監(jiān)控防雷保護(hù)器

它一般由暴露在空氣中的兩根相隔一定間隙的金屬棒組成，其中一根金屬棒與所需保護(hù)設(shè)備的電源相線L1或零線(N)相連，另一根金屬棒與接地線(PE)相連接，當(dāng)瞬時(shí)過電壓襲來時(shí)，間隙被擊穿，把一部分過電壓的電荷引入大地，避免了被保護(hù)設(shè)備上的電壓升高。這種放電間隙的兩金屬棒之間的距離可按需要調(diào)整，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)時(shí)滅弧性能差。改進(jìn)型的放電間隙為角型間隙，它的滅弧功能較前者為好，它是靠回路的電動(dòng)力F作用以及熱氣流的上升作用而使電弧熄滅的。

它是由相互離開的一對(duì)冷陰板封裝在充有一定的惰性氣體(Ar)的玻璃管或陶瓷管內(nèi)組成的。為了提高放電管的觸發(fā)概率，在放電管內(nèi)還有助觸發(fā)劑。這種充氣放電管有二極型的，也有三極型的，

氣體放電管的技術(shù)參數(shù)主要有:直流放電電壓Udc;沖擊放電電壓Up(一般情況下Up≈(2~3)Udc;工頻而授電流In;沖擊而授電流Ip;絕緣電阻R(>109Ω);極間電容(1-5PF)

氣體放電管可在直流和交流條件下使用，其所選用的直流放電電壓Udc分別如下:在直流條件下使用:Udc≥1.8U0(U0為線路正常工作的直流電壓)

在交流條件下使用:U dc≥1.44Un(Un為線路正常工作的交流電壓有效值)

它是以ZnO為主要成分的金屬氧化物半導(dǎo)體非線性電阻，當(dāng)作用在其兩端的電壓達(dá)到一定數(shù)值后，電阻對(duì)電壓十分敏感。它的工作原理相當(dāng)于多個(gè)半導(dǎo)體P-N的串并聯(lián)。壓敏電阻的特點(diǎn)是非線性特性好(I=CUα中的非線性系數(shù)α)，通流容量大( ~2KA/cm2)，常態(tài)泄漏電流小(10-7~10-6A)，殘壓低(取決于壓敏電阻的工作電壓和通流容量)，對(duì)瞬時(shí)過電壓響應(yīng)時(shí)間快(~10-8s)，無續(xù)流。

壓敏電阻的技術(shù)參數(shù)主要有:壓敏電壓(即開關(guān)電壓)UN，參考電壓Ulma;殘壓Ures;殘壓比K(K=Ures/UN);最大通流容量Imax;泄漏電流;響應(yīng)時(shí)間。

壓敏電阻的使用條件有:壓敏電壓:UN≥[(√2×1.2)/0.7]U0(U0為工頻電源額定電壓)

最小參考電壓:Ulma≥(1.8~2)Uac (直流條件下使用)

Ulma≥(2.2~2.5)Uac(在交流條件下使用，Uac為交流工作電壓)

壓敏電阻的最大參考電壓應(yīng)由被保護(hù)電子設(shè)備的耐受電壓來確定，應(yīng)使壓敏電阻的殘壓低于被保護(hù)電子設(shè)備的而損電壓水平，即(Ulma)max≤Ub/K，上式中K為殘壓比，Ub為被保護(hù)設(shè)備的而損電壓。

抑制二極管具有箝位限壓功能，它是工作在反向擊穿區(qū)，由于它具有箝位電壓低和動(dòng)作響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，特別適合用作多級(jí)保護(hù)電路中的最末幾級(jí)保護(hù)元件。抑制二極管在擊穿區(qū)內(nèi)的伏安特性可用下式表示:I=CUα，上式中α為非線性系數(shù)，對(duì)于齊納二極管α=7~9，在雪崩二極管α=5~7.

抑制二極管的技術(shù)參數(shù)主要有

(1)額定擊穿電壓，它是指在指定反向擊穿電流(常為lma)下的擊穿電壓，這于齊納二極管額定擊穿電壓一般在2.9V~4.7V范圍內(nèi)，而雪崩二極管的額定擊穿電壓常在5.6V~200V范圍內(nèi)。

(2)最大箝位電壓:它是指管子在通過規(guī)定波形的大電流時(shí)，其兩端出現(xiàn)的最高電壓。

(3)脈沖功率:它是指在規(guī)定的電流波形(如10/1000μs)下，管子兩端的最大箝位電壓與管子中電流等值之積。

(4)反向變位電壓:它是指管子在反向泄漏區(qū)，其兩端所能施加的最大電壓，在此電壓下管子不應(yīng)擊穿。此反向變位電壓應(yīng)明顯高于被保護(hù)電子系統(tǒng)的最高運(yùn)行電壓峰值，也即不能在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)處于弱導(dǎo)通狀態(tài)。

(5)最大泄漏電流:它是指在反向變位電壓作用下，管子中流過的最大反向電流。

(6)響應(yīng)時(shí)間:10-11s

扼流線圈是一個(gè)以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，它由兩個(gè)尺寸相同，匝數(shù)相同的線圈對(duì)稱地繞制在同一個(gè)鐵氧體環(huán)形磁芯上，形成一個(gè)四端器件，要對(duì)于共模信號(hào)呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對(duì)于差模信號(hào)呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。扼流線圈使用在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號(hào)(如雷電干擾)，而對(duì)線路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘?hào)無影響。

這種扼流線圈在制作時(shí)應(yīng)滿足以下要求:

1)繞制在線圈磁芯上的導(dǎo)線要相互絕緣，以保證在瞬時(shí)過電壓作用下線圈的匝間不發(fā)生擊穿短路。

2)當(dāng)線圈流過瞬時(shí)大電流時(shí)，磁芯不要出現(xiàn)飽和。

3)線圈中的磁芯應(yīng)與線圈絕緣，以防止在瞬時(shí)過電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿。

4)線圈應(yīng)盡可能繞制單層，這樣做可減小線圈的寄生電容，增強(qiáng)線圈對(duì)瞬時(shí)過電壓的而授能力。

1/4波長(zhǎng)短路器是根據(jù)雷電波的頻譜分析和天饋線的駐波理論所制作的微波信號(hào)電涌保護(hù)器，這種保護(hù)器中的金屬短路棒長(zhǎng)度是根據(jù)工作信號(hào)頻率(如900MHZ或1800MHZ)的1/4波長(zhǎng)的大小來確定的。此并聯(lián)的短路棒長(zhǎng)度對(duì)于該工作信號(hào)頻率來說，其阻抗無窮大，相當(dāng)于開路，不影響該信號(hào)的傳輸，但對(duì)于雷電波來說，由于雷電能量主要分布在n+KHZ以下，此短路棒對(duì)于雷電波阻抗很小，相當(dāng)于短路，雷電能量級(jí)被泄放入地。

由于1/4波長(zhǎng)短路棒的直徑一般為幾毫米，因此耐沖擊電流性能好，可達(dá)到30KA(8/20μs)以上，而且殘壓很小，此殘壓主要是由短路棒的自身電感所引起的，其不足之處是工頻帶較窄，帶寬約為2%~20%左右，另一個(gè)缺點(diǎn)是不能對(duì)天饋設(shè)施加直流偏置，使某些應(yīng)用受到限制。

前端設(shè)備有室外和室內(nèi)安裝兩種情況，安裝在室內(nèi)的設(shè)備一般不會(huì)遭受直擊雷擊，但需考慮防止雷電過電壓對(duì)設(shè)備的侵害，而室外的設(shè)備則同時(shí)需考慮防止直擊雷擊。

前端設(shè)備如攝像頭應(yīng)置于接閃器(避雷針或其它接閃導(dǎo)體)有效保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)攝像機(jī)獨(dú)立架設(shè)時(shí)，避雷針最好距攝像機(jī)3-4米的距離。如有困難避雷針也可以架設(shè)在攝像機(jī)的支撐桿上，引下線可直接利用金屬桿本身或選用Φ 8的鍍鋅圓鋼。為防止電磁感應(yīng)，沿桿引上攝像機(jī)的電源線和信號(hào)線應(yīng)穿金屬管屏蔽。

為防止雷電波沿線路侵入前端設(shè)備，應(yīng)在設(shè)備前的每條線路上加裝合適的避雷器，如電源線(220V或DC12V)、視頻線、信號(hào)線和云臺(tái)控制線。

攝像機(jī)的電源一般使用AC220V或DC12V。攝像機(jī)由直流變壓器供電的，單相電源避雷器應(yīng)串聯(lián)或并聯(lián)在直流變壓器前端，如直流電源傳輸距離大于15米，則攝像機(jī)端還應(yīng)串接低壓直流避雷器。

信號(hào)線傳輸距離長(zhǎng)，耐壓水平低，極易感應(yīng)雷電流而損壞設(shè)備，為了將雷電流從信號(hào)傳輸線傳導(dǎo)入地，信號(hào)過電壓保護(hù)器須快速響應(yīng)，在設(shè)計(jì)信號(hào)傳輸線的保護(hù)時(shí)必須考慮信號(hào)的傳輸速率、信號(hào)電平，啟動(dòng)電壓以及雷電通量等參數(shù)。

室外的前端設(shè)備應(yīng)有良好的接地，接地電阻小于4Ω，高土壤電阻率地區(qū)可放寬至 <10Ω。

CCTV系統(tǒng)主要是傳輸信號(hào)線和電源線。室外攝像機(jī)的電源可從終端設(shè)備處引入，也可從監(jiān)視點(diǎn)附近的電源引入。

控制信號(hào)傳輸線和報(bào)警信號(hào)傳輸線一般選用芯屏蔽軟線，架設(shè)(或敷設(shè))在前端與終端之間。

GB50198-1994規(guī)定，傳輸部分的線路在城市郊區(qū)、鄉(xiāng)村敷設(shè)時(shí)，可采用直埋敷設(shè)方式。當(dāng)條件不充許時(shí)，可采用通信管道或架空方式，此時(shí)規(guī)定了傳輸線纜與其它線路其它線路其溝的最小間距(見表1)和與其它線路共桿架設(shè)的最小垂直間距(見表2)

表1電纜與其它線路共溝(隧道)的最小間距(m)種類最小間距220V交流電線0.5通訊電纜0.1表2電纜與其它線路共桿架設(shè)的最小垂直間距(m)種類最小垂直間距1-10KV電力線2.51KV以下電力線1.5廣播線1.0通信線0.6

從防雷角看，直埋敷設(shè)方式防雷效果最佳，架空線最容易遭受雷擊，并且破壞性大，波及范圍廣，為避免首尾端設(shè)備損壞，架空線傳輸時(shí)應(yīng)在每一電桿上做接地處理，架空線纜的吊線和架空線纜線路中的金屬管道均應(yīng)接地。中間放大器輸入端的信號(hào)源和電源均應(yīng)分別接入合適的避雷器。

傳輸線埋地敷設(shè)并不能阻止雷擊設(shè)備的發(fā)生，大量的事實(shí)顯示，雷擊造成埋地線纜故障，大約占總故障的30%左右，即使雷擊比較遠(yuǎn)的地方，也仍然會(huì)有部分雷電流流入電纜。所以采用帶屏蔽層的線纜或線纜穿鋼管埋地敷設(shè)，保持鋼管的電氣連通。對(duì)防護(hù)電磁干擾和電磁感應(yīng)非常有效，這主要是由于金屬管的屏蔽作用和雷電流的集膚效應(yīng)。如電纜全程穿金屬管有困難時(shí)，可在電纜進(jìn)入終端和前端設(shè)備前穿金屬管埋地引入，但埋地長(zhǎng)度不得小于15米，在入戶端將電纜金屬外皮、鋼管同防雷接地裝置相連。

在CCTV系統(tǒng)中，監(jiān)控室的防雷最為重要，應(yīng)從直擊雷防護(hù)、雷電波侵入、等電位連接和電涌保護(hù)多方面進(jìn)行。

監(jiān)控室所在建筑物應(yīng)有防直擊雷的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)。其防直擊雷措施應(yīng)符合GB50057-94中有關(guān)直擊雷保護(hù)的規(guī)定。

進(jìn)入監(jiān)控室的各種金屬管線應(yīng)接到防感應(yīng)雷的接地裝置上。架空電纜線直接引入時(shí)，在入戶處應(yīng)加裝避雷器，并將線纜金屬外護(hù)層及自承鋼索接到接地裝置上。

監(jiān)控室內(nèi)應(yīng)設(shè)置一等電位連接母線(或金屬板)，該等電位連接母線應(yīng)與建筑物防雷接地、PE線、設(shè)備保護(hù)地、防靜電地等連接到一起防止危險(xiǎn)的電位差。各種電涌保護(hù)器(避雷器)的接地線應(yīng)以最直和最短的距離與等電位連接母排進(jìn)行電氣連接。

由于有80%雷擊高電位是從電源線侵入的，為保證設(shè)備安全，一般電源上應(yīng)設(shè)置三級(jí)避雷保護(hù)。在視頻傳輸線、信號(hào)控制線，入侵報(bào)警信號(hào)線進(jìn)入前端設(shè)備之前或進(jìn)入中心控制臺(tái)前應(yīng)加裝相應(yīng)的避雷保護(hù)器。

良好的接地是防雷中至關(guān)重要的一環(huán)。接地電阻值越小過電壓值越低。監(jiān)控中心采用專用接地裝置時(shí)，其接地電阻不得大于4Ω。采用綜合接地網(wǎng)時(shí)，其接地電阻不得大于1Ω。

1) 開關(guān)型:其工作原理是當(dāng)沒有瞬時(shí)過電壓時(shí)呈現(xiàn)為高阻抗，但一旦響應(yīng)雷電瞬時(shí)過電壓時(shí)，其阻抗就突變?yōu)榈椭担试S雷電流通過。用作此類裝置時(shí)器件有:放電間隙、氣體放電管、閘流晶體管等。

2) 限壓型:其工作原理是當(dāng)沒有瞬時(shí)過電壓時(shí)為高阻擾，但隨電涌電流和電壓的增加其阻抗會(huì)不斷減小，其電流電壓特性為強(qiáng)烈非線性。用作此類裝置的器件有:氧化鋅、壓敏電阻、抑制二極管、雪崩二極管等。

3) 分流型或扼流型

分流型:與被保護(hù)的設(shè)備并聯(lián)，對(duì)雷電脈沖呈現(xiàn)為低阻抗，而對(duì)正常工作頻率呈現(xiàn)為高阻抗。

扼流型:與被保護(hù)的設(shè)備串聯(lián)，對(duì)雷電脈沖呈現(xiàn)為高阻抗，而對(duì)正常的工作頻率呈現(xiàn)為低阻抗。

用作此類裝置的器件有:扼流線圈、高通濾波器、低通濾波器、1/4波長(zhǎng)短路器等。

1) 電源保護(hù)器:交流電源保護(hù)器、直流電源保護(hù)器、開關(guān)電源保護(hù)器等。

2) 信號(hào)保護(hù)器:低頻信號(hào)保護(hù)器、高頻信號(hào)保護(hù)器、天饋保護(hù)器等。