1 概述

随着社会通信建设的步伐不断加快，贵重通信设备被广泛应用于通信的运行系统中。这些高精密计算设备富含大量的ｃｍｏｓ半导体集成模块，耐过电压过电流能力极低，无法保证在特定的空间里遭受雷击时运行。且各系统多包含大量的电子设备和监控、门禁系统，这些电子设备和监控、门禁系统通常耐电压等级低，抗干扰能力差，最怕受到雷击。且所有设备的运行正常与否直接影响到该区的居民及企事业单位的安全和工作的正常开展，因此采用较具可靠性避雷措施至关重要。

进入２１世纪以来，一些旧的监狱使用功能和场地跟不上社会的发展，各地一些监狱陆续进行了改建、扩建，使得监狱功能更完备，设施更完善，管理更方便安全，更人性化，与社会的发展相适应。监狱的特点是地处偏僻、占地面积大，容积率低，安全是首要问题。２０１０年，笔者负责黑龙江省某监狱迁建工程的电气设计，监区内设综合布线和计算机网络系统，建立一个１０００/１００Ｍ局域网系统，以光纤、超五类线（数据）及铜缆、三类线（语音）为主干构成。在大门、主要通道、禁闭室等处设音视频监控装置。周界安防采用智能高压线网装置加红外探测报警功能的系统；接见室数码录音探访系统；还设置了 电子巡更系统；违禁物品检测系统；广播、对讲系统。设计过程中采用了一套完整而易于操作的防雷设计和运行解决方案。

2 总则

（1）通信系统电子设备雷电过电压及电磁干扰防护，是保护通信线路、设备及人身安全的重要手段，是确保通信线路、设备运行必不可缺少的技术环节。

（2）方案的设计依据

１）ＩＥＣ１３１２《雷电电磁脉冲的防护》；

２）ＧＢ５００５７－２０１０《建筑物防雷设计规范》；

３）ＶＤＥ０６７５《过电压 保护器》；

４）ＧＡ１７３－１９９８《监控、门禁信息系统防雷保安器》；

５）ＧＢ２８８７－８９《监控、门禁场地技术条件》；

６）ＩＴＵ　Ｋ２５《光缆的防雷》；

７）ＩＴＵ　Ｋ２７７《电信大楼内的连接结构和接地》；

８）ＧＢ５０１７４－９３《电子计算机机房设计规范》；

９）ＧＢ５０２００－９４《有线电视系统工程技术规范》；

１０）ＧＢ５０１９８－９４《民用闭路监视电视系统工程技术规范》；

１１）ＧＢ５０３１１－２００７《综合布线系统工程设计规范》。

3 雷电波入侵监控、门禁系统可能途径

3.１ 雷电直接击中监控、门禁网络物理线路

（1）落雷点为电源高电压侧，雷电沿供电线路侵入到监控、门禁网络系统供电部分，产生过电流与过电压造成网络供电系统的UPS电源损坏、断电、致使整个系统瘫痪。

（2）雷电直击网络信号线路、沿信号进入监控、门禁网络系统，造成信号接口、接收系统、室内单元等主要设备损坏。

（3）雷击网络通信有线线路（如视频线、４８５线、ｄｄｎ、帧中继、ｘ２５专线、电话线），产生强大的机械力，猛烈的冲击波，炽热的高温使通信线路损坏；过电压过电流沿通信有线线路侵入到网络系统内，造成路由器、交换机及前端设备的损坏。

3.2 感应过电压

（1）回路感应过电压

由于网络系统在建筑物内大量敷设各种导体线路（如 电源线、数据通信线、天馈线），这些线路、网络结构布局错综复杂，在建筑物内部的不同空间位置上构成许多回路，当建筑物遭雷击或邻近地区雷电放电时，将在建筑物内部空间产生脉冲暂态磁场，这种快速变化的磁场交链这些回路后，将在回路中感应出暂态过电压，危及与这回路相连接的电子设备。

（2）线路感应过电压来源于监狱监控系统防雷方案

网络通信线路上感应过电压分静电感应与电磁感应：静电感应主要是指架空线路位于雷击点附近，由雷云团先导通道中充满电荷，对架空线产生静电感应作用累积大量相反电荷，当雷云主放电开始，雷云中电荷迅速中和，从而使架空线上原先被束缚的电荷迅速释放，形成暂态过电压波。这种波以接近光速向架空线两侧传播，侵入线路两端连接的网络设备将其损坏。

当雷电直接击在避雷针避雷带上时，由于雷电流幅值大，波头陡度高，在雷电流的通道附近产生一个很强的瞬变磁场。这强大的磁场将直接在电源线或网络通信线路上感应出过电压，侵入到网络系统中，进而损坏网络设备。高强度（３０ｋａ雷电流）雷电放电可以对距离雷击点１ｋｍ范围内网络系统产生影响，甚至造成系统设备损坏。据统计，这种感应雷击事故占监控、门禁雷击事故的７０％.

（3）耦合与转移过电压

雷击引起暂态高电压或过电压常常可以通过网络线路耦合或转移到网络设备上，造成设备的损坏。

3.３ 雷击地电位抬高入侵

建筑物在遭受直接雷击时，雷电流将沿建筑物防雷系统中各引下线和接地体入地，在此过程中，雷电流将在防雷系统中产生暂态高电压，如果引下线与周围网络设备绝缘距离不够且设备与避雷系统不共地，将在两者之间出现很高的电压，并会发生放电击穿，导致网络设备严重损坏，甚至人身安全。

3.４ 监控、门禁网络设备抗干扰能力分析

因为监控、门禁及网络设备是由大量的大规模集成电路组成，其抗干扰能力弱，虽然采取了许多抗干扰措施，对低能量干扰比较有效，但对雷电电磁脉冲生成的过电压过电流技术比较薄弱，对浪涌或雷电磁脉冲特别敏感，仅十几伏的电压就可通过电源系统、数据传输线等途径将毁坏监控、门禁主板、ｒｓ－２３２口、多功能卡、网络设备。

4 实施综合防雷方案

4.１ 监控系统防雷

（1）监控中心

电源部分：安装三相交流避雷器（通流容量４０ｋａ），作为第一级防雷；各部分设备供电分线箱安装二级电源防雷模块；为了防止雷电流过大损害设备，应在ｈｄ－ｄ２２０ｍ４０接相线的前端串接一片一位的空气开关作为保险，部分重要设备前端安装防雷插座。

（2）外各部分监控端口

根据现有端口数量统计，共有１２支摄像机，则视频线路避雷器需要２４套；４８５控制线共４条，安装４８５控制视频电源器。

（3）接地处理

所有避雷器均利用其现有接地设施。（依抽样检测地阻结果，接地电阻均可达到要求）。

所有地线均穿ＰＶＣ管埋地，并就近与建筑物的防雷测试点连接，埋地深５０ｃｍ.在监狱围墙内四个角分别做四个接地网，每个接地网埋设三支接地极，用镀锌扁钢可靠焊接，并与围墙内的钢筋结构连接，通过１０ｍｍ２的电线引出作为围墙上摄像枪的接地连接点。在围墙四个角上安装一支短避雷针，与上述的１０ｍｍ２电线连接，作为围墙上摄像枪的直击雷防护。

4.２ 门禁系统防雷

（1）电源部分：门禁系统的总供电从监控室内引出，监控室内电源部分已经安装了电源防雷，所以不予考虑。至于电源引线到各个门禁系统的前端，应安装相应的电源避雷器。

（2）信号部分：门禁系统通过两条信号线与其它的门禁主机串接，根据实际情况，１４道门禁共需要１５个信号避雷器（１４个门禁信号端前各需一个，主机输出端需一个共１５个）。在门禁主机的并口通信接口前串接一只并口通信避雷器，作为并口的信号保护。

（3）接地部分：所有避雷器均需要良好接地，避雷器地线应与建筑物内主钢筋可靠连接（敲出附近柱内主钢筋，通过引线引出连接到预先安装的汇流排，然后再把相应的地线连接到汇流排上）。

（3）监控室内均压环的敷设

在监控室内的金属机柜四周，敷设一圈４０ｍｍ×４ｍｍ的铜带，分别与四周墙内引出的接地点连接，作为监控室内所有的金属机柜、避雷器地线和静电地板的连接点。

4.3 监控系统防雷

监控系统的综合防雷设计应考虑环境因素、雷电活动规律、系统设备的重要性、发生雷灾后果的严重程度，分别采取相应的防护措施。

在进行综合防雷设计时，应坚持全面规划、综合治理、优化设计、多重保护、技术先进、经济合理、定期检测、随机维护的原则，进行综合设计及维护。

监控综合防雷系统的防雷设计应采用直击雷防护、等电位联结、屏蔽、合理布线，接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护，要必须坚持预防为主，安全第一的指导方针。