1、概述

雷電是一種常見的自然放電現(xiàn)象，它的產(chǎn)生機理是相當復雜的，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、放電時間短，伴隨著雷電的發(fā)生還產(chǎn)生靜電感應、電磁感應、沖擊波效應、熱效應、電動力效應、電磁輻射、光輻射等，這些物理效應的共同作用，已嚴重危害室內(nèi)弱電設備的安全運行，甚至危及工作人員的安全。

雷電的危害主要是直擊雷、側擊雷、感應雷。而對電子信息系統(tǒng)等弱電系統(tǒng)的危害則主要體現(xiàn)在感應過電壓、浪涌、電磁脈沖等對弱電設備的沖擊。

雷電浪涌是近年來由于微電子設備的不斷應用而引起人們極大重視的一種雷電危害形式，同時其防護方式也正在不斷完善。最常見的電子設備危害不是由于直接雷擊引起的，而是由于雷擊發(fā)生時在電源和通訊線路中感應的電流浪涌引起的。一方面由于電子設備內(nèi)部結構高度集成化（VLSI芯片），從而造成設備耐壓、耐過電流的水平下降，對雷電（包括感應雷及操作過電壓浪涌）的承受能力下降，另一方面由于信號來源路徑增多，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線等途徑竄入微電子設備。

電源浪涌并不僅源于雷擊，當電力系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障、投切大負荷時都會產(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。當幾百公里外的遠方發(fā)生了雷擊時，雷擊浪涌通過電網(wǎng)線路傳輸，經(jīng)過變電站等衰減，到微電子設備時可能仍然有上千伏，這個高壓很短，只有幾十到幾百個微妙，或者不足以燒毀微電子設備，但是對于微電子設備內(nèi)部的半導體元件卻有很大的損害，造成微電子設備越來越不穩(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。

信號系統(tǒng)浪涌電壓的主要來源是感應雷擊、電磁干擾、無線電干擾和靜電干擾。金屬物體（如傳輸線）受到這些干擾信號的影響，會使傳輸中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤碼，影響傳輸?shù)臏蚀_性和傳輸速率。而連接信息系統(tǒng)的電纜信號線上一旦竄入感應過電壓，勢必會損壞電子設備。排除這些干擾將會改善網(wǎng)絡的傳輸狀況。

雷電災害還表現(xiàn)在波及面廣。主要有兩個方面的因素，首先積聚大量電荷的雷云有較大的活動范圍及其放電過程的輻射范圍可覆蓋達幾十公里的范圍，其次地面各種網(wǎng)絡（電力、通信等網(wǎng)絡）的相互滲透、錯綜復雜。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)控機房的防護原則

2.1 弱電機房的綜合防雷

弱電機房的綜合防雷設計應考慮環(huán)境因素、雷電活動規(guī)律、系統(tǒng)設備的重要性、發(fā)生雷災后果的嚴重程度，分別采取相應的防護措施。

（1） 在進行綜合防雷設計時，應堅持全面規(guī)劃、綜合治理、優(yōu)化設計、多重保護、技術先進、經(jīng)濟合理、定期檢測、隨機維護的原則，進行綜合設計及維護。

（2） 弱電機房防雷系統(tǒng)的防雷設計應采用直擊雷防護、等電位連接、屏蔽、合理布線、共用接地系統(tǒng)和安裝電涌保護裝置等措施進行綜合防護。必須堅持預防為主，安全第一的指導方針。

（3） 弱電機房綜合防雷系統(tǒng)應根據(jù)所在地區(qū)雷暴等級、設備放置在雷電防護區(qū)的位置不同，采用不同的防護標準。 

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)、建筑物直擊雷防護及接地措施

（1） 在室外每個監(jiān)控攝像頭的支撐桿頂安裝一套不銹鋼避雷針，以保護攝像頭等設備免遭直擊雷危害。

（2） 避雷針的引下線最好利用鋼結構柱做泄流線，條件不允許時，也可以單獨用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，以減少泄流時的雷擊電磁脈沖輻射而損壞微電子設備系統(tǒng)。

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

（4） 每個簡易地網(wǎng)需就近與建（構）筑物基礎鋼筋聯(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） 每個電源機柜地線及外殼用16平方毫米多股銅芯線與地網(wǎng)聯(lián)接導通。

（6） 機房內(nèi)信號機柜外殼及信號線屏蔽層用10平方毫米多股銅芯線接地。

2.3雷擊電磁脈沖（LEMP）的防護措施

雷擊電磁脈沖（LEMP）所產(chǎn)生的感應電動勢通過侵入通道疊加在線路信號上產(chǎn)生瞬間高電壓，擊毀各類用電設備和微電子芯片，因此在實施防雷工程時必須將感應雷擊作為重點，進行有效的防御。在設計綜合防雷時，應從以上通道進行重點防護，同時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，都必須進行等電位連接后接地。

在需要保護的空間內(nèi)，當采用屏蔽電纜時其屏蔽層至少在兩端并宜在雷電防護區(qū)交界處做等電位連接。當微電子設備系統(tǒng)要求只在一端做等電位連接時，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敷設在金屬管道內(nèi)，這些金屬管道從一端到另一端應全線電氣貫通，并連到各建筑物的等電位連接帶上。電纜屏蔽層也應連到這些帶上。

（2） 實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件組成的。這些構件構成一個格柵形大空間屏蔽。穿入這類屏蔽的導電金屬物應就近與其做等電位連接后接地。

（3） 監(jiān)控系統(tǒng)設備機房位置應選擇在LPZ最高級區(qū)和避免設在建筑物的頂三層內(nèi)；當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，應在天面加裝屏蔽層。使用非屏蔽電纜，入戶前應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區(qū)交界處要做等電位連接和接地。

（4） 弱電機房設備為金屬外殼時，應用最短的導線將其與等電位連接帶連接。如是非金屬外殼，當設備所在建筑物屏蔽未達到設備的電磁兼容性要求時，應加裝金屬網(wǎng)或其它屏蔽體對設備屏蔽，金屬網(wǎng)應與等電位連接帶進行等電位連接。

（5） 計算機、通信、監(jiān)控機房的設備應與建筑物外墻保持1m左右距離。以防止大樓遭到直擊雷時沿外墻泄流入地的引下線周圍產(chǎn)生較強的電磁場而損壞微電子設備。

2.5等電位連接與共用接地

（1）等電位連接是現(xiàn)代防雷技術重要的防護措施之一。將進入監(jiān)控機房的各類管線的屏蔽層、機架等在進入大樓前進行等電位連接后接地。在進入設備前再進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入大樓前進行等電位連接后接地。

（2） 將分開的外導電裝置用等電位連接導體連接后接地，以減少系統(tǒng)設備所在的建筑物金屬構件與設備之間或設備與設備之間因雷擊產(chǎn)生的電位差。利用鋼筋混凝土結構的建筑物內(nèi)所有金屬構件的多重連接建立一個三維的連接網(wǎng)絡是實現(xiàn)等電位連接的最佳選擇。為方便等電位連接施工，應在一些合適的地方預埋等電位連接預留件。

進入系統(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入建筑物處應做等電位連接，燃氣管道入戶后應在法蘭盤連接處插入一塊絕緣兩端用開關型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)交界進行總等電位連接后接地，在后續(xù)的雷電防護區(qū)交界處按總等電位連接的方法進行局部等電位連接，連接主休應包含系統(tǒng)設備本身（含外露可導電部分）、PE線、機柜、機架、電氣和電子設備的外殼、直流工作地、防靜電接地、金屬屏蔽線纜外層、管道、屏蔽槽、電涌保護器SPD的接地等均應以最短的距離就近與這個等電位連接帶直接連接。連接基本方法應采用網(wǎng)型（M）結構或星型（S）結構。網(wǎng)型結構的環(huán)行等電位連接帶應每隔5m經(jīng)建筑物墻內(nèi)鋼筋、金屬立面與接地系統(tǒng)連接。當采用S型等電位連接網(wǎng)絡時，系統(tǒng)的所有金屬組件除在接地基準點，即ERP處連接外，均應與共用接地系統(tǒng)的各組件有足夠的絕緣。

3、方案設計綜述

3.1方案設計依據(jù)

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

3.2設計范圍

本方案設計內(nèi)容為監(jiān)控機房內(nèi)電源系統(tǒng)、信號系統(tǒng)防雷電過電壓及接地等電位連接系統(tǒng)。

4、具體分項設計

4.1電源供電的防雷措施

GB50057-10（2010版）《建筑物防雷技術規(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過電壓保護器”；

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

（1）第三級電涌保護器：

在機房配電處及UPS出線端各安裝一套單相電涌保護器, 型號為LD-DY40/C/2，從而保護機房供電及UPS供電。

電源三級防雷器LD-DY40/C/2參數(shù)：

4.2信號傳輸線路的防護措施

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

YD/T5098-2001《通信局（站）雷電過電壓保護工程設計規(guī)范》第3.2.3條要求：“建在城市且地處多雷區(qū)、強雷區(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)線一側的終端設備輸入口應具有SPD；若長度大于100米，其數(shù)據(jù)線兩側的終端設備輸入口均應具有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)線一側的終端設備輸入口應具有SPD；若長度大于50米，其數(shù)據(jù)線兩側的終端設備輸入口均應具有SPD?！?/span>   

4.3 接地系統(tǒng)

1、 弱電機房等電位處理

（1）在機房內(nèi)設等電位均壓網(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Ф10的孔，以方便設備接地；

（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的多股銅導線，對稱連接到機房接地網(wǎng)上或建筑物主鋼筋上，連接點不少于2點；

（4）各類設備保護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）引入機房的電纜空線對，應在配線架上接地，或裝過電壓器件以防引入的過電壓在開路導線末端產(chǎn)生反擊；

（6）機房內(nèi)的動力電纜(線)、二次設備電纜(線)采用屏蔽電纜，或敷設在金屬管內(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）進出機房的光纖加強筋連接到等電位網(wǎng)格上；