高清摄像机的防雷

文｜西安航嘉电子有限责任公司 李宗哲

目前，数字高清网络摄像机在视频监控上的应用越来越成熟，越来越广泛。由于高清百万像素网络摄像机不但清晰度高而且操作简便、易于安装，可在很大程度上减少工程布线和施工成本，让CCTV网络无限延伸。

高清网络摄像机的防雷与模拟摄像机防雷的不同之处在于感应雷的防护。高清摄像机视频信号和控制信号可以采用TCP/IP协议在网线上传输（摄像机上设置有RJ45网络接口，而高清摄像机的安装，在布线时一般选用网线来传输视频信号和控制信号）。高清摄像机的布线特点决定了高清摄像机感应雷防护的重点是摄像机电源线路的防雷和RJ45网口的防雷保护。

下面具体地介绍室外高清摄像机的全方位防雷解决方案。

1 高清摄像机直击雷的防护

室外高清摄像机的防雷需要考虑直击雷防护和感应雷防护。如果摄像机处于雷击危险区域，容易遭受直接雷击，就需要安装直击雷防护装置，在摄像机位置处安装接闪器引下线和接地装置来组成直击雷的防护系统。一般接闪器选用避雷针，引下线选用金属立杆或镀锌扁钢、镀锌圆钢，接地装置采用接地模块或金属接地极。

避雷针的安装高度要根据滚球法来计算，滚球半径一般取60m。在避雷针的针尖接闪60m半径滚球的情况下，能使摄像机处于滚球半径保护范围之内的避雷针的高度就是合适的，否则避雷针的安装高度就需要增加。

引下线是把避雷针和接地装置连接起来，提供一个雷击接闪的泄放通路；接地装置的作用是把雷击能量尽可能快地，尽可能有效地泄放到大地，以避免直击雷对摄像机及线路造成破坏。

根据相关国标要求，监控系统前端摄像机接地系统接地电阻不能大于10Ω，对于高土壤电阻率的山地，土壤电阻率大于2000Ω·m时，接地电阻不大于20Ω。相关标准为《安全防范工程技术规范》（GB 50348）3.9.3和《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》（GA/T 670-2006）4.11。

摄像机直击雷防护避雷针安装方式如图1、图2所示。

2 高清摄像机对感应雷的防护

高清摄像机的感应雷防护主要包括高清摄像机电源端口的防雷和网络RJ45接口的防雷。

感应雷的防护也就是电涌保护。电涌（surge）也称瞬态过电压或浪涌过电压，是一种电路中出现的短暂电压波动，产生的时间仅几毫秒，但电压可达几十千伏。它们以感应耦合方式，通过相连的电网馈电、检测或者数据传输导线进入电子、电气设备。目前，电涌是导致电子设备频繁损坏的最大原因。

引起电涌过电压的常见原因主要有：雷击放电、操作过电压、静电放电（ESD）、核爆电磁脉冲等，其中雷击放电是造成电涌过电压的主要原因。

图1 避雷针设置于摄像机立杆上的示意图

图2 避雷针独立设置的示意图

感应雷防护的主要措施就是在高清摄像机的电源端口和网络端口设置电涌保护器。电涌保护器曾有多个名称，包括浪涌保护器、过电压保护器、防雷器等，现在国内统一的书面正式名称为SPD，翻译为电涌保护器。

2.1 高清摄像机电源部分防雷

高清摄像机电源部分防雷比较完善的方案是在高清摄像机电源部分设置两级电源防雷，具体方案如下：

◆ 在220VAC电源进线端设置C级电源电涌保护器，如HJSPD40/2-385，作为前端的第一级防雷；其标称放电电流（8/20）20kA， 最大放电电流40kA，泄放能量大，用于对前端摄像机及前端设备箱所有用电设备电源端的防雷保护；

◆ 前端设备的第二级电源防雷装置是在摄像机电源适配器进线端设置的D级电源电涌保护器，如HJSPD FLD230，其标称放电电流5kA，最大放电电流10kA。

方案配置如图3所示。

如果选择将电涌保护器安装于摄像机的适配器出线端，则选用24V电源电涌保护器，如HJSPD FLD24，其标称放电电流5kA，最大放电电流10kA。

方案配置如图4所示。

对于雷暴日比较多，雷击比较频繁，雷击强度比较大，比较重要的场所，建议按以上配置来设置电涌保护器，以实现对前端摄像机的可靠保护。

所有设置的电涌保护器接地端要用不小于6mm2的铜质导线穿金属护管与摄像机的接地装置连接。

对于不太重要，雷击强度不大的一般场所的摄像机，可以只配置D级电源电涌保护器，如在摄像机适配器220V交流电源进线端设置HJSPD FLD230，或者在适配器的出线端，24V或12V端，设置HJSPD FLD24。

配置方案如图5、图6所示。

图3

2.2 高清摄像机信号部分防雷

高清摄像机一般选用RJ45网络端口连接网线，用网线传输视频信号和控制信号到视频服务器或视频光端机。

对于摄像机网络端口的电涌保护，配置方案是在网络端口设置网络电涌保护器，如HJRJ45E100/4。

如果要保护视频服务器或光端机的网络接口，就需要在相应位置也安装网络电涌保护器HJRJ45E100/4。

配置方案如图7所示。

所有的信号电涌保护器都要做好接地，这样才能使电涌保护器起到防雷保护的作用；否则没有泄流通路，是无法起到保护作用的。

只有对高清摄像机进行了直击雷和感应雷的系统防护设置，才能提高摄像机的防雷能力，保证室外摄像机的可靠安全运行。

图4

图5

图6

图7