīng)方式引起的浪涌數(shù)倍于電磁感應(yīng)引起的浪涌。
電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)稱為感應(yīng)雷,又叫二次雷擊。它對設(shè)備的損害沒有直擊雷來的猛然,但它要比直擊雷發(fā)生的機(jī)率大得多,按原郵電部的統(tǒng)計感應(yīng)雷造成的雷擊事故約占雷擊事故總和的80%。
三、CCTV系統(tǒng)防雷措施:
根據(jù)對CCTV電視監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析,以及雷電可能的侵入途徑,中達(dá)電通為CCTV的電視監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計了以下防雷解決方案。
1、前端設(shè)備的防雷
典型監(jiān)控架構(gòu)
前端設(shè)備有室外和室內(nèi)安裝兩種情況,安裝在室內(nèi)的設(shè)備一般不會遭受直擊雷擊,但需考慮防止雷電過電壓對設(shè)備的侵害,而室外的設(shè)備則同時需考慮防止直擊雷擊。
前端設(shè)備如攝像頭應(yīng)置于接閃器(避雷針或其它接閃導(dǎo)體)有效保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)攝像機(jī)獨(dú)立架設(shè)時,原則上為了防止避雷針及引下線上的暫態(tài)高電位,避雷針最好距攝像機(jī)3-4米的距離。如有困難避雷針也可以架設(shè)在攝像機(jī)的支撐桿上,引下線可直接利用金屬桿本身或選用Φ8的鍍鋅圓鋼。
為防止電磁感應(yīng),沿電線桿引上的攝像機(jī)電源線和信號線應(yīng)穿在金屬管內(nèi)以達(dá)到屏蔽作用,屏蔽金屬管的兩端均應(yīng)接地。
為防止雷電波沿線路侵入前端設(shè)備,應(yīng)在設(shè)備前的每條線路上加裝合適的避雷器,如電源線(DC24V或220V)、視頻線、信號線和云臺控制線。中達(dá)電通為此專門開發(fā)了監(jiān)控攝像機(jī)多功能浪涌保護(hù)器SV3-24DC,如直流電源傳輸距離大于15米,則攝像機(jī)端還應(yīng)串接低壓直流避雷器。
電源輸入前端還應(yīng)加裝B、C級防雷器。
信號線傳輸距離長,耐壓水平低,極易感應(yīng)雷電流而損壞設(shè)備,為了將雷電流從信號傳輸線傳導(dǎo)入地,信號過電壓保護(hù)器須快速響應(yīng),在設(shè)計信號傳輸線的保護(hù)時必須考慮實際情況,根據(jù)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)等選取正確的防雷設(shè)備。中達(dá)SV系列交/直流供電監(jiān)控攝像機(jī)電涌保護(hù)器為一體化功能防雷器,可以分為對攝像機(jī)的電源、視頻/音頻、云臺控制線路實施浪涌保護(hù),最高通流容量可達(dá)10000A。而限制電壓則可低至15V,反應(yīng)速度為皮秒級,可充分保護(hù)采用最新技術(shù)的監(jiān)控設(shè)備。
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2、傳輸線路的防雷
CCTV系統(tǒng)中的線路主要是傳輸信號線和電源線。室外攝像機(jī)的電源可從終端設(shè)備處引入,也可從監(jiān)視點附近的電源引入。
控制信號傳輸線和報警信號傳輸線一般選用有加強(qiáng)芯屏蔽軟線,架設(shè)(或敷設(shè))在前端與終端之間,其中的加強(qiáng)芯與屏蔽層兩端均應(yīng)做良好的接地。
GB50198-1994規(guī)定,傳輸部分的線路在城市郊區(qū)、鄉(xiāng)村敷設(shè)時,可采用直埋敷設(shè)方式。當(dāng)條件不充許時,可采用通信管道或架空方式。
從防雷角度看,直埋敷設(shè)方式防雷效果最佳,架空線最容易遭受雷擊,并且破壞性大,波及范圍廣,為避免首尾端設(shè)備損壞,架空線傳輸時應(yīng)在每一電桿上做接地處理,架空線纜的吊線和架空線纜線路中的金屬管道均應(yīng)接地。中間放大器輸入端的信號源和電源均應(yīng)分別接入合適的避雷器。
傳輸線埋地敷設(shè)并不能阻止雷擊的發(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,即使距離雷擊比較遠(yuǎn)的地方,也仍然會有部分雷電流流入電纜。所以采用帶屏蔽層的線纜或線纜穿鋼管埋地敷設(shè),保持鋼管的電氣連通,對防護(hù)電磁干擾和電磁感應(yīng)非常有效,這主要是由于金屬管的屏蔽作用和雷電流的集膚效應(yīng)。如電纜全程穿金屬管有困難,可在電纜進(jìn)入終端和前端設(shè)備前穿金屬管埋地引入,但埋地長度不得小于15米,在入戶端將電纜金屬外皮、鋼管同防雷接地裝置相連。
布置電子信息系統(tǒng)信號線纜的路由走向時,應(yīng)盡量減小由線纜自身形成的感應(yīng)環(huán)路面積。
3、終端設(shè)備的防雷
在CCTV系統(tǒng)中,監(jiān)控室的防雷最為重要,應(yīng)從直擊雷防護(hù)、雷電波侵入、等電位連接和電涌保護(hù)多方面進(jìn)行。
監(jiān)控室所在建筑物應(yīng)有防直擊雷的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)。其防直擊雷措施應(yīng)符合GB50057-94中有關(guān)直擊雷保護(hù)的規(guī)定。
進(jìn)入監(jiān)控室的各種金屬管線應(yīng)接到防感應(yīng)雷的接地裝置上。架空電纜線直接引入時,在入戶處應(yīng)加裝避雷器,并將線纜金屬外護(hù)層及自承鋼索接到接地裝置上。
由于有80%雷擊高電位是從電源線侵入的,為保證設(shè)備安全,一般電源上應(yīng)設(shè)置三級避雷保護(hù),末級加裝中達(dá)MP3-10/2防雷模塊,該防雷模塊標(biāo)稱通流容量為10KA,限制電壓<1200V(設(shè)備的耐壓值為1.2KA)。
- 在視頻傳輸線進(jìn)入中心控制臺前端加裝中達(dá)SCTV-1B避雷器。
- 在信號控制線進(jìn)入中心控制臺前端加裝中達(dá)24VAC/2SP避雷器。
- 在電源線進(jìn)入中心控制臺前端加裝中達(dá)MPDC-24防雷模塊。
4、閉路監(jiān)視機(jī)房的等電位連接
監(jiān)控室內(nèi)應(yīng)設(shè)置一等電位連接母線(或金屬板),該等電位連接母線應(yīng)與建筑物防雷接地、PE線、設(shè)備保護(hù)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(hù)器(避雷器)的接地線應(yīng)以最直和最短的距離與等電位連接母排進(jìn)行電氣連接。
GB50057-94(2000年版)條文說明第3.1.2條第3.1.1款:"為減小在需要防雷的空間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)、爆炸、生命危險,等電位是一項很重要的措施。"和第3.3款:"在需要防雷的空間內(nèi)防止發(fā)生生命危險的最重要措施是采用等電位連接。"
等電位連接是內(nèi)部防雷裝置的一部分,其目的在于減少雷電流所引起的電位差。等電位是用連接導(dǎo)線或過電壓(浪涌)保護(hù)器將處在需要防雷的空間內(nèi)的防雷裝置,建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來導(dǎo)線、電氣裝置、電信裝置等連接起來,形成一個等電位連接網(wǎng)絡(luò),以實現(xiàn)均壓等電位,防止需要防雷空間內(nèi)的火災(zāi)、爆炸、生命危險和設(shè)備損壞。
為實施等電位和浪涌保護(hù)器的安裝,IEC標(biāo)準(zhǔn)將需要保護(hù)的空間劃分為不同的雷電防護(hù)區(qū)(LPZ),以規(guī)定各部分空間不同的雷電電磁脈沖(LEMP)的嚴(yán)重程度和指明各區(qū)交界處等電位連接點的位置。
監(jiān)控機(jī)房設(shè)備間內(nèi)敷設(shè)400×100×10mm的銅板作為設(shè)備接地的局部等電位連接排。將室內(nèi)所有電子設(shè)備以及所有進(jìn)入機(jī)房的金屬管道、金屬門窗、信號電纜外屏蔽層、電力電纜外鎧裝、計算機(jī)裝置本身(含外露可導(dǎo)電部分)、PE線、防靜電地板、電力線(通過SPD連接)等與等電位端子排連接并接地。
5、閉路監(jiān)視系統(tǒng)的接地
GB50198-94《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》:
第2.5.8條:“防雷接地裝置宜與電氣設(shè)備接地裝置和埋地金屬管道相連,當(dāng)不相連時,兩者間的距離不宜小于20m”
第2.5.4條:“系統(tǒng)采用專用接地裝置時,其接地電阻不得大于4Ω,采用綜合接地網(wǎng)時,其接地電阻不得大于1Ω。”
GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》:
第5.2.5條(本條為強(qiáng)制性條款):“防雷接地應(yīng)與交流工作接地、直流工作接地、安全保護(hù)接地共用一組接地裝置,接地裝置的接地電阻值必須按接入設(shè)備中要求的最小值確定。”
第5.2.6條(本條為強(qiáng)制性條款):“接地裝置應(yīng)利用建筑物的自然接地體,當(dāng)自然接地體的接地電阻達(dá)不到要求時必須增加人工接地體。
根據(jù)以上條款分析:監(jiān)控系統(tǒng)的防雷接地應(yīng)與系統(tǒng)的交流工作接地、直流工作接地、安全保護(hù)接地共用一組接地裝置,接地電阻不得大于1Ω。
監(jiān)控系統(tǒng)防雷防護(hù)特點:
雷電對安全監(jiān)控系統(tǒng)的損害途徑是多方面的。本文主要對閉路監(jiān)視電視系統(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(hù)技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的介紹。需要說明的是,防雷保護(hù)是一個比較復(fù)雜的問題,對安全監(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護(hù)設(shè)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(shè)計施工之前,就要考慮到監(jiān)控系統(tǒng)所處的地理環(huán)境,設(shè)計合適的線纜布放方式、屏蔽及接地方式??傊?,防雷保護(hù)設(shè)計應(yīng)綜合考慮,才能獲得良好的效果。
注意事項:
1、在制定方案之前應(yīng)對保護(hù)的對象進(jìn)行雷擊風(fēng)險評估,確定防雷等級。
2、防雷方案設(shè)計,應(yīng)認(rèn)真調(diào)查地理、地質(zhì)、地貌、土壤、氣象、環(huán)境等條件和雷電活動規(guī)律以及被保護(hù)物的特點等基礎(chǔ)上,詳細(xì)研究防雷裝置的形式及其布置,因地制宜地采取防雷措施,做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。