浅谈工业视频系统防雷的若干措施

[摘 要] 在煤矿工业视频系统中，防雷设计是一项十分重要的工作。剖析雷电对工业视频系统的影响，主要有直击雷和感应雷两种，其中，感应雷攻击系统的机率约为90%。根据矿区特点，采取单独接地和集中接地的形式，布防前端设备、摄像机、干线、终端设备的防雷措施，保障了工业视频系统正常运转。

[关键词] 雷电 工业视频系统 接地 防雷

一、工业视频系统与雷电关系

1、工业视频系统的结构形成

工业视频系统是通过同轴电缆和光纤接入，由摄像头输出的视频信号接入视频光发射机，经处理后转变为光信号，再由光接收机接受光信号转化为视频信号传输到终端设备。

2、雷电对工业视频系统的影响

雷电灾害的严重性表现在它具有巨大的破坏性上，其特点电压高、闪电电流幅值大、变化快、放电时间短、闪电电流波形陡度大。雷电的破坏作用在于强大的电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、剧变的电磁场以及强烈的电磁辐射等物理效应。

在实际工程当中，没有良好防雷措施的工业视频系统如同没有奶的孩子，挨饿和饿死的可能性极大。一旦遭到雷击，工业视频系统就会有灭顶之灾，遭到严重破坏，甚至瘫痪。一般来讲，线路超过200m的工业视频系统是很容易受到雷电攻击的。

防雷的考虑是工业视频系统重要环节。就此，根据自己的工作实践和学习，谈谈工业视频系统在防雷方面的若干措施。

二、雷击工业视频系统的原因分析

1、雷电对工业视频系统的攻击形式

雷击工业视频系统主要有两种：直击雷和感应雷。

⑴直击雷是带电云层和大地之间放电造成的。当雷云很低，周围又没有异性电荷的雷云时，就会在地面或者建筑物上感应出异性电荷，形成带电云层向地面或者建筑物放电；放电电流可达到几十甚至几百千安，放电时间很短，这种放电就是直击雷。

虽然直击雷攻击工业视频系统机率约为10％左右，但破坏力巨大。防范直击雷，一般可使用避雷针、避雷线和避雷网。

⑵感应雷是通过电磁感应的作用，在供电线路上两种不同电荷的交变产生的电磁场或周围环境产生的电磁场传导到线路上造成的。

感应雷电分为静电感应和雷电流产生的电磁感应两种原因所引起。

A、静电感应是当带电的雷云靠近输电线路时，会在它们上面感应出异性电荷，这些异性电荷被雷云电荷束缚着，当雷云对附近的目标放电时，其电荷迅速中和，而输电线路上束缚的电荷便为自由电荷，形成局部感应高电位。

静电感应高电位发生在低压架空线路时亦可达100KV，在工业视频线路上可达50KV左右，而且它可以沿着线路传入电子设备，造成损害。

B、雷电流指直接雷击时，通过被击物体，而泄入大地的电流。电磁感应是雷击后巨大的雷电流在周围空间产生交变磁场，由于电磁感应使附近设备感应出高电压，从而使设备损坏。

感应雷占雷击率近90％，危害范围甚广，工业视频系统的设备受雷击损坏，主要是感应雷造成的。

日常实际中，雷击工业视频系统的设备主要是电源变压器、控制电路板、集成电路，严重的还可能损坏视频光端机等设备。感应雷是主要的罪魁祸首。

三、工业视频系统防雷的相关措施

1、前端设备的防雷接地。

首先，在摄像机的电源变压器上加漏电保护器,以保证电源变压器被雷电击坏；其次，机房内的所有设备外壳和输入输出电缆的屏蔽层都需要接地，以保证前端附近发生雷击时的强电流会通过电缆传到机房；最后，机房设备接地与房屋避雷针接地及交流供电系统的接地应在总接地处连接在一起。

一般前端设备，光发射机等没有过压保护，而只有过流保护，一旦有雷击往往会出现电源烧坏而保险不断的情况，针对此种情况应在总电源处加装避雷器，以更好地保护前端设备。

2、摄像机的防雷接地。

工业视频中摄像机一般安装在比较高的地方，应把整个摄像机外壳和镜头的接地线焊在一起，并且在摄像机的上应装设避雷针，避雷针的高度应能满足对摄像机的保护。安装独立的避雷针时，由于单根避雷针的保护范围呈帐篷状，所以避雷针的高度应高于周围的建筑物或电线杆。建筑物已有防雷接地系统时避雷针的接地应与建筑物的防雷接地系统共地连接。无论是新的接地线还是原建筑的接地线，应保证接地电阻都小于4Ω。

3、干线的防雷接地。

敷设于空旷地区的电缆（同轴电缆、电源线、控制线），当所在地区雷雨天数频繁及土壤电阻率大干100Ω时，摄像机和光发射机之间的电缆应安装2处接地线，以防止感应电的影响。

干线中通过钢绞线悬挂起来的地段，钢绞线每隔250m左右接地一次，钢绞线应与电线杆共用接地装置。

另外就是不可忽视的光缆防雷，因为光缆在制造过程中，为了增加光缆的抗拉强度，在光缆中增加了钢丝。在设置熔接盒时，只注意了光缆的熔接。使用通常方法，将两段光缆的钢丝，分别固定在熔接盒两端的支架上，自然形成了间隙。这样，当任意一段光缆中的钢丝感应了很高的雷电电压时，就会向另一端钢丝放电，放电过程中产生的巨大火花，使熔接盒内光纤断裂损坏。为防止这种现象发生，在光缆的施工过程中，应注意将熔接盒内的光缆钢丝端头用导线连通，可有效避免光缆遭雷电侵害。

4、终端设备的防雷接地。

在工业视频系统中，所有的干线都汇聚到机房里，与光接收机和视频分配器连接，所以对光接收机和视频分配器的接地保护是很重要的。

首先，在进入机房的干线上都安装避雷器，避雷器的另一端再接入终端设备，并且终端设备还必须安装接地线，所有终端设备的接地线应与整个机房的接地线网相连接，接地线应使用铜芯线或镀锌扁铁都有良好的接地；其次，设备输出端应有放电保护器，特别是9V供电的光接收机和220V供电的视频分配器的电源端应有过压保护装置，以保证电压的平稳，防止过高的电压对设备内部元件造成的损害；最后，环境要有良好的防雷措施。

四、工业视频系统防雷的实际效果

根据三河尖矿的实际特点，矿区有比较高的建筑，架空电缆错中复杂，线路覆盖面积广，显而易见我们的矿区是一个雷区，因此，矿区受感应雷的影响会比较大。

在没有做防雷接地之前，曾经受雷击导致整个系统几乎瘫痪，摄像机电源变压器，摄像机控制板，光端机及电源等设备都有不同程度的损坏，做了防雷措施以后，几乎没有大的故障出现。

针对感应雷攻击工业视频系统特点，采取了相对应措施主要有单独接地和集中接地两种。在比较空旷的地区，可以对摄像机和前端设备做单独接地，在建筑周围或电线杆旁，可以就近把摄像机的接地线连接到建筑物或电线杆上的接地线，也可以把周边几个摄像机的接地线串接在一起，这样即减少了成本又达到了接地的效果。

布设防雷措施以来，迄今为止，该系统运转正常。

五、结论

通过对雷电认识和对防雷、避雷的研究，工业视频系统的防雷、避雷是不容忽视的。工业视频系统是一个涉及区域广、线路长、设备多的大系统，要在系统所有的器件和线路上都装上可靠的避雷装置，财力上是不允许的。因此，从实际出发，因地制宜地根据系统各个环节所在的环境和所需的防雷等级，不断探索出适合当地特点的，可靠、经济、方便、高效的防雷措施，以保障工业视频系统的正常运转，是相当有必要的一个举措。

参 考 文 献

[1]樊亚琴；浅谈视频监控系统的应用与发展[J]. 科技情报开发与经济； 2010年05期

[2]张可义； 岳秀江； 韩立新；视频监控系统工程应用研究[J].制造业自动化； 2007年03期