你了解監控桿防雷系統設計嗎？
目前安防行業(yè)流傳最多的“專(zhuān)業(yè)防雷廠(chǎng)家”設計是這樣描述的：“前端設備，如攝像頭應置于接閃器（避雷針或其它接閃導體）有效保護范圍之內。從防直擊雷的立桿避雷針，到防感應雷的“接地泄放雷電流”，但是這樣的操作對安防工程的安全構成了重大威脅，等于安裝了“定時(shí)炸彈”。那么我們該如何建立一套完善的監控電線(xiàn)桿防雷系統呢？
一、監控桿防雷系統
1.監控桿防雷系統
(1)前端部分:主要由攝像頭、鏡頭、云臺、防護罩、支架、解碼器等組成。
(2)傳輸部分:利用電纜、電線(xiàn)通過(guò)架空、地下或沿墻敷設的方式傳輸視頻、音頻或控制信號；
(3)終端部分:主要由畫(huà)面分割器、監視器、控制裝置、視頻存儲裝置等組成。
2.視頻監控遭雷擊損壞的主要原因
(1)直接雷擊:雷電直接擊中室外攝像機，造成設備損壞或雷電直接擊中架空電纜，造成電纜損壞。這次雷擊造成的破壞最為嚴重，但發(fā)生概率相對較小。
(2)感應雷:又稱(chēng)二次閃電，它分為電磁感應和靜電感應。當附近地區發(fā)生雷擊時(shí)，雷擊通道周?chē)鷷?huì )產(chǎn)生強大的瞬態(tài)電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)中的監測設備和輸電線(xiàn)路會(huì )感應出較大的電動(dòng)勢，稱(chēng)為電磁感應。當帶電的雷云出現時(shí)，雷云下的建筑物和輸電線(xiàn)路會(huì )感應出與雷云相反的電荷。這種現象叫做靜電感應。感應雷造成的設備損壞沒(méi)有直擊雷大，但發(fā)生概率相對較高，占現代雷電事故的80%以上。
(3)雷電波及:當進(jìn)入監控系統監控室的電源線(xiàn)、信號傳輸線(xiàn)或其他金屬電纜被雷電擊中或被雷電感應時(shí)，雷電波沿著(zhù)這些金屬導線(xiàn)/導體侵入設備，造成高電位差，設備損壞。
二、監控立桿防雷接地設計
1.眾所周知，閃電的破壞力極強，其電壓高達數百萬(wàn)伏特，瞬間電流高達數十萬(wàn)安培。雷擊造成的破壞性后果體現在以下三個(gè)層面:
(1)設備損壞和人員傷亡；
(2)設備或部件使用壽命降低；
(3)傳輸或存儲的信號和數據(模擬或數字)受到干擾或丟失，導致電子設備故障，使整個(gè)系統癱瘓。
對于監測點(diǎn)來(lái)說(shuō)，被直擊雷破壞的可能性很小。隨著(zhù)現代電子技術(shù)的不斷發(fā)展，大量精密電子設備的使用和聯(lián)網(wǎng)，破壞大量電子設備的罪魁禍首是感應雷擊、過(guò)電壓、操作過(guò)電壓和雷電波侵入過(guò)電壓。每年，各種通信控制系統或網(wǎng)絡(luò )因雷擊受損的情況并不少見(jiàn)，其中安全監控系統因雷擊受損，自動(dòng)監控失效的情況時(shí)有發(fā)生。前端攝像頭設計安裝在室外，雷電防護系統必須設計安裝在雷雨多發(fā)區域。
2.大多數室外攝像機安裝有金屬或水泥桿。這里簡(jiǎn)單介紹一下金屬電桿的選擇要求:
(1)監測桿為錐形鋼桿，其中雙臂監測桿立桿高10m，臂長(cháng)1.5m，壁厚4mm；單臂高12米，長(cháng)1.5米，厚4毫米。監測桿上直徑80毫米，下直徑200毫米。監控螺柱的臂為直徑60毫米、壁厚3毫米的碳鋼管；
(2)熱鍍鋅后，用專(zhuān)用設備對攝像頭螺柱表面進(jìn)行拋光，表面用活性碳酸漆和靜電噴涂處理。鍍鋅層厚度≥85μm，塑料層厚度≥85μm，抗風(fēng)能力≥45m/s，面層質(zhì)保5年，攝像頭螺柱質(zhì)保20年，緊固件螺絲螺母采用不銹鋼材質(zhì)；
(3)室外機柜結構設計為室外防水箱。機箱高300毫米，寬200毫米，厚150毫米。箱體防護等級達到IP54防護等級。需要有底盤(pán)基礎，整體美觀(guān)，表面噴涂明顯的警示標志，底盤(pán)離地高度不小于300mm。
3. 前端攝像機主要分為兩類(lèi)：
（1）每個(gè)攝像機均安裝在比較高的立桿之上，所以設備的直擊雷防護必不可少。
做法：在每個(gè)立桿頂端均加裝避雷針一根，根據滾球計算，避雷針的有效保護范圍在三十度夾角范圍內，所以避雷針的高度，必須按照設備的安裝位置計算。
（2）前端設備感應雷（包括過(guò)電壓）的防護
為保證前端設備的長(cháng)時(shí)間正常工作，應為各種信號安裝匹配的浪涌保護器，并做標準的接地。
4. 前端設備的接地
防雷器的接地非常重要,如果接地沒(méi)有做好,防雷器起不了保護自己的作用,所以一個(gè)良好的接地是相當重要的.要求接地電阻應做到4歐姆以下。
前端設備接地的具體措施:
攝像機都安裝在垂直桿上。如果現場(chǎng)土壤條件較好(石砂等不導電物質(zhì)較少)，可采用立桿直接接地?？哟笮?000×1000×600mm，底部細土或濕土比例達到85%。用細土填實(shí)，然后垂直預埋1500mm×12mm的鋼筋，澆筑混凝土，達到表面后預埋固定?；炷镣耆€定后，回填周?chē)毻?，并保證一定的濕度。最后，攝像機和避雷器的接地線(xiàn)可以直接焊接在垂直桿的接地電極上。做好防銹處理，并做好銘牌標記。
如果現場(chǎng)土壤條件不好(有很多石砂等不導電物質(zhì))，就要用增加接地體接觸面積的材料。使用減阻劑、扁鋼和角鋼等。具體措施:
前期在澆筑混凝土基礎前，沿坑壁鋪設厚150mm的耐化學(xué)性還原劑，其中預埋1500×40×40×3mm的角鋼，用40×3扁鋼沿立桿下拉(鐵)，避雷器和攝像機的地線(xiàn)與扁鋼適當焊接，再將扁鋼與地下角鋼(鐵)焊接。根據國家標準，接地電阻測試小于4歐姆。
三、外部防雷裝置和內部防雷裝置
內部放電裝置的作用是降低建筑物內的雷電流和電磁效應，防止投射、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。
防雷工程是一項系統工程，建筑防雷設計有六個(gè)重要因素。旨在提醒人們全面、綜合地考慮建筑防雷設計:
1.閃存連接功能:
實(shí)現防雷連接功能的必要條件，包括接閃器(避雷針、避雷帶、防雷網(wǎng))的形式、耐電流耐壓能力、持續防雷連接效果、成本和接閃器與建筑物的美觀(guān)統一性等。
2、分流影響：
引下線(xiàn)對導流效果的影響。引下線(xiàn)的厚度和數量直接影響分流效果。如果引下線(xiàn)越多，通過(guò)每根引下線(xiàn)的雷電流就會(huì )越小，其感應范圍也會(huì )越小。引下線(xiàn)之間的距離不應小于規范中規定的距離。當建筑物很高，引下線(xiàn)很長(cháng)時(shí)，應在建筑物中間增加均壓環(huán)，以降低引下線(xiàn)的感應壓降。這樣既能分流，又能降低反擊電壓。
3、均衡電位：
它意味著(zhù)建筑物的所有部分形成一個(gè)相等的電勢，即等電位。如果能把建筑內的結構鋼筋和各種金屬裝置、金屬管道連接成一個(gè)統一的導體，當然建筑內就不會(huì )有不同的電位，這樣可以保證建筑內不會(huì )出現反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓，對于防止雷電電磁脈沖干擾微電子設備也大有裨益。鋼筋混凝土結構的建筑，由于內部結構鋼筋大部分是自然焊接或綁扎在一起的，所以實(shí)現等電位的條件最好。為了滿(mǎn)足防雷裝置的要求，避雷器應與梁、板、柱、基礎可靠焊接、綁扎或搭接，同時(shí)各種金屬設備和金屬管道應與其焊接或夾緊，使整個(gè)建筑物成為良好的等電位體。
4、屏蔽作用：
屏蔽的主要目的是保護建筑物中的通信設備、電子計算機、精密儀器和自動(dòng)控制系統免受雷電電磁脈沖的影響。建筑物中的這些設施不僅在防雷裝置接駁雷電時(shí)會(huì )受到電磁干擾的影響，在雷擊或附近接駁雷電時(shí)也會(huì )受到雷電波的電磁輻射的影響，即使其他建筑物接駁雷電時(shí)，也會(huì )受到來(lái)自那里的電磁波的影響。因此，應盡量利用鋼筋混凝土結構中的鋼筋，即建筑物的樓板、天花板、墻壁、梁柱中的鋼筋，形成一個(gè)六面體的網(wǎng)籠，即籠型防雷網(wǎng)，以實(shí)現屏蔽。由于結構不同，墻體和樓板中的鋼筋稀疏而密集。當鋼筋密度不足時(shí)，設計人員應根據各種設備的不同需求增加網(wǎng)格密度。良好的屏蔽不僅解決了等電位和分流兩個(gè)問(wèn)題，也是防止雷電電磁脈沖最有效的措施。此外，建筑物的整體屏蔽還可以防止球雷、側滑和繞過(guò)雷的攻擊。
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證之一。每棟樓都要考慮哪種接地方式最好，最經(jīng)濟。筆者認為，當鋼筋混凝土結構建筑滿(mǎn)足標準條件時(shí)，基礎中的鋼筋應作為接地裝置。當不滿(mǎn)足規范規定的條件或基礎包裹在防水卷材層內時(shí)，可采用環(huán)向接地裝置，但環(huán)向接地裝置應提前預埋在基礎槽的最外側部分(不離開(kāi)建筑物3m)。接地體靠近基礎中的鋼筋，有利于平衡電位，同時(shí)可以節省挖深溝所耗費的人力物力?；A完成后挖深溝，容易影響基礎的穩定性。
對于木結構、磚混結構建筑，必須做獨立引下線(xiàn)，采用獨立接地方式。當土壤電阻率較高，使用接地極較多時(shí)，也可作為外圍接地裝置。由于軸向接地裝置的沖擊阻抗小于獨立接地裝置的沖擊阻抗，有利于改善建筑物內的地電位分布，降低跨步電壓。采用獨立接地方式時(shí)，鉆孔深接地極(約4~12m)效果最好，深孔接地極容易達到地下水位，可減少接地極用鋼量。
6、合理布線(xiàn)：
指布線(xiàn)如何能達到最佳的綜合效果?，F代建筑離不開(kāi)照明、電力、電話(huà)、電視、電腦等管線(xiàn)。在防雷設計中，必須考慮防雷系統與這些管線(xiàn)的關(guān)系。為保證防雷裝置接雷電時(shí)這些管線(xiàn)不受影響，
首先這些導線(xiàn)要穿入金屬管內，實(shí)現可靠屏蔽；
其次，這些線(xiàn)路干線(xiàn)的垂直部分應設置在高層建筑的中心，避免靠近用作引下線(xiàn)的柱桿，以盡量減小感應范圍。在有長(cháng)管道或橋梁等設施的線(xiàn)路上，兩端需接地；
第三，要注意引入電源線(xiàn)、天線(xiàn)、屋頂頂部的燈籠和航空障礙燈，防止雷電波入侵。
