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摘?要 为了进一步减少雷电对监控系统的危害，本文通过对监控系统遭受雷击分析，从小区环境、监控系统的组成，分析出雷击破坏途径，找出监控系统发生雷击事故的原因，提出应进一步加强防雷措施。主要包括改善直击雷防护效果，加强等电位连接、屏蔽效果，提高电涌保护水平与设备耐压水平的匹配能力，降低接地电阻值等进行统一的考虑。
关键词 雷电；直击雷；屏蔽；接地阻值；等电位连接
中图分类号 TM86 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）112-0173-01
受某小区物业公司委托，就小区监控系统遭雷击一事进行调查分析：
1 现场调查结果
1.1 外部环境
小区位于密云县城南部潮河、白河河道汇合处附近，地势平坦宽阔，属密云县雷击高发区范围内。小区内部均为二层小别墅，且大部分建筑物没有防直击雷措施。
1.2 监控系统由以下三部分组成
前端部分：主要由黑白摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成，共十六组，均未采取任何防雷措施。此次雷击事故造成七台摄像机损毁。
传输部分：使用同轴电缆、电线，采取地埋方式传输视频、控制信号等。同轴电缆终端部分安装有信号避雷器共十六只，前端未作安装。信号线两端未安装避雷器。
终端部分：主要由画面分割器、监视器、控制设备等组成。控制设备损毁。
电源部分：总配电采用一组B+C避雷器（最大放电电流100 KA，电压保护级别4 KV），设备前端装有一组转插型电涌吸收保护器（最大放电电流20 KA，电压保护级别1.0 KV）。此种安装方法较为合理。
控制中心机房未做等电位连接。
2 雷击破坏途径
电视监控系统如果遭受雷击，将可能由以下几种途径对系统产生破坏。①直击雷：雷电直接击在露天的摄像机上造成设备损坏。②雷电波侵入：电源线、信号传输或进入监控室的金属管线遭到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线侵入设备，造成电位差使设备损坏。③雷电感应：电磁感应和静电感应称为感应雷，又叫二次雷击。它对设备的损害没有直击雷来的猛烈，但它要比直击雷发生的机率大得多。
经调查分析认为此次雷击破坏途径属于前两种现象。直击雷直接击在露天的摄像机上造成摄像机损坏，雷电波沿控制信号线侵入控制设备，造成设备损坏。
3 需要采取的防雷措施
根据对监控系统的结构分析，以及雷电可能的侵入途径，我提出了以下防雷解决方案。
3.1 前端设备的防雷
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。当摄像机独立架设时，原则上为了防止避雷针及引下线上的暂态高电位，避雷针最好距摄像机3-4米的距离。但考虑到摄像机位置比较分散，和小区的整体美观，设计避雷针架设在摄像机的支撑杆上，经计算后确定针高，引下线直接利用金属杆本身。
为防止电磁感应，沿电线杆引上的摄像机电源线和信号线应穿在金属管内以达到屏蔽作用，屏蔽金属管的两端均应接地。
为防止雷电波沿线路侵入前端设备，应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器，如电源线（控制中心配电箱直接引过来220 V）、视频线、信号线和云台控制线。
3.2 传输线路的防雷
系统中的线路主要是传输信号线和电源线。控制信号传输线选用有加强芯屏蔽软线，在前端与终端之间，其中的加强芯与屏蔽层两端均应做良好的接地。
3.3 终端设备的防雷
在监控系统中，监控室的防雷最为重要，应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护多方面进行。
监控室所在建筑物应加装避雷带。其防直击雷措施应符合GB50057-94中有关直击雷保护的规定。
进入监控室的各种金属管线应接到防雷电感应的接地装置上。由于电源上设置三级避雷保护，在此不予考虑。
视频传输线进入中心控制台前端已加装避雷器。不予考虑
在信号控制线进入中心控制台前端加装24 V直流避雷器。
3.4 闭路监视机房的等电位连接
监控室内应设置一等电位连接母线（或金属板），该等电位连接母线应与建筑物防雷接地、PE线、设备保护地、防静电地等连接到一起防止危险的电位差。各种电涌保护器（避雷器）的接地线应以最直和最短的距离与等电位连接母排进行电气连接。
GB50057-94（2000年版）条文说明第3.1.2条第3.1.1款：“为减小在需要防雷的空间内发生火灾、爆炸、生命危险，等电位是一项很重要的措施。”和第3.3款：“在需要防雷的空间内防止发生生命危险的最重要措施是采用等电位连接。”
等电位连接是内部防雷装置的一部分，其目的在于减少雷电流所引起的电位差。等电位是用连接导线或过电压（浪涌）保护器将处在需要防雷的空间内的防雷装置，建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，以实现均压等电位，防止需要防雷空间内的火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。
为实施等电位和浪涌保护器的安装，IEC标准将需要保护的空间划分为不同的雷电防护区（LPZ），以规定各部分空间不同的雷电电磁脉冲（LEMP）的严重程度和指明各区交界处等电位连接点的位置。
监控机房设备间内敷设400 mm×100 mm×10 mm的铜板作为设备接地的局部等电位连接排。将室内所有电子设备以及所有进入机房的金属管道、金属门窗、信号电缆外屏蔽层、电力电缆外铠装、计算机装置本身（含外露可导电部分）、PE线、防静电地板、电力线（通过SPD连接）等与等电位端子排连接并接地。
3.5 闭路监视系统的接地
监控系统的防雷接地应与系统的交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置，接地电阻值按设备最低阻值要求或按防雷设计要求。
总结如下：防雷保护是一个比较复杂的问题，对安全监控系统的防雷保护设计不仅取决于防雷装置的性能，更重要的是在监控系统的设计施工之前，就要考虑到监控系统所处的地理环境，设计合适的线缆布放方式、屏蔽及接地方式。此工程根据小区物业公司的经济承受能力以及设备的重要性，有针对性地提出了一些补救措施。经过一年多的时间，我们去回访客户，没有再出现雷击事故。实践证明，防雷保护设计应综合考虑，才能获得良好的效果。
注意事项：
1）在制定方案之前应对保护的对象进行雷击风险评估，确定防雷等级。
2）防雷方案设计，应认真调查地理、地质、地貌、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物的特点等基础上，详细研究防雷装置的形式及其布置，因地制宜地采取防雷措施，做到安全可靠、技术先进、经济合理。
参考文献
[1]国家标准.建筑物防雷设计规范（2010年版）[M].北京：中国计划出版社，2010.
[2]中国建筑工业出版社编.电气设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.
[3]国家标准.建筑物防雷装置检测技术规范[M].北京：中国标准出版社，2008.
[4]国家标准.民用闭路监视电视系统工程技术规范[M].北京：中国计划出版社，1994.
[5]虞昊，臧庚媛，赵大铜.现代防雷技术基础[M].气象出版社，2002.
[6]国家标准.建筑物电子信息系统防雷技术规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.
[7]梅卫群，江艳如.建筑防雷工程与设计[M].气象出版社，2004，3.
作者简介
陈福兴（1971—），男，北京密云人，北京市密云县气象局、工程师、理学学士、主要从事防雷研究。
关键词 雷电；直击雷；屏蔽；接地阻值；等电位连接
中图分类号 TM86 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）112-0173-01
受某小区物业公司委托，就小区监控系统遭雷击一事进行调查分析：
1 现场调查结果
1.1 外部环境
小区位于密云县城南部潮河、白河河道汇合处附近，地势平坦宽阔，属密云县雷击高发区范围内。小区内部均为二层小别墅，且大部分建筑物没有防直击雷措施。
1.2 监控系统由以下三部分组成
前端部分：主要由黑白摄像机、镜头、云台、防护罩、支架等组成，共十六组，均未采取任何防雷措施。此次雷击事故造成七台摄像机损毁。
传输部分：使用同轴电缆、电线，采取地埋方式传输视频、控制信号等。同轴电缆终端部分安装有信号避雷器共十六只，前端未作安装。信号线两端未安装避雷器。
终端部分：主要由画面分割器、监视器、控制设备等组成。控制设备损毁。
电源部分：总配电采用一组B+C避雷器（最大放电电流100 KA，电压保护级别4 KV），设备前端装有一组转插型电涌吸收保护器（最大放电电流20 KA，电压保护级别1.0 KV）。此种安装方法较为合理。
控制中心机房未做等电位连接。
2 雷击破坏途径
电视监控系统如果遭受雷击，将可能由以下几种途径对系统产生破坏。①直击雷：雷电直接击在露天的摄像机上造成设备损坏。②雷电波侵入：电源线、信号传输或进入监控室的金属管线遭到雷击或被雷电感应时，雷电波沿这些金属导线侵入设备，造成电位差使设备损坏。③雷电感应：电磁感应和静电感应称为感应雷，又叫二次雷击。它对设备的损害没有直击雷来的猛烈，但它要比直击雷发生的机率大得多。
经调查分析认为此次雷击破坏途径属于前两种现象。直击雷直接击在露天的摄像机上造成摄像机损坏，雷电波沿控制信号线侵入控制设备，造成设备损坏。
3 需要采取的防雷措施
根据对监控系统的结构分析，以及雷电可能的侵入途径，我提出了以下防雷解决方案。
3.1 前端设备的防雷
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。当摄像机独立架设时，原则上为了防止避雷针及引下线上的暂态高电位，避雷针最好距摄像机3-4米的距离。但考虑到摄像机位置比较分散，和小区的整体美观，设计避雷针架设在摄像机的支撑杆上，经计算后确定针高，引下线直接利用金属杆本身。
为防止电磁感应，沿电线杆引上的摄像机电源线和信号线应穿在金属管内以达到屏蔽作用，屏蔽金属管的两端均应接地。
为防止雷电波沿线路侵入前端设备，应在设备前的每条线路上加装合适的避雷器，如电源线（控制中心配电箱直接引过来220 V）、视频线、信号线和云台控制线。
3.2 传输线路的防雷
系统中的线路主要是传输信号线和电源线。控制信号传输线选用有加强芯屏蔽软线，在前端与终端之间，其中的加强芯与屏蔽层两端均应做良好的接地。
3.3 终端设备的防雷
在监控系统中，监控室的防雷最为重要，应从直击雷防护、雷电波侵入、等电位连接和电涌保护多方面进行。
监控室所在建筑物应加装避雷带。其防直击雷措施应符合GB50057-94中有关直击雷保护的规定。
进入监控室的各种金属管线应接到防雷电感应的接地装置上。由于电源上设置三级避雷保护，在此不予考虑。
视频传输线进入中心控制台前端已加装避雷器。不予考虑
在信号控制线进入中心控制台前端加装24 V直流避雷器。
3.4 闭路监视机房的等电位连接
监控室内应设置一等电位连接母线（或金属板），该等电位连接母线应与建筑物防雷接地、PE线、设备保护地、防静电地等连接到一起防止危险的电位差。各种电涌保护器（避雷器）的接地线应以最直和最短的距离与等电位连接母排进行电气连接。
GB50057-94（2000年版）条文说明第3.1.2条第3.1.1款：“为减小在需要防雷的空间内发生火灾、爆炸、生命危险，等电位是一项很重要的措施。”和第3.3款：“在需要防雷的空间内防止发生生命危险的最重要措施是采用等电位连接。”
等电位连接是内部防雷装置的一部分，其目的在于减少雷电流所引起的电位差。等电位是用连接导线或过电压（浪涌）保护器将处在需要防雷的空间内的防雷装置，建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，以实现均压等电位，防止需要防雷空间内的火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。
为实施等电位和浪涌保护器的安装，IEC标准将需要保护的空间划分为不同的雷电防护区（LPZ），以规定各部分空间不同的雷电电磁脉冲（LEMP）的严重程度和指明各区交界处等电位连接点的位置。
监控机房设备间内敷设400 mm×100 mm×10 mm的铜板作为设备接地的局部等电位连接排。将室内所有电子设备以及所有进入机房的金属管道、金属门窗、信号电缆外屏蔽层、电力电缆外铠装、计算机装置本身（含外露可导电部分）、PE线、防静电地板、电力线（通过SPD连接）等与等电位端子排连接并接地。
3.5 闭路监视系统的接地
监控系统的防雷接地应与系统的交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置，接地电阻值按设备最低阻值要求或按防雷设计要求。
总结如下：防雷保护是一个比较复杂的问题，对安全监控系统的防雷保护设计不仅取决于防雷装置的性能，更重要的是在监控系统的设计施工之前，就要考虑到监控系统所处的地理环境，设计合适的线缆布放方式、屏蔽及接地方式。此工程根据小区物业公司的经济承受能力以及设备的重要性，有针对性地提出了一些补救措施。经过一年多的时间，我们去回访客户，没有再出现雷击事故。实践证明，防雷保护设计应综合考虑，才能获得良好的效果。
注意事项：
1）在制定方案之前应对保护的对象进行雷击风险评估，确定防雷等级。
2）防雷方案设计，应认真调查地理、地质、地貌、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物的特点等基础上，详细研究防雷装置的形式及其布置，因地制宜地采取防雷措施，做到安全可靠、技术先进、经济合理。
参考文献
[1]国家标准.建筑物防雷设计规范（2010年版）[M].北京：中国计划出版社，2010.
[2]中国建筑工业出版社编.电气设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.
[3]国家标准.建筑物防雷装置检测技术规范[M].北京：中国标准出版社，2008.
[4]国家标准.民用闭路监视电视系统工程技术规范[M].北京：中国计划出版社，1994.
[5]虞昊，臧庚媛，赵大铜.现代防雷技术基础[M].气象出版社，2002.
[6]国家标准.建筑物电子信息系统防雷技术规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.
[7]梅卫群，江艳如.建筑防雷工程与设计[M].气象出版社，2004，3.
作者简介
陈福兴（1971—），男，北京密云人，北京市密云县气象局、工程师、理学学士、主要从事防雷研究。