监控杆防雷系统设计方案

目前安防行业流传最多的“专业防雷厂家”设计是这样描述的：“前端设备，如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）有效保护范围之内。从防直击雷的立杆避雷针，到防感应雷的“接地泄放雷电流”，但是这样的操作对安防工程的安全构成了重大威胁，等于安装了“定时炸弹”。那么我们该如何建立一套完善的监控电线杆防雷系统呢？

一、监控杆防雷系统

1.监控杆防雷系统

(1)前端部分:主要由摄像头、镜头、云台、防护罩、支架、解码器等组成。

(2)传输部分:利用电缆、电线通过架空、地下或沿墙敷设的方式传输视频、音频或控制信号；

(3)终端部分:主要由画面分割器、监视器、控制装置、视频存储装置等组成。

2.视频监控遭雷击损坏的主要原因

(1)直接雷击:雷电直接击中室外摄像机，造成设备损坏或雷电直接击中架空电缆，造成电缆损坏。这次雷击造成的破坏最为严重，但发生概率相对较小。

(2)感应雷:又称二次闪电，它分为电磁感应和静电感应。当附近地区发生雷击时，雷击通道周围会产生强大的瞬态电磁场。电磁场中的监测设备和输电线路会感应出较大的电动势，称为电磁感应。当带电的雷云出现时，雷云下的建筑物和输电线路会感应出与雷云相反的电荷。这种现象叫做静电感应。感应雷造成的设备损坏没有直击雷大，但发生概率相对较高，占现代雷电事故的80%以上。

(3)雷电波及:当进入监控系统监控室的电源线、信号传输线或其他金属电缆被雷电击中或被雷电感应时，雷电波沿着这些金属导线/导体侵入设备，造成高电位差，设备损坏。

二、监控立杆防雷接地设计

1.众所周知，闪电的破坏力极强，其电压高达数百万伏特，瞬间电流高达数十万安培。雷击造成的破坏性后果体现在以下三个层面:

(1)设备损坏和人员伤亡；

(2)设备或部件使用寿命降低；

(3)传输或存储的信号和数据(模拟或数字)受到干扰或丢失，导致电子设备故障，使整个系统瘫痪。

对于监测点来说，被直击雷破坏的可能性很小。随着现代电子技术的不断发展，大量精密电子设备的使用和联网，破坏大量电子设备的罪魁祸首是感应雷击、过电压、操作过电压和雷电波侵入过电压。每年，各种通信控制系统或网络因雷击受损的情况并不少见，其中安全监控系统因雷击受损，自动监控失效的情况时有发生。前端摄像头设计安装在室外，雷电防护系统必须设计安装在雷雨多发区域。

2.大多数室外摄像机安装有金属或水泥杆。这里简单介绍一下金属电杆的选择要求:

(1)监测杆为锥形钢杆，其中双臂监测杆立杆高10m，臂长1.5m，壁厚4mm；单臂高12米，长1.5米，厚4毫米。监测杆上直径80毫米，下直径200毫米。监控螺柱的臂为直径60毫米、壁厚3毫米的碳钢管；

(2)热镀锌后，用专用设备对摄像头螺柱表面进行抛光，表面用活性碳酸漆和静电喷涂处理。镀锌层厚度≥85μm，塑料层厚度≥85μm，抗风能力≥45m/s，面层质保5年，摄像头螺柱质保20年，紧固件螺丝螺母采用不锈钢材质；

(3)室外机柜结构设计为室外防水箱。机箱高300毫米，宽200毫米，厚150毫米。箱体防护等级达到IP54防护等级。需要有底盘基础，整体美观，表面喷涂明显的警示标志，底盘离地高度不小于300mm。

3. 前端摄像机主要分为两类：

（1）每个摄像机均安装在比较高的立杆之上，所以设备的直击雷防护必不可少。

做法：在每个立杆顶端均加装避雷针一根，根据滚球计算，避雷针的有效保护范围在三十度夹角范围内，所以避雷针的高度，必须按照设备的安装位置计算。

（2）前端设备感应雷（包括过电压）的防护

为保证前端设备的长时间正常工作，应为各种信号安装匹配的浪涌保护器，并做标准的接地。

4. 前端设备的接地

防雷器的接地非常重要,如果接地没有做好,防雷器起不了保护自己的作用,所以一个良好的接地是相当重要的.要求接地电阻应做到4欧姆以下。

前端设备接地的具体措施:

摄像机都安装在垂直杆上。如果现场土壤条件较好(石砂等不导电物质较少)，可采用立杆直接接地。坑大小为2000×1000×600mm，底部细土或湿土比例达到85%。用细土填实，然后垂直预埋1500mm×12mm的钢筋，浇筑混凝土，达到表面后预埋固定。混凝土完全稳定后，回填周围细土，并保证一定的湿度。最后，摄像机和避雷器的接地线可以直接焊接在垂直杆的接地电极上。做好防锈处理，并做好铭牌标记。

如果现场土壤条件不好(有很多石砂等不导电物质)，就要用增加接地体接触面积的材料。使用减阻剂、扁钢和角钢等。具体措施:

前期在浇筑混凝土基础前，沿坑壁铺设厚150mm的耐化学性还原剂，其中预埋1500×40×40×3mm的角钢，用40×3扁钢沿立杆下拉(铁)，避雷器和摄像机的地线与扁钢适当焊接，再将扁钢与地下角钢(铁)焊接。根据国家标准，接地电阻测试小于4欧姆。

三、外部防雷装置和内部防雷装置

内部放电装置的作用是降低建筑物内的雷电流和电磁效应，防止投射、接触电压、跨步电压等二次雷害。

防雷工程是一项系统工程，建筑防雷设计有六个重要因素。旨在提醒人们全面、综合地考虑建筑防雷设计:

1.闪存连接功能:

实现防雷连接功能的必要条件，包括接闪器(避雷针、避雷带、防雷网)的形式、耐电流耐压能力、持续防雷连接效果、成本和接闪器与建筑物的美观统一性等。

2、分流影响：

引下线对导流效果的影响。引下线的厚度和数量直接影响分流效果。如果引下线越多，通过每根引下线的雷电流就会越小，其感应范围也会越小。引下线之间的距离不应小于规范中规定的距离。当建筑物很高，引下线很长时，应在建筑物中间增加均压环，以降低引下线的感应压降。这样既能分流，又能降低反击电压。

3、均衡电位：

它意味着建筑物的所有部分形成一个相等的电势，即等电位。如果能把建筑内的结构钢筋和各种金属装置、金属管道连接成一个统一的导体，当然建筑内就不会有不同的电位，这样可以保证建筑内不会出现反击和危及人身安全的接触电压或跨步电压，对于防止雷电电磁脉冲干扰微电子设备也大有裨益。钢筋混凝土结构的建筑，由于内部结构钢筋大部分是自然焊接或绑扎在一起的，所以实现等电位的条件最好。为了满足防雷装置的要求，避雷器应与梁、板、柱、基础可靠焊接、绑扎或搭接，同时各种金属设备和金属管道应与其焊接或夹紧，使整个建筑物成为良好的等电位体。

4、屏蔽作用：

屏蔽的主要目的是保护建筑物中的通信设备、电子计算机、精密仪器和自动控制系统免受雷电电磁脉冲的影响。建筑物中的这些设施不仅在防雷装置接驳雷电时会受到电磁干扰的影响，在雷击或附近接驳雷电时也会受到雷电波的电磁辐射的影响，即使其他建筑物接驳雷电时，也会受到来自那里的电磁波的影响。因此，应尽量利用钢筋混凝土结构中的钢筋，即建筑物的楼板、天花板、墙壁、梁柱中的钢筋，形成一个六面体的网笼，即笼型防雷网，以实现屏蔽。由于结构不同，墙体和楼板中的钢筋稀疏而密集。当钢筋密度不足时，设计人员应根据各种设备的不同需求增加网格密度。良好的屏蔽不仅解决了等电位和分流两个问题，也是防止雷电电磁脉冲最有效的措施。此外，建筑物的整体屏蔽还可以防止球雷、侧滑和绕过雷的攻击。

5、接地效果：

指接地效果。良好的接地效果也是防雷成功的重要保证之一。每栋楼都要考虑哪种接地方式最好，最经济。笔者认为，当钢筋混凝土结构建筑满足标准条件时，基础中的钢筋应作为接地装置。当不满足规范规定的条件或基础包裹在防水卷材层内时，可采用环向接地装置，但环向接地装置应提前预埋在基础槽的最外侧部分(不离开建筑物3m)。接地体靠近基础中的钢筋，有利于平衡电位，同时可以节省挖深沟所耗费的人力物力。基础完成后挖深沟，容易影响基础的稳定性。

对于木结构、砖混结构建筑，必须做独立引下线，采用独立接地方式。当土壤电阻率较高，使用接地极较多时，也可作为外围接地装置。由于轴向接地装置的冲击阻抗小于独立接地装置的冲击阻抗，有利于改善建筑物内的地电位分布，降低跨步电压。采用独立接地方式时，钻孔深接地极(约4~12m)效果最好，深孔接地极容易达到地下水位，可减少接地极用钢量。

6、合理布线：

指布线如何能达到最佳的综合效果。现代建筑离不开照明、电力、电话、电视、电脑等管线。在防雷设计中，必须考虑防雷系统与这些管线的关系。为保证防雷装置接雷电时这些管线不受影响，

首先这些导线要穿入金属管内，实现可靠屏蔽；

其次，这些线路干线的垂直部分应设置在高层建筑的中心，避免靠近用作引下线的柱杆，以尽量减小感应范围。在有长管道或桥梁等设施的线路上，两端需接地；

第三，要注意引入电源线、天线、屋顶顶部的灯笼和航空障碍灯，防止雷电波入侵。