1、概述

雷電是一種常見的自然放電現(xiàn)象，它的產(chǎn)生機(jī)理是相當(dāng)復(fù)雜的，人類目前無法控制它產(chǎn)生與發(fā)展。由于雷電放電電壓高、放電時(shí)間短，伴隨著雷電的發(fā)生還產(chǎn)生靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)、沖擊波效應(yīng)、熱效應(yīng)、電動(dòng)力效應(yīng)、電磁輻射、光輻射等，這些物理效應(yīng)的共同作用，已嚴(yán)重危害室內(nèi)弱電設(shè)備的安全運(yùn)行，甚至危及工作人員的安全。

雷電的危害主要是直擊雷、側(cè)擊雷、感應(yīng)雷。而對(duì)電子信息系統(tǒng)等弱電系統(tǒng)的危害則主要體現(xiàn)在感應(yīng)過電壓、浪涌、電磁脈沖等對(duì)弱電設(shè)備的沖擊。

雷電浪涌是近年來由于微電子設(shè)備的不斷應(yīng)用而引起人們極大重視的一種雷電危害形式，同時(shí)其防護(hù)方式也正在不斷完善。最常見的電子設(shè)備危害不是由于直接雷擊引起的，而是由于雷擊發(fā)生時(shí)在電源和通訊線路中感應(yīng)的電流浪涌引起的。一方面由于電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成化（VLSI芯片），從而造成設(shè)備耐壓、耐過電流的水平下降，對(duì)雷電（包括感應(yīng)雷及操作過電壓浪涌）的承受能力下降，另一方面由于信號(hào)來源路徑增多，系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波侵入。浪涌電壓可以從電源線或信號(hào)線等途徑竄入微電子設(shè)備。

電源浪涌并不僅源于雷擊，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障、投切大負(fù)荷時(shí)都會(huì)產(chǎn)生電源浪涌，電網(wǎng)綿延千里，不論是雷擊還是線路浪涌發(fā)生的幾率都很高。當(dāng)幾百公里外的遠(yuǎn)方發(fā)生了雷擊時(shí)，雷擊浪涌通過電網(wǎng)線路傳輸，經(jīng)過變電站等衰減，到微電子設(shè)備時(shí)可能仍然有上千伏，這個(gè)高壓很短，只有幾十到幾百個(gè)微妙，或者不足以燒毀微電子設(shè)備，但是對(duì)于微電子設(shè)備內(nèi)部的半導(dǎo)體元件卻有很大的損害，造成微電子設(shè)備越來越不穩(wěn)定甚至是擊穿電子元件，或有可能造成重要數(shù)據(jù)的丟失。

信號(hào)系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源是感應(yīng)雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。金屬物體（如傳輸線）受到這些干擾信號(hào)的影響，會(huì)使傳輸中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼，影響傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和傳輸速率。而連接信息系統(tǒng)的電纜信號(hào)線上一旦竄入感應(yīng)過電壓，勢(shì)必會(huì)損壞電子設(shè)備。排除這些干擾將會(huì)改善網(wǎng)絡(luò)的傳輸狀況。

雷電災(zāi)害還表現(xiàn)在波及面廣。主要有兩個(gè)方面的因素，首先積聚大量電荷的雷云有較大的活動(dòng)范圍及其放電過程的輻射范圍可覆蓋達(dá)幾十公里的范圍，其次地面各種網(wǎng)絡(luò)（電力、通信等網(wǎng)絡(luò)）的相互滲透、錯(cuò)綜復(fù)雜。而目前仍沒有任何一種辦法可以全面防止雷電的危害，只能通過各種有效的辦法將雷害的程度降到最低限度。

2、監(jiān)控機(jī)房的防護(hù)原則

2.1 弱電機(jī)房的綜合防雷

弱電機(jī)房的綜合防雷設(shè)計(jì)應(yīng)考慮環(huán)境因素、雷電活動(dòng)規(guī)律、系統(tǒng)設(shè)備的重要性、發(fā)生雷災(zāi)后果的嚴(yán)重程度，分別采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

（1） 在進(jìn)行綜合防雷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持全面規(guī)劃、綜合治理、優(yōu)化設(shè)計(jì)、多重保護(hù)、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、定期檢測(cè)、隨機(jī)維護(hù)的原則，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)及維護(hù)。

（2） 弱電機(jī)房防雷系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)應(yīng)采用直擊雷防護(hù)、等電位連接、屏蔽、合理布線、共用接地系統(tǒng)和安裝電涌保護(hù)裝置等措施進(jìn)行綜合防護(hù)。必須堅(jiān)持預(yù)防為主，安全第一的指導(dǎo)方針。

（3） 弱電機(jī)房綜合防雷系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)雷暴等級(jí)、設(shè)備放置在雷電防護(hù)區(qū)的位置不同，采用不同的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。 

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)、建筑物直擊雷防護(hù)及接地措施

（1） 在室外每個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭的支撐桿頂安裝一套不銹鋼避雷針，以保護(hù)攝像頭等設(shè)備免遭直擊雷危害。

（2） 避雷針的引下線最好利用鋼結(jié)構(gòu)柱做泄流線，條件不允許時(shí)，也可以單獨(dú)用25mm²以上的銅絞線穿鍍鋅鋼管屏蔽，并做絕緣處理，從避雷針尖直接以最短路徑入地，以減少泄流時(shí)的雷擊電磁脈沖輻射而損壞微電子設(shè)備系統(tǒng)。

（3） 在每支室外攝像槍支撐桿周圍及所有信號(hào)機(jī)柜周圍，加做簡易輔助地網(wǎng)。

（4） 每個(gè)簡易地網(wǎng)需就近與建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)鋼筋聯(lián)接，才能有效防雷，連接材料為95平方毫米多股銅芯線或Φ12鋼筋。

（5） 每個(gè)電源機(jī)柜地線及外殼用16平方毫米多股銅芯線與地網(wǎng)聯(lián)接導(dǎo)通。

（6） 機(jī)房內(nèi)信號(hào)機(jī)柜外殼及信號(hào)線屏蔽層用10平方毫米多股銅芯線接地。

2.3雷擊電磁脈沖（LEMP）的防護(hù)措施

雷擊電磁脈沖（LEMP）所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過侵入通道疊加在線路信號(hào)上產(chǎn)生瞬間高電壓，擊毀各類用電設(shè)備和微電子芯片，因此在實(shí)施防雷工程時(shí)必須將感應(yīng)雷擊作為重點(diǎn)，進(jìn)行有效的防御。在設(shè)計(jì)綜合防雷時(shí)，應(yīng)從以上通道進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)，同時(shí)做好等電位連接和共用接地系統(tǒng)。

2.4屏蔽措施

（1） 屏蔽是減少電磁干擾的基本措施，宜采取以下措施：外部屏蔽措施、線路敷設(shè)于合適的路徑、線路屏蔽，這些措施宜聯(lián)合使用。

為改善電磁環(huán)境，所有與建筑物組合在一起的大尺寸金屬部件都應(yīng)等電位連接在一起，并與接地裝置相連。屋頂為金屬表面、立面金屬表面、混凝土內(nèi)鋼筋和金屬門窗框架，都必須進(jìn)行等電位連接后接地。

在需要保護(hù)的空間內(nèi)，當(dāng)采用屏蔽電纜時(shí)其屏蔽層至少在兩端并宜在雷電防護(hù)區(qū)交界處做等電位連接。當(dāng)微電子設(shè)備系統(tǒng)要求只在一端做等電位連接時(shí)，可將屏蔽電纜穿金屬管引入，金屬管在一端做等電位連接。

建筑物之間的連接電纜應(yīng)敷設(shè)在金屬管道內(nèi)，這些金屬管道從一端到另一端應(yīng)全線電氣貫通，并連到各建筑物的等電位連接帶上。電纜屏蔽層也應(yīng)連到這些帶上。

（2） 實(shí)踐中建筑物或房間的大空間屏蔽是由金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋這些自然構(gòu)件組成的。這些構(gòu)件構(gòu)成一個(gè)格柵形大空間屏蔽。穿入這類屏蔽的導(dǎo)電金屬物應(yīng)就近與其做等電位連接后接地。

（3） 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房位置應(yīng)選擇在LPZ最高級(jí)區(qū)和避免設(shè)在建筑物的頂三層內(nèi)；當(dāng)建筑物天面部分的避雷網(wǎng)格尺寸不符合系統(tǒng)抗干擾的要求時(shí)，應(yīng)在天面加裝屏蔽層。使用非屏蔽電纜，入戶前應(yīng)穿金屬管并埋入地中水平距離10m以上。如受條件限制無法穿金屬管埋地入戶，則應(yīng)加長入戶屏蔽管或棧橋長度，金屬管或棧橋的兩端以及在雷電防護(hù)區(qū)交界處要做等電位連接和接地。

（4） 弱電機(jī)房設(shè)備為金屬外殼時(shí)，應(yīng)用最短的導(dǎo)線將其與等電位連接帶連接。如是非金屬外殼，當(dāng)設(shè)備所在建筑物屏蔽未達(dá)到設(shè)備的電磁兼容性要求時(shí)，應(yīng)加裝金屬網(wǎng)或其它屏蔽體對(duì)設(shè)備屏蔽，金屬網(wǎng)應(yīng)與等電位連接帶進(jìn)行等電位連接。

（5） 計(jì)算機(jī)、通信、監(jiān)控機(jī)房的設(shè)備應(yīng)與建筑物外墻保持1m左右距離。以防止大樓遭到直擊雷時(shí)沿外墻泄流入地的引下線周圍產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁場(chǎng)而損壞微電子設(shè)備。

2.5等電位連接與共用接地

（1）等電位連接是現(xiàn)代防雷技術(shù)重要的防護(hù)措施之一。將進(jìn)入監(jiān)控機(jī)房的各類管線的屏蔽層、機(jī)架等在進(jìn)入大樓前進(jìn)行等電位連接后接地。在進(jìn)入設(shè)備前再進(jìn)行二次等電位連接后接地。將攝像頭輸出的同軸電纜的外層和其它管線外層在進(jìn)入大樓前進(jìn)行等電位連接后接地。

（2） 將分開的外導(dǎo)電裝置用等電位連接導(dǎo)體連接后接地，以減少系統(tǒng)設(shè)備所在的建筑物金屬構(gòu)件與設(shè)備之間或設(shè)備與設(shè)備之間因雷擊產(chǎn)生的電位差。利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物內(nèi)所有金屬構(gòu)件的多重連接建立一個(gè)三維的連接網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)等電位連接的最佳選擇。為方便等電位連接施工，應(yīng)在一些合適的地方預(yù)埋等電位連接預(yù)留件。

進(jìn)入系統(tǒng)所在建筑物的各類水管、采暖和空調(diào)管道等金屬管道的金屬外層在進(jìn)入建筑物處應(yīng)做等電位連接，燃?xì)夤艿廊霊艉髴?yīng)在法蘭盤連接處插入一塊絕緣兩端用開關(guān)型SPD連接后戶內(nèi)金屬管道可參加等電位連接，并與建筑物組合在一起的大尺寸金屬件連接在一起，按GB50057-10（2010版）的要求做總等電位連接之后，接向總等電位連接帶，并可靠連通接地。

（3） 在建筑物入口處，即LPZ0B與LPZ1區(qū)交界進(jìn)行總等電位連接后接地，在后續(xù)的雷電防護(hù)區(qū)交界處按總等電位連接的方法進(jìn)行局部等電位連接，連接主休應(yīng)包含系統(tǒng)設(shè)備本身（含外露可導(dǎo)電部分）、PE線、機(jī)柜、機(jī)架、電氣和電子設(shè)備的外殼、直流工作地、防靜電接地、金屬屏蔽線纜外層、管道、屏蔽槽、電涌保護(hù)器SPD的接地等均應(yīng)以最短的距離就近與這個(gè)等電位連接帶直接連接。連接基本方法應(yīng)采用網(wǎng)型（M）結(jié)構(gòu)或星型（S）結(jié)構(gòu)。網(wǎng)型結(jié)構(gòu)的環(huán)行等電位連接帶應(yīng)每隔5m經(jīng)建筑物墻內(nèi)鋼筋、金屬立面與接地系統(tǒng)連接。當(dāng)采用S型等電位連接網(wǎng)絡(luò)時(shí)，系統(tǒng)的所有金屬組件除在接地基準(zhǔn)點(diǎn)，即ERP處連接外，均應(yīng)與共用接地系統(tǒng)的各組件有足夠的絕緣。

3、方案設(shè)計(jì)綜述

3.1方案設(shè)計(jì)依據(jù)

監(jiān)控系統(tǒng)綜合防雷在設(shè)計(jì)時(shí)主要采用以下標(biāo)準(zhǔn)，供設(shè)計(jì)時(shí)參照。
（1） IEC61024《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》
（2） IEC61312《雷電電磁脈沖的防護(hù)》
（3） GB50057-10《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》
（4） GB50200-94《有線電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
（5） GB50198-94《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
（6） GB/T50311-2000《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》
(7) GB50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》

3.2設(shè)計(jì)范圍

本方案設(shè)計(jì)內(nèi)容為監(jiān)控機(jī)房內(nèi)電源系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)防雷電過電壓及接地等電位連接系統(tǒng)。

4、具體分項(xiàng)設(shè)計(jì)

4.1電源供電的防雷措施

GB50057-10（2010版）《建筑物防雷技術(shù)規(guī)范》防雷電波入侵的要求：“在電源引入的總配電箱處宜裝設(shè)過電壓保護(hù)器”；

GB50343-2012《建筑物內(nèi)電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》第5.4條第4款要求：“在直擊雷非保護(hù)區(qū)或直擊雷防護(hù)區(qū)與第一防護(hù)區(qū)交界處應(yīng)安裝通過I級(jí)分類實(shí)驗(yàn)的浪涌保護(hù)器或限壓型浪涌保護(hù)器作為第一級(jí)保護(hù)；第一防護(hù)區(qū)之后的各分區(qū)交界處應(yīng)安裝限壓型浪涌保護(hù)器。使用直流電源的信息設(shè)備，視其工作電壓要求，宜安裝適配的直流電源浪涌保護(hù)器。”

（1）第三級(jí)電涌保護(hù)器：

在機(jī)房配電處及UPS出線端各安裝一套單相電涌保護(hù)器, 型號(hào)為LD-DY40/C/2，從而保護(hù)機(jī)房供電及UPS供電。

電源三級(jí)防雷器LD-DY40/C/2參數(shù)：

4.2信號(hào)傳輸線路的防護(hù)措施

GB50343-2012筑物內(nèi)電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》第5.4.2條第1款要求：“進(jìn)、出建筑物的信號(hào)線纜，宜選用有金屬屏蔽層的電纜，并宜埋地敷設(shè)，在直擊雷非保護(hù)區(qū)或直擊雷防護(hù)區(qū)與第一防護(hù)區(qū)交界處，電纜金屬屏蔽層應(yīng)做等電位連接并接地。電子信息系統(tǒng)設(shè)備機(jī)房的信號(hào)線纜內(nèi)芯線相應(yīng)端口，應(yīng)安裝適配的信號(hào)線路浪涌保護(hù)器，浪涌保護(hù)器的接地端及電纜內(nèi)芯的空線對(duì)應(yīng)接地?！?/span>

YD/T5098-2001《通信局（站）雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.2.3條要求：“建在城市且地處多雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)的通信局（站）各類網(wǎng)管系統(tǒng)金屬數(shù)據(jù)線，若長度大于50米且小于100米，其數(shù)據(jù)線一側(cè)的終端設(shè)備輸入口應(yīng)具有SPD；若長度大于100米，其數(shù)據(jù)線兩側(cè)的終端設(shè)備輸入口均應(yīng)具有SPD。”

第3.2.4條要求：“建在郊區(qū)或山區(qū)且地處多雷區(qū)、強(qiáng)雷區(qū)的通信局（站）各類網(wǎng)管系統(tǒng)金屬數(shù)據(jù)線，若長度大于30米且小于50米，其數(shù)據(jù)線一側(cè)的終端設(shè)備輸入口應(yīng)具有SPD；若長度大于50米，其數(shù)據(jù)線兩側(cè)的終端設(shè)備輸入口均應(yīng)具有SPD?！?/span>   

4.3 接地系統(tǒng)

1、 弱電機(jī)房等電位處理

（1）在機(jī)房內(nèi)設(shè)等電位均壓網(wǎng)格，材料為40×4m的的紫扁銅，距地面高約50～80mm，距墻四周約900mm，并每隔300mm在銅排上鉆一個(gè)Ф10的孔，以方便設(shè)備接地；

（2）環(huán)形接地母排組成1.0m×1.0m的均壓網(wǎng)格，母排之間采用搭接；且每隔1000mm用絕緣子與地面實(shí)現(xiàn)可靠絕緣；

（3）均壓網(wǎng)格引下線采用40mm×4mm的熱鍍鋅扁鋼或95mm²的多股銅導(dǎo)線，對(duì)稱連接到機(jī)房接地網(wǎng)上或建筑物主鋼筋上，連接點(diǎn)不少于2點(diǎn)；

（4）各類設(shè)備保護(hù)接地線采用多股銅芯線BVR25mm²  黃綠線，就近連接到等電位均壓網(wǎng)上；

（5）引入機(jī)房的電纜空線對(duì)，應(yīng)在配線架上接地，或裝過電壓器件以防引入的過電壓在開路導(dǎo)線末端產(chǎn)生反擊；

（6）機(jī)房內(nèi)的動(dòng)力電纜(線)、二次設(shè)備電纜(線)采用屏蔽電纜，或敷設(shè)在金屬管內(nèi)，屏蔽層或金屬管兩端就近接地。

（7）各避雷器的接地線連接到等電位連接銅排上；

（8）進(jìn)出機(jī)房的光纖加強(qiáng)筋連接到等電位網(wǎng)格上；