综合弱电系统防雷设计方案

弱电系统综合防雷设计方案

一、概述

弱电系统由各类弱电设备、控制中心电子设备以及传输线路组

成，系统采用了大量的集成元件，在雷击发生时，传输线路感应到

雷电磁场产生过电压，可高达几千伏，对集成元件有较大的危害。

监控系统中的传输线路许多处于LPZ0A非防雷区域。系统走线在布

线阶段没有考虑与防雷引下线保持足够的距离，这些都为系统的安

全运行留下了隐患。

一般认为，雷电的防护措施有隔离、等电位、钳位、均压、滤

波、屏蔽、过压过流保护、接地等方法将雷电过电压、过电流及雷

击电磁脉冲消除在设备外围，从而有效地保护各类设备。目前主要采用气体放电管、放电间隙、高频二极管、压敏电阻、瞬态二极管、晶闸管、高低通滤波器等元件根据不同频率、功率、传输速率、阻抗、驻波、插损、带宽、电压、电流等要求，组合成电源线、天馈线、信号线系列电涌保护器（SPD）安装在微电子设备的外连线路中，地线按共用接地原则接入系统的地线，才不至于造成电位反击。只有设计合理、安装合格，电涌保护器才能有效的防御雷电。

二、雷击的分类

雷击一般分为直击雷击和感应雷击。

直击雷击：指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上，由于电效应、热效应和机械效应等混合力作用，直接摧毁建筑物，构筑物以及引起人员伤亡等。由于直击雷的电效应，有可能使机房微电子设备遭受浪涌过电压的危害。

感应雷击（又称二次雷击）：指雷云之间或雷云对地之间的放电而在附近的架空线路、埋地线路、金属管线或类似的传导上产生感应电压，该电压通过传导体传送至设备，间接摧毁微电子设备。感应雷击对微电子设备，特别是通讯设备和电子计算机网络系统的危害最大，据资料显示，微电子设备遭雷击损坏，80%以上是由感应雷引起的。

另外还有操作过电压，即是指当电流在导体上流动时，会产生磁场储存能量，当负载（特别是电感性大的负载）电器设备开关时，会产生瞬时过电压，操作过电压同感应雷击一样，可以间接损坏微电子设备。

三、设计依据

（1）IEC61024《建筑物防雷》

（2）IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》

（3）ITU K25《光缆的防雷》

（4）GB50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

（5）GB50057-94《建筑物防雷设计规范》

（6）GB50174-93《电子计算机机房设计规范》

（7）GB50200-94《有线电视系统工程技术规范》

（8）GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》

（9）GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》

四、雷电防护方案

（一）直击雷防护

直击雷防护包括建筑物防雷和弱电系统前端设备直击雷防护，本方案中，所有弱电系统所在建筑物均已完善直击雷防护措施，我们不需要再考虑建筑物直击雷防护措施，否则必须完善雷防护措施。

前端设备安装于建筑物的楼顶角处，或安装于空旷区域的孤立高杆上，或曾经遭受过直击雷，则建议需要做直击雷防护。通常安装在城市道路两旁、建筑物屋檐下，或已经在其它有效直击雷保护范围内的电子设备，都不需要做直击雷防护。（户外设备直击雷防护方法可参考下图方法加装避雷针装置）

图1

（二）感应雷防护

本方案感应雷防护包括电源系统、监控系统、计算机网络、红外防盗报警、公共广播（背景音乐）、可视对讲门禁系统、智能停车场系统、电话系统和有线电视网络系统的防雷保护设计。

1、电源系统雷电防护

雷电能量分布示意图（图2）

如图所示，一个能量为200KA的直击雷，由整个系统的电源、管线、地网、通信网络线来分担。以一栋建筑的防雷来讲，电源部分承担其中近45%（100KA），以三相四线为例，每线承担大约有25KA(10/350us)的雷电流。通信站基本无管道系统，不计。地网和通信线路承担剩余55%的雷电流。由此可见，电源系统对直击雷的防护非常关键。据统计，有70％雷击高电位是从电源线侵入的，为保证设备安全，所以电源系统应设置三级雷电防护。

电源三级防护的原理

●目的：利用电源避雷器（SPD）将雷电总威胁值减到被保护设备的耐受能力范围内。

电源多级防护是以防雷区（LPZ）为层次，对雷电能量的逐级减弱，使各级限制电压相互

衔接，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内。

●原则：第一级转移绝大部分能量；

第二级转移剩余能量；

第三级（开关电源内模块）转移后续的极微小能量；

●原理：利用两级避雷器间足够的线路间距，加大剩余雷电流在该段线路阻抗上的衰减。

电源防雷器的选择和应用原则:

电源避雷器的保护模式有共模和差模两方式。共模保护指相线-地线（L-PE）、零线-地线（N-PE）间的保护；差模保护指相线-零线（L-N）、相线-相线（L-L）间的保护。对于低压侧第二、三、四级保护，除选择共模的保护方式外，还应尽量选择包括差模在内的保护。

残压特性是电源避雷器的最重要特性，残压越低，保护效果就越好。但考虑到我国电网电压普遍不稳定、波动范围大的实际情况，在尽量选择残压较低的电源避雷器的同时。还必须考虑避雷器有足够高的最大连续工作电压。如果最大连续工作电压偏低，则易造成避雷器自毁。

电源系统低压侧有一、二、三级不同的保护级别，应根据保护级别的不同，选择合适放电电流（通流容量）和电压保护水平的电源避雷器，并保证避雷器有足够的耐雷电冲击能力。原则上，每一级的交流电源之间连接导线超过25m以上，都应做该级相应的保护。

具体设计选型方案:

⑴在大楼总配电屏处并联安装三相电源防雷器，型号：CX-PM100S，作

为第一级总电源的雷电防护。产品特点：核心组件选用新型大容量浪涌吸收

组件MOV；通流容量大，Imax=100KA；输出残压低，Up≤2.5KV；响应时间快

速，Ta≤25ns；模块式。

⑵在机房总配电箱处并联安装三相电源防雷器，型号：CX-PM40S，作为第二级

电源进线的雷电防护。产品特点：核心组件选用新型大容量浪涌吸收组件MOV；通流

容量大，Imax=40KA；输出残压低，Up≤1.2KV；响应时间快速，Ta≤25ns；模块式。

⑶在机房UPS设备电源进线处并联安装单相电源防雷器，型号：CX-PM20D，作为

第三级电源进线的雷电防护。产品特点：核心组件选用新型大容量浪涌吸收组件MOV；

通流容量大，Imax=20KA；输出残压低，箝位准确，Up≤1.0KV；响应时间快速，Ta≤25n

s；模块式。

⑷在控制中心机房设备重要用电设备前端（如网络交换机、服务器、监控硬

盘录像机等）串联安装防雷插座，型号：CX-PS6P，作为中心机房设备电源的第三

级或精细级雷电防护。产品特点：国家标准通用插孔设计；核心组件采用最新大

容量浪涌吸收组件MOV，质量稳定；通流容量大，最大放电电流Imax=10KA；响应时间快速，Ta≤25ns；串联安装。

图3

2、弱电信号系统的雷电防护

弱电系统信号防雷器的选型及应用原则：

⑴弱电系统通讯设备接口种类繁多，传输速率各不相同。本方案根据各设备工作电压、速率，接口形式选择工作电压、速率、接口形式合适的信号防雷器。尽量少通过接口转接的方式来达到与设备物理接口的相连，以免增加插损，影响信号传输。

⑵根据设备接口的抗雷电要求，应选择有足够大的耐雷电冲击能力的信号防雷器。

⑶信号防雷器必须选择工作时不能产生电火花，在失效或自毁时不能起火；在失效时，可以很容易与系统断开，恢复原系统，而不影响系统的正常使用。

系统防雷安装环境分析及对应措施：

在弱电系统防雷产品安装过程中，采用传统接地防雷器设备进行安装时，必须做好防雷接地网，户外防雷系统地网的接地电阻率要求≤10Ω。但在实际施工过程中，我们经常碰到施工现场是水泥地、沙石地或矿山石头地等，周边均没有地网施工条件，或者土壤电阻率太高，地网很难达到防雷规范要求，要做到接地电阻率≤10Ω需要付出极高成本。

综上所述，在防雷地网施工条件不具备时，我们选用免接地网防雷器，以确保系统的防雷安全。

免接地网防雷器优势：

免接地网系列防雷器针对目前防雷工程施工过程中，防雷器安装经常会遇到目前防雷地网施工条件不具备，或地网施工成本过高等情况而设计。该系列防雷器采用PRE-ETS专利技术，采用等电位平衡和（ETS）能量吸收转移电路设计，实现了防雷器安装无需要专用防雷接地网，减少了做防雷地网的环节，既节省了工时也大幅减少了工程预算，为安防弱电系统领域工程商解决了防雷接地安装难题。

免接地网防雷器有如下特点：

①、采用多级防护电路，残压低，动作快，防雷效果好，防地反击；

②、利用等电位平衡和（ETS）能量吸收转移专利技术，无需专业防雷地网，安装维护便捷；

③、特别适用于地网施工条件不具备或地网施工成本过高的安装场所；

④、免做地网，省工时，省成本，安装便捷，无需维护。

2．1 监控系统信号线路的雷电防护

监控系统前端摄像机防护

⑴在云台快球/带云台摄像机前端串联安装监控系统三合一防雷器，型号：

CX-VIDEO/M3，做为摄像机视频、控制线/音频、电源线的三合一雷电防护。产

品特点：核心元件采用优质半导体箝位器件，质量稳定，箝位准确，雷电防护

强度大，放电电流10KA；插入损耗小，Ae≤0.2dB；响应时间快速，Ta≤1ns；

串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。

⑵在固定摄像机/不带云台摄像机前端串联安装监控系统二合一防雷器，型

号：CX-VIDEO/M2，做为摄像机视频、电源线的二合一雷电防护。产品特点：核

心元件采用优质半导体箝位器件，质量稳定，箝位准确，雷电防护强度大，放

电电流10KA；插入损耗小，Ae≤0.2dB；响应时间快速，Ta≤1ns；串联安装，

免做地网，安装便捷，无需维护。

监控机房（后端）防护

⑴在监控机房主硬盘录像机的视频信号线路上串联安

装16口一体化视频信号防雷器，型号：CX-VIDEO/BNCM16，做为中心机房主硬盘录像机视频信号线路的雷电防护。产品特点：19英寸机架式16口一体化设计，安装方便美观；核心元件采用优质半导体箝位器件，质量稳定，箝位准确，放电电流10KA；输入输出阻抗75Ω；输出残压低，Up≤12V；插入损耗小，Ae≤0.5dB；响应时间快速，Ta≤1ns；串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。（具体数量根据实际视频线路数量确定，每台保护线路数量为16路）

⑵所有进入控制室的云台控制线路串联安装控制线路防雷器，型号：

CX-DATA/PTZ-M，作为监控室云台控制线路的雷电防护。产品特点：采用进口半导体

箝位器件，质量稳定，箝位准确，放电电流10KA；输出残压低，Up≤18V ；插入损

耗小，Ae≤0.2dB；响应时间快速，Ta≤1ns；用于监控系统控制信号传输线路的雷

电防护；串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。

2.2 计算机网络系统的雷电防护

⑴在网络机房或分机房（级联）24口网络交换机的网

络线路上串联安装24口一体化计算机网络避雷器，型号：

CX-NET/RJ45M24，作为交换机网络线路的雷电防护。产品特点：19英寸机架式24口一体化设计，RJ45接口，安装方便，采用优质半导体箝位器件，质量稳定，箝位准确，放电电流10KA；输出残压低，Up≤13V ；插入损耗小，Ae≤0.3dB；响应时间快速，Ta≤1ns；串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。数量按实际确定。

⑵在主要服务器和重要电脑设备的网络线路端串联安装单口计算机网

络避雷器，型号：CX-NET/RJ45-M，作为设备网络信号线路的雷电防护。产品

特点：RJ45接口，安装方便，采用优质半导体箝位器件，质量稳定，箝位准

确，放电电流10KA；输出残压低，Up≤13V ；插入损耗小，Ae≤0.3dB；响应时间快速，Ta≤1ns；串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。数量按实际确定。

⑶如果采用ADSL专线上网，在ADSL线路端串联安装免接地网ADSL信号

防雷器1个，型号：CX-TEL/RJ11-M，作为ADSL信号线路的雷电防护。产品特

点：采用进口半导体箝位器件，质量稳定，箝位准确，放电电流10KA；输出残

压低，Up≤180V ；插入损耗小，Ae≤0.2dB；响应时间快速，Ta≤1ns；串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。

2.3 红外防盗报警系统的雷电防护

⑴在红外信号接收端信号线路两端各串联安装免接地网红外信号防雷器1个，

型号：CX-DATA/BJ-M，作为红外报警线路的雷电防护。产品特点：采用进口半导体箝

位器件，质量稳定，箝位准确，放电电流10KA；输出残压低；插入损耗小，Ae≤0.2dB；

响应时间快速，Ta≤1ns；串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。

⑵在红外信号收发端低压电源线路串联安装免接地网电源防雷器1 个，型号：

CX-DM12-M，作为红外报警电源线路的雷电防护。产品特点：采用进口半导体箝位器

件，质量稳定，箝位准确，放电电流10KA；输出残压低；响应时间快速，Ta≤25ns；

串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。

2.4 公共广播系统的雷电防护

⑴在广播系统音频信号线路两端各串联安装免接地网音频信号防雷器1个，型

号：CX-DATA/AU-M，作为音频信号线路的雷电防护。产品特点：采用进口半导体箝位

器件，质量稳定，箝位准确，放电电流10KA；输出残压低；插入损耗小，Ae≤0.2dB；

响应时间快速，Ta≤1ns；串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。

⑵广播主机可采用串联型电源防雷插座供电，型号：CX-PS6P，作为电源

的精细级雷电防护。产品特点：国家标准通用插孔设计；核心组件采用最新大

容量浪涌吸收组件MOV，质量稳定；通流容量大，最大放电电流10KA；响应时

间快速，Ta≤25ns；串联安装。数量若个（可根据实际使用数量进行调整）。

2.5 可视对讲门禁系统的雷电防护

⑴在可视对讲系统视频信号线路两端各串联安装免接地网视频信号防雷

器1个，型号：CX-VIDEO/BNC-M，作为视频信号线路的雷电防护。产品特点：

采用进口半导体箝位器件，质量稳定，箝位准确，放电电流10KA；输入输出阻

抗75Ω；输出残压低，Up≤12V；插入损耗小，Ae≤0.5dB；响应时间快速，Ta≤1ns；串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。

⑵在对讲系统音频信号线路两端各串联安装免接地网音频信号防雷器1个，型

号：CX-DATA/AU-M，作为音频信号线路的雷电防护。产品特点：采用进口半导体箝位

器件，质量稳定，箝位准确，放电电流10KA；输出残压低；插入损耗小，Ae≤0.2dB；

响应时间快速，Ta≤1ns；串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。

⑶在对讲系统485控制信号线路两端各串联安装免接地网控制信号防雷器1个，

型号：CX-DATA/PTZ-M，作为控制信号线路的雷电防护。产品特点：采用进口半导体箝位器件，质量稳定，箝位准确，放电电流10KA；输出残压低，Up≤18V ；插入损耗小，Ae≤0.2dB；响应时间快速，Ta≤1ns；串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。

⑷在对讲系统低压电源线路串联安装免接地网电源防雷器 1 个，型号：

CX-DM12-M，作为对讲系统电源线路的雷电防护。产品特点：采用进口半导体箝位

器件，质量稳定，箝位准确，放电电流10KA；输出残压低；响应时间快速，Ta≤25ns；

串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。

2.6 智能停车场系统的雷电防护

⑴在地感线路、读卡器、道闸主机的信号传输线路上两端各串联安装免接地网

数据专线防雷器，型号：CX-DATA/PTZ-M，作为地感信号传输线路的雷电防护。产品

特点：采用新型半导体箝位器件，质量稳定，箝位准确；输出残压低，Up≤35V ；

插入损耗小，Ae≤0.2dB；响应时间快速，Ta≤1ns；广泛用于信号传输线路的雷电

防护；串联安装，免接地网，安装简易，免维护。

⑵在主要服务器和重要电脑设备的网络线路端串联安装单口计算机网

络避雷器，型号：CX-NET/RJ45，作为设备网络信号线路的雷电防护。产品特

点：RJ45接口，安装方便，采用优质半导体箝位器件，质量稳定，箝位准确；

输出残压低，Up≤13V ；插入损耗小，Ae≤0.2dB；响应时间快速，Ta≤1ns；串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。数量按实际确定。

⑶在停车场出入口岗亭220V电源开关处并联安装电源防雷器1 个，型号：

CX-PM40D，作为岗亭电源系统线路的雷电防护。产品特点：采用进口半导体箝位器

件，质量稳定，箝位准确，放电电流40KA；输出残压低；响应时间快速，Ta≤25ns；

并联安装。

2.7 电话系统信号线路的雷电防护

⑴在电话系统线路进线端串联安装模块式免接地网电话信号防雷器1个，型

号：CX-TEL/RJ11-M （模块式），作为电话信号线路的雷电防护。产品特点：采用

进口半导体箝位器件，质量稳定，箝位准确，放电电流10KA；输出残压低，Up≤

180V ；插入损耗小，Ae≤0.2dB；响应时间快速，Ta≤1ns；接线端子串联安装，

免做地网，安装便捷，无需维护。

⑵在电话机、传真机等终端线路接入端串联安装RJ11接口免接地网电话信号防雷器1个，型号：CX-TEL/RJ11-M，作为电话机的雷电防护。产品特点：采用进口半导体箝位器件，质量稳定，箝位准确，放电电流10KA；输出残压低，Up≤180V ；插入损耗小，Ae≤0.2dB；响应时间快速，Ta≤1ns；RJ11接口，串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。

2.8 有线电视系统信号线路的雷电防护

⑴在有线电视系统的电视放大器进线端及电视机（机顶盒）进线处安装电

视频信号防雷器，型号：CX-VIDEO/TV-M，作为有线电视系统信号线路的雷电防

护。产品特点：采用进口半导体箝位器件，质量稳定，箝位准确，放电电流10KA；

输出残压低，Up≤180V；插入损耗小，Ae≤0.3dB；响应时间快速，Ta≤1ns；用于传真机信号传输线路的雷电防护；串联安装，免做地网，安装便捷，无需维护。数量按实际确定。

⑵建议电视机可采用串联型电源防雷插座供电，型号：CX-PS6P，作为

电源的精细级雷电防护。产品特点：国家标准通用插孔设计；核心组件采用

最新大容量浪涌吸收组件MOV，质量稳定；通流容量大，最大放电电流

Imax=10KA；响应时间快速，Ta≤25ns；串联安装。数量若个（可根据实际使

用数量进行调整）。

三、屏蔽措施

1、埋地线路的金属线管、PE线、信息线路金属外皮应在入户端良好接地。如入户前架空或无屏蔽者，宜在进户端前20米套装金属线管屏蔽，并把屏蔽层与防雷地可靠连通。

2、控制中心或机房室内，应将金属电脑桌、电脑设备、控制设备金属外壳与防雷接地装置可靠连接。

3、室外摄像枪到解码器之间的外露信号线，应套不锈钢或铜金属管，并将摄像枪金属屏蔽外壳及解码器金属屏蔽外壳与引下线的柱杆可靠连接。

4、屏蔽是减少电磁干扰的基本措施，宜采取以下措施：外部屏蔽措施、线路敷设于合适的路径、线路屏蔽，这些措施宜联合使用。

5、为改善电磁环境，所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属部件都应等电位连接在一起，并与接地装置相连。屋顶为金属表面、立面金属表面、混凝土内钢筋和金属门窗框架，都必须进行等电位接地。

6、在需要保护的空间，当采用屏蔽电缆时其屏蔽层至少在两端并宜在雷电防护区交界处做等电位连接。当微电子设备系统要求只在一端做等电位连接时，可将屏蔽电缆穿金属管引入，金属管在一端做等电位连接。

四、防雷设备材料清单及报价（另附）

五、运行维护

1、防雷器安装之后，应检查所有接线是否正确安装，然后运行测试，检测系统和设备是否正常工作，有无异常情况，如有，应及时排查，直至整个系统均正常运作。

2、每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，必要时应挖开地面抽查地下部分锈蚀情况，如果发现问题应及时处理。

3、接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。每年雷雨季节前应对运行中的避雷器进行一次检测，雷雨季节中要加强外观巡视，如检测发现异常应及时处理。

六、电源防雷器和信号防雷器安装说明

在进行浪涌保护器的安装时，要充分考虑空间的大小，尽可能在离需保护设备最近处安装，以保证浪涌保护器的作用。

首先无论安装电源浪涌保护器或是信号浪涌保护器，都必须先接地线（PE线），然后才可对相关的相线或是通信线路进行安装。

1、电源浪涌保护器安装

电源线路的各级浪涌保护器（SPD）应分别安装在被保护设备电源线路的前端，浪涌保护器各接线端应分别与配电箱内线路的同名端相线连接。浪涌保护器的接地端与配电箱保护线（PE）接地端子板连接，配电箱接地端子板应与所处防雷区的等电位接地端子板连接。

实施：

a、用电笔或万用表确认停电；

b、确定装设浪涌保护器的位置；

c、带有接线柱的浪涌保护器采用线鼻子，根据浪涌保护器的防护级别采用适合的导线，用剥

线钳剪取适当的长度，套上线鼻子用液压钳压牢，再用电工胶布将接头包好；

d、松开相线的接线端子，再松接地端子；

e、不同的相线、地线采用不同颜色的导线，方便区分；

f、将浪涌保护器的接地端接好，拧紧螺丝，在浪涌保护器的地线与原设备接地线之间的布线

要规范、美观，不能将线路随意拉接，应与原线路尽可能保持一致，蓬松处用带扎好；

g、浪涌保护器必须先接地线、零线、再接相线，其布线要求同上；

2、信号浪涌保护器安装

信号线路浪涌保护器SPD应连接在对应的被保护设备信号端口上。浪涌保护器SPD输出端与被保护设备的端口相连。浪涌保护器SPD也可以安装在机柜内，固定在设备机架上或附近支撑物上。

浪涌保护器SPD应安装牢固，其位置及布线正确。