解析安防设备在日常应用中的防雷电秘诀.doc

深圳市华凯达实业有限公司 解析安防设备在日常应用中的防雷电秘诀雷电是发生在大气层中的声、光、电物理现象，对于雷电形成有多种解释，通常认为是由于热空气上升、冷空气下降过程中的热交换产生带有正负电荷的小水滴积聚形成积雨云，在积雨云的形成过程中，在大气电场以及温差起电效应、破碎起电效应的同时作用下，正负电荷分别在云的不同部位积聚。当电荷积聚到一定程度，就会在云与云或云与地间发生放电，也就是“闪电”。雷击时，释放的瞬间脉冲电流将产生巨大的热能、机械能，并诱发脉冲过电压、过电流，造成建筑物倒塌、起火、人员伤亡、通信中断、系统瘫痪等严重后果。鉴于雷电的强大破坏性，以及对人们生产和生活带来的极大影响，几个世纪以来，人们从未停止过对雷电破坏性和如何防雷的研究，并发明了避雷针、避雷带等避雷设施，虽在一定程度上防止和减少了雷电的伤害，但还是经常会发生因雷电而引起使电气设备的损坏。安防行业中的前端摄像机、周界围栏设备等室内外设备等便是首当其冲被破坏的对象。安防(弱电)系统其低电压和小电流工作特性，远程监控无可避免存在抗扰度及耐过电压、过电流能力差的弱点。有研究报告指出，当雷电活动时，磁感应强度达到0.07GS时，计算机即误动作；当磁感应强度超过2.4GS时，设备便永久性损坏。安防系统复杂，需量体裁衣安防行业防雷有其特殊性现代防雷工程是系统工程，包括建筑物直击雷防雷和电器设备浪涌防护两大部分。而工程设计强调全方位防护、综合治理、层层设防。雷击发生时，雷击放电诱发雷击电磁脉冲过电压和过电流，可经电源系统、信号传输、接地系统，及建筑物直接雷防护系统通过传导、感应的方式损坏弱电设备。安防防雷是以安防各个子系统正常、稳定运行，视频监控免受直击雷、雷电电磁脉冲干扰为主要目的，针对各安防系统应用环境提供相应防雷产品及解决方案。由于安防系统包括了入侵报警系统、视频安防监控系统、楼宇对讲系统和门禁等系统，每个系统涉及的设备众多，所以安防行业的防雷更为复杂和特殊。深圳市天盾雷电技术有限公司副总经理吴阳总结了安防行业防雷的特殊性：安防防雷需要考虑视频监控、报警等各个子系统，每个系统面临设备种类多、布点分散，且一些设备被安装在室外等特点；系统信号传输具有同轴电缆、光缆、无线等多种传输方式；设备取电复杂，通常有就近取电、集中供电等方式，电压有交流电和直流电，12V，24V，220V等电压等级。这些客观环境因素给防雷提出了很高要求。总之，相对于传统行业的防雷而言，安防行业防雷系统具备防护信号种类多，要求防雷精度高，独立防雷区数量多，系统防雷方案复杂等特点。关于安防防雷的标准缺失深圳天盾雷电的吴阳表述，目前国内不同行业对防雷有不同要求，通信、铁路、电力等行业对防雷要求很高，甚至对进入本行业的产品需进行符合性认定的要求。但防雷产品在安防行业的应用中没有明确的行业标准。杭州海康威视数字技术股份有限公司产品经理田振华也表示：“目前整个安防行业在开发产品、设计方案时都会加入防雷设计，但还没有统一的行业标准。在安防工程中，防雷系统也并非硬性要求，只有检验要求，监控工程企业加装防雷晶片或者防雷板主要是为了满足客户的需求。尽管没有统一的防雷安防产品标准，但企业在这方面的做法基本上一致。”而在实际应用中，各防雷工程商与防雷产品制造企业针对安防监控工程实际应用过程中的特点，大多选用相关行业标准作为安防工程防雷标准的指导文件，通常参考GB50348-2004安全防范工程设计规范、GB50343-2012建筑物电子信息系统防雷技术规范等。此外，上海联电实业有限公司副总经理凌杰认为，除了上述的参考标准外，针对安防行业的防雷标准有GA/T 670-2006安全防范系统雷电浪涌防护技术要求，该标准对前端设备、电源线路、信号线路等的雷电浪涌防护都提出了具体的要求。 “魔”高一尺，需“道”高一丈安防防雷和建筑物防雷相结合安防弱电防雷主要是针对室内安防设备运行时出现的浪涌进行防护，特点是其相对于强电防雷保护其是低电压小电流，其要求在满足防雷需求的同时还要能充分满足安防系统信号/供电的传输性能和要求，即既要能保障当发生感应雷浪涌时能瞬间切断安防系统信号/供电线缆的正常通路并同时接通接地装置，以直通方式经接地装置向大地释放巨大的感应电流，使避免强大的感应雷浪涌电流经安防线缆侵袭及损坏到安防设备。但是当无浪涌系统正常运行时，该防雷器要不能影响到信号的正常传输，使信号无变形或衰减，就像没有接入该防雷器一样。而强电同样也是防感应雷，其是为了可将雷击时的瞬间高压感应电流(也是浪涌电流)减小到较为安全的电压，即将瞬间产生的高压感应大电流向接地装置泄流。一般建筑上强电防雷分为多级保护，可谓层层设防，将强电输电系统产生的超大感应电流/电压层层减弱，一般第一级在建筑变电站处、第二级每幢楼处、第三级每幢楼层面处，而针对安防系统在机房还要设一级，到机房级其实电压已很低，浪涌电流也较小了，但对于安防(弱电)设备或还是高电压大电流，所以仍需要再设一级保护。上海联电的凌杰介绍：“目前安防产品主要是针对弱电防雷设计，产品在做检测报告时也只是一个抗电压干扰的检测、检验，要抗直接雷雷击基本上是不可能的，所以在整个安防系统中需要考虑到强电防雷。”杭州海康威视的田振华肯定了这一说法：“安防行业的防雷需要多重防护相结合。由于安防弱电防雷只是辅助性防雷，解决不了直击防雷。所以安防防雷需要与建筑物防雷相结合，因为雷击的一瞬间产生的高压可以烧坏安防线缆和安防前端设备。”前端、传输端、后端分类防护安防系统包括前端信息采集设备、传输线路与后端存储和监控中心，对各个部分的雷电浪涌防护也要区别对待。1、前端设备防护前端设备主要分为室内、室外两种，室外设备如果远离建筑，不在建筑物直接雷保护装置的有效保护范围内的，则要考虑安装直击雷防护装置；对于已经处于接闪器(避雷针或其它接闪导体)或高层建筑原有接闪系统保护范围之内的前端设备，一般不再另行考虑直击雷防护。如室外摄像机，在建筑接闪器有效保护范围之内，为防止雷电感应，沿电线杆引上的摄像机电源线和信号线除应穿在接地的钢管内以达到屏蔽作用外，为防止雷电感应电流沿线路侵入前端设备，则在设备前的每条线路上都应加装相应的避雷器，并该避雷器要接大地，并确保接地质量，否则避雷器等于没装。值得注意的是，室外孤立的立杆摄像机防直击雷应设置独立避雷针，但立杆摄像机应被置于独立避雷针的有效防护范围内，并独立避雷针与立杆摄像机的距离尽可能地远(保证有效防护前提下)应避免避雷针引下线上强大的泄放雷电流的感应磁场对摄像机线缆的影响，另外摄像机立杆及安装支架最好是钢制的(既有抗风的钢性，又导电性能和屏蔽性好)，并也要做非常良好的接地(接地电阻要达到防雷要求)；室内前端设备需做好雷电感应浪涌防护，视频监控系统通过常规的三合一(视频+控制+供电)、二合一(视频+供电)防雷产品，对前端设备如摄像机的电源、视频、云台控制等进行防护。 2、传输防护主要包括传输信号线和电源线防护。传输线路应强力建议采用直埋敷设方式，不建议采用架空方式，因为架空线最容易遭受雷击。如非架空不可，为避免首尾端设备损坏，架空线缆自身要做强化处理，譬如采用高质量的屏蔽线缆，增加屏蔽铜网的密度，屏蔽铜网做好接地处理；并尽量让架空线沿建筑物走，但要远离接闪导体的引下扁钢，传输时应在每一电杆上做接地处理，架空线缆的吊线和架空线缆路中的金属管道均应接地，中间放大器输入端的信号源和电源均应分别接入合适的避雷器。3、后端存储与监控中心设备防护从直击雷防护来说，监控中心所在建筑物应有防直击雷的避雷针、避雷带或避雷网。从感应雷电防护来说，进入监控中心的各种金属管线应接到防感应雷的接地装置上。架空电缆线直接引入时，在入户处应加装避雷器，并将线缆金属外护层及自承钢索接到接地装置上。监控中心应设置等电位连接箱，并用铜排引出，最好环绕监控中心墙面走一圈(在抗静电地板下)，并将防雷器接地端、PE线、设备保护地、防静电地、金属管槽等都连接到等电位铜排上，以防止危险的电位差。各种电涌保护器(避雷器)等的接地线应采用铜质线，并以最短及尽可能粗的线径与等电位铜排进行电气连接。外置防雷器优于内置防雷器外置防雷器指的是安装在供电线路及信号线路上的SPD，内置防雷器是指集成在设备内部的防雷元器件或防雷模块，目前内置防雷器成熟的产品比较少，一般是在线路板上加装防雷元器件比如放电管、TVS等。据深圳天盾雷电的吴阳介绍，目前安防系统中，防雷器90%以上都是采用外置。虽然外置防雷器成本高于内置防雷器，但整体来说外置防雷器更受工程商青睐。外置防雷器通常由专业的防雷厂家进行设计、生产和销售， 具有防雷效果好、更换方便等优势，内置防雷器通常由安防设备厂商设计、生产和销售，具有成本低的优势，但内置防雷模块一旦损坏即需要对安防设备进行整机维修或更换，很难为用户接受。深圳天盾雷电的吴阳预测，未来外置防雷器仍将会是主流。内置式防雷器或称内置式防浪涌模块。据上海联电的凌杰分析，内置式防浪涌模块相对应的是产品测试标准为IEC61000，其所防的浪涌范围更广，但是能量普遍不高，标准中较大的浪涌也只达到了类似4kV/2kA (1.2/50us、8/20us组合波)。相对防雷的标准来说，能量远远不足。外置式防雷模块所参照的测试标准为IEC61643-11(GB18802.1)及IEC61643-21(GB18802.21)，应用的标准防雷要求一般要达到5kA(8/20us)以上，远远大于内置式防浪涌模块的测试要求。浪涌模块在启动保护时，需要泄放一定的电流，所以会产生一定的二次感应，外置式防雷模块要比内置式防浪涌模块能更好地规避二次感应。因此在实际工程设计中，即使安防设备已有内置式防雷器，仍需外置式防雷模块进行再保护。结语安防系统的防雷是一个庞大复杂的系统工程，在设计过程中，需要从直击雷防护、等电