视频监控系统防雷研究（共9篇）
视频监控系统防雷研究 篇1
0 引言
雷电是大自然一种常见的现象, 其产生的危害一直伴随着我们。随着监控科技的进步, 监控系统在城市安全、银行、交通、小区、库房管理等各行各业中迅速普及应用, 防雷的重要性日益凸显。经验告诉我们, 防雷工作做不好, 监控设备受损, 可能会造成整个监控系统运行瘫痪, 因此, 监控系统防雷势在必行。本文针对雷电对视频监控系统造成的破坏, 针对输入端-传输端-输出端的各项设备在施工中的注意事项, 提出解决问题的办法, 从而达到对设备的保护, 有效地减少雷电对监控系统造成的破坏。
1 雷电对视频监控系统的危害
经过分析, 雷电灾害对视频监控系统的危害, 大致总结分为以下几类。
1.1 直击雷
雷电灾害直接击中处于露天环境的设备, 如摄像机, 或者雷电作用在电缆上, 造成设备直接或间接破坏, 导致设备损毁。
1.2 雷电侵入波
在监控系统设备遭受雷击或者设备发生雷电感应时, 雷电波会沿着视频监控系统的信号传输线、电源线或进入监控室的其他金属线缆等, 这些金属导线或是导体侵入到设备内部产生设备不能容忍的高电位差, 从而使设备发生损坏。
1.3 雷电感应
1) 静电感应现象:建筑物和传输线路在有带电的雷云出现时会感应出与雷云相反的束缚电荷, 这种感应电荷在信号线路上可达40~60 k V静电电位, 在低压架空线路上能够达到100k V静电电位, 而当雷云发生放电现象后, 被束缚的电荷将迅速扩散从而引发感应雷击。
2) 电磁感应现象:当周边区域发生雷击现象时, 处在电磁场中的监控设备和传输线路在雷击落实通道周围会产生强大的瞬变电磁场, 相应地能感应出较大的电动势, 会导致损坏乃至损毁视频监控设备。
以上阐述中, 我们把静电感应与电磁感应多引发的雷击破坏现象称为感应雷, 也称为二次雷, 二次雷对视频监控设备的损害要小于直击雷, 但是发生概率大, 应该引起足够重视。
2 视频监控系统防雷
2.1 采用前端设备防护直击雷
直击雷防护, 是视频监控系统防雷保护最根本的基础, 是视频监控系统防雷保护重要的组成部分。前端设备, 比如摄像头应置于接闪器 (避雷针或其它接闪导体) 滚球半径的保护范围之内。使用的摄像机由独立支撑杆安装支撑, 可以把避雷针架设在摄像机的支撑杆上, 引下线可直接利用金属杆本身或用镀锌圆钢, 图1所示为避雷针安装及保护半径示意图。避雷针的高度应按国家规范《建筑物防雷设计规范》中关于滚球半径法进行计算, 前端设备直击雷防护安装独立避雷针不具备可行性, 一般都采用将避雷针架设在摄像机的支撑杆上, 引下线可直接利用金属杆本身 (也可采用Φ8的镀锌圆钢或30×3镀锌扁钢) , 以上是从技术经济的角度考虑出发的, 但一般为了防止电磁感应现象发生, 沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管敷设, 金属管应采取可靠的接地措施。
2.2 视频监控系统传输线路防雷
传输信号线和电源线构成了视频监控系统的主要组成部分。信号线缆应该与电源线分开穿管敷设, 他们之间的最小间距应符合相关规范规程标准的规定, 信号线缆与其他线缆共杆架空敷设段之间的最小垂直间距应符合下表的要求 (表1) 。在实际工程中, 当多个情况条件不允许时, 可以全程穿金属管架空走线;或者不作全程穿金属管, 但在电缆进入监控机房和前端设备前务必穿金属管埋地敷设, 埋地长度应不<15 m, 在入户端将电缆金属外皮、金属管与防雷接地有效连接。
2.3 等电位连接
图2所示的是S型等电位连接网络示意图, 金属立杆、线缆屏蔽层、设备外壳、光纤金属加强筋、防雷器接地等都应与地网做等电位连接。监控机房等电位连接网络, 根据《建筑物防雷设计规范》国家规范标准要求, 等电位连接应采用大S型星形结构和M型网形结构。图2所示的是机房小、设备少而集中时采用大“S”型连接方式的示意图。图3所示的是机房大、设备多而分散时所采用得“M”型连接方式。
2.4 SPD安装
1) 建议对带云台的摄像机可以在其前端安装3合1组合式的防雷器, 以此可以防止雷电波沿着设备线路入侵到视频监控系统的前端设备。图4所示为防雷器的安装示意图。在监控机房所在楼层配电箱的电源进线处, 应该安装二级电源防雷器, 在监控机房重要设备的电源进线处, 应该安装三级电源防雷器, 在零电压和地电压较高的状况时, 不推荐采用3+NEP或1+NEP保护模式的电源防雷器。
2) 对监控机房电源系统防护, 按国际规范标准 (IEC防雷规范) 中跟防雷分区有关的要求, 可以将电源系统分为三级保护, 第一级选用通流容量在60KA或以上的电源SPD安装在建筑的LPZ0与LPZ1区交界处;第二级选用通流容量在40KA或以上电源SPD安装在建筑的LPZ1与LPZ2区交界处;第三级选用通流容量在20KA或以上的电源SPD安装在建筑的LPZ2与LPZ3区交界处。图4所示为视频监控系统中的防雷器安装示意图。
2.5 接地措施
从安全角度来说, 防雷保护系统应有可靠和有效的接地措施, 接地系统是防雷保护系统中的重要一环。视频监控系统前端、终端设备都应该具有良好的防雷接地措施, 而且相应接地系统均应符合国际与国家规范规程标准。另外, 雷电流的最终去处是地网, 整个防雷的效果大部分决定于地网的布设与控制。以上同种地网不共地时, 若发生特殊要求, 应该按现行国家标准《建筑防雷设计规范》的规定采取防止反击防护措施。
3 结论与建议
文章分析了雷电对视频监控系统的破坏因素, 并针对这些原因提出了有效的对策与措施, 并针对系统各个部分的设备在施工中应注意的问题, 提出了有效的意见与建议, 提高了视频监控系统在雷电天气时的安全性。视频监控系统的防雷是一项系统工程, 应该从整体入手, 着眼大局, 整体布置和布设, 同时考虑环境因素与经济效益因素, 经过精密分析研究、精心设计、认真施工, 使防雷系统能更有效地保护视频监控系统的安全。
参考文献
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视频监控系统防雷研究 篇2
1雷电及静电对汽车加油站的危害
1.1直击雷
直击雷是带电云层（雷云）与建筑物、大地或防雷装置之间发生的迅猛的放电现象。当闪电直接击中加油站建筑物或防雷装置时，会导致防雷装置的电位升高。当高电位静电作用于电气线路、电气设备或金属管道时，容易产生放电现象，使电气设备绝缘层被破坏、高压窜入低压系统，直接导致接触电压和跨步电压触电事故；巨大的雷电流通过雷击点在极短的时间内转换为大量热量，使易燃易爆物品燃烧或金属熔化、飞溅而引起火灾或爆炸事故；被击物体内部出现强大的机械压力，致使其遭受严重破坏或发生爆炸。
1.2感应雷
雷电的电磁感应和静电感应作用在油罐、加油机、电力线路、各种输油管道、信息系统上所产生的静电感应电流和感应电动势会直接作用在油罐、加油机或输油管道上，也可能作用在电源线路上或信息线路上，导致线路绝缘闪络或所连接的电气设备的绝缘层损坏；作用在危险环境中未作等电位连接的金属管道间，会产生火花、放电而导致火灾或爆炸危险，也可能导致电子设备“噪声”干扰和测量误差，甚至对电子器件造成破坏性损伤。
1.3静电
加油站的静电是油品在金属输油管道流动、在装卸和储运过程中或者是油品从管道出口喷射出来后产生自由电荷或产生带电离子使油品和管道带上不同负荷数的静电荷。大量聚集的静电荷有可能产生电火花，引发静电事故。
2汽车加油站的防雷分类
关于视频监控系统的防雷保护建议 篇3
一、视频监控系统的组成
1) 探测部分。探测部分主要由摄像机、云台、防护罩及支架等组成。2) 传输部分。传输部分是监控系统中传输图像信号的通路, 该部分中传输的信号主要有从摄像机向控制主机传输的视频图像, 也有从主机传送给摄像机的控制信号, 其材料主要为同轴光缆或光纤等。3) 终端部分。终端部分设备为图像监控系统, 主要由画面分割器、监视器及控制设备等组成。
二、视频监控系统雷击原因
1) 直击雷损害。由于视频监控系统的探测部分多被安装于相对开阔的位置, 其遭受直击雷的风险相对较大。雷电可能直接在露天的摄像机或其他探测部分上接闪, 造成设备损坏或线缆熔断。此外, 视频监控系统的信号线、电源线或进入监控机房的金属管线可能遭到雷击或被雷电感应时, 雷电波沿这些金属管线侵入室内设备, 造成电位差从而导致设备损坏。2) 感应雷损害。雷电感应是视频监控系统受雷击危害的另一个重要原因。当雷击在摄像机的接闪器上接闪时, 在引下线附近会产生很强的顺变电磁场, 处在电磁场中的设备和传输管线会产生电磁感应。感应雷损害设备的概率较直击雷更大, 但其强度一般。
三、视频监控系统防雷保护建议
1) 探测部分防雷保护建议。当探测设备单独架设时, 应设立接闪器进行保护, 且接闪器应距离探测设备3-4米为宜。如有困难接闪器也可架设在探测设备的支撑杆上, 引下线可直接利用支撑杆 (金属) 本体或使用大于等于￠8的镀锌圆钢。应尽量设单独接闪器。为防止电磁感应, 探测设备的电源线和信号线都应穿金属管屏蔽, 并做可靠接地。视频监控系统的供电电源应使用220V、50Hz的单项交流电源。此外, 为防止雷电波沿线路侵入探测设备, 应根据实际情况在信号线、电源线及云台控制线上安装电涌保护器。摄像机带云台的, 应使用视频、电源、控制三合一的电涌保护器;普通摄像机应使用电源、视频二合一的电涌保护器。室外的探测设备应做好接地, 且接地电阻值应小于4欧姆。
2) 传输部分防雷保护建议。视频监控系统的控制信号传输线缆和告警信号传输线缆一般应使用有加强芯的屏蔽软线, 敷设或架设在探测部分与终端部分之间, 其加强芯与屏蔽层两端均应做良好的接地。根据GB50198-2011规定, 传输线路在城市、郊区、乡村敷设时, 可采用直埋敷设。当条件不允许时, 也可采用通信管道或架空方式, 但规定了电缆与其它线路共沟的最小间距和其他线路共杆架设的最小垂直距离 (表1、表2) 。
3) 终端部分防雷保护建议。 (1) 直击雷防护。监控机房所在建筑物应有防直击雷的接闪器、避雷带或避雷网, 其防直击雷措施应符合GB50057-2010中有关直击雷保护的规定。 (2) 雷电波侵入。进入监控机房的各种金属管线应接到防感应雷的接地装置上。当架空电缆线直接引入时, 在入户处应加装电涌保护器, 并将线缆金属外护层及自承钢索接到接地装置上。 (3) 等电位连接。等电位连接是内部防雷装置的一部分, 其目的在于减少雷电流所引起的电位差。等电位是用连接导线或过电压 (浪涌) 保护器将处在需要防雷的空间内的防雷装置, 建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接起来, 形成一个等电位连接网络, 以实现均压等电位, 防止需要防雷空间内的火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。据此, 监控机房内应设置一等电位连接母线 (或金属母排) , 该等电位连接母线应与建筑物防雷接地、PE线、设备保护接地、防静电地等连接到一起, 以防止出现电位差。 (4) 电涌保护器。由于多数雷击产生的高电位是从电源线侵入室内的, 为保证设备的安全, 在一般电源上应设置三级电涌保护器。在信号控制线、告警信号线和视频传输线进入探测设备和进入机房中心控制台前也应加装相应的信号电涌保护器。 (5) 接地保护。良好的接地是防雷保护中至关重要的一环, 接地电阻值越小, 过电压值越低。GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第5.2.5条:“防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时, 接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。”监控机房使用专用接地装置时, 接地电阻不得大于4欧姆;当采用综合接地网时, 其接地电阻不得大于1欧姆。
四、总结
视频监控系统已经越来越多地被运用于各行各业的运行、监视、安保等工作中, 依据现场情况和系统的重要性, 其防雷保护的措施也应“因地制宜”。本文对视频监控系统遭受雷击影响的主要原因进行了初步分析, 并提出了防雷保护的建议, 以对系统的设计和建设起到一定的指导作用, 进一步达到防雷减灾的目的。
摘要：目的:促进视频监控系统的防雷保护, 进一步达到防雷减灾的目的。方法:分析视频监控系统的组成以及雷电可能侵入系统的途径和雷电损害的成因。结果:对视频监控系统的防雷保护提出了安全和准确的建议。结论:通过对视频监控系统的防雷分析, 提出了系统的防雷保护建议。
视频监控可行性研究报告 篇4
视频监控系统发展了短短二十几年时间，从最早模拟监控到前些年火热数字监控再到现在方兴未艾网络视频监控，发生了翻天覆地变化。在IP技术逐步统一全球今天，我们有必要重新认识视频监控系统发展历史。从技术角度出发，视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统(CCTV)，到第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统(DVR)，到第三代完全基于IP网络视频监控系统(IPVS)。
监控是各行业重点部门或重要场所进行实时监控的物理基础，管理部门可通过它获得有效数据、图像或声音信息，对突发性异常事件的过程进行及时的监视和记忆，用以提供高效、及时地指挥和高度、布置警力、处理案件等。随着当前计算机应用的迅速发展和推广，全世界掀起了一股强大的数字化浪潮，各种设备数字化已成为安全防护的首要目标。数码监控报警的性能特点是：监控画面实时显示，录像图象质量单路调节功能，每路录像速度可分别设置，快速检索，多种录像方式设定功能，自动备份，云台/镜头控制功能，网络传输等。
目前，视频监控系统正处在数控模拟系统已发展非常成熟、性能稳定，在实际工程中得到广泛应用，数字系统迅速崛起但尚不完全成熟的数字和模拟混合应用并将逐渐向数字系统过渡的阶段。
在国内外市场上，主要推出数字控制的模拟视频监控和数字视频监控两类产品。前者技术发展已经非常成熟、性能稳定，在实际工程应用中得到广泛应用，特别是在大、中型视频监控工程中的应用尤为广泛；后者是新近崛起的以计算机技术及图像视频压缩为核心的新型视频监控系统，该系统解决了模拟系统部分弊端，但仍需进一步完善和发展。【目录】
第一部分 视频监控系统项目总论
总论作为可行性研究报告的首要部分，要综合叙述研究报告中各部分的主要问题和研究结论，并对项目的可行与否提出最终建议，为可行性研究的审批提供方便。
一、视频监控系统项目概况
（一）项目名称
（二）项目承办单位介绍
（三）项目可行性研究工作承担单位介绍
（四）项目主管部门介绍
（五）项目建设内容、规模、目标
（六）项目建设地点
二、项目可行性研究主要结论
在可行性研究中，对项目的产品销售、原料供应、政策保障、技术方案、资金总额及筹措、项目的财务效益和国民经济、社会效益等重大问题，都应得出明确的结论，主要包括：
（一）项目产品市场前景
（二）项目原料供应问题
（三）项目政策保障问题
（四）项目资金保障问题
（五）项目组织保障问题
（六）项目技术保障问题
（七）项目人力保障问题
（八）项目风险控制问题
（九）项目财务效益结论
（十）项目社会效益结论
（十一）项目可行性综合评价
三、主要技术经济指标表
在总论部分中，可将研究报告中各部分的主要技术经济指标汇总，列出主要技术经济指标表，使审批和决策者对项目作全貌了解。
四、存在问题及建议
对可行性研究中提出的项目的主要问题进行说明并提出解决的建议。
第二部分 视频监控系统项目建设背景、必要性、可行性
这一部分主要应说明项目发起的背景、投资的必要性、投资理由及项目开展的支撑性条件等等。
一、视频监控系统项目建设背景
（一）国家产业政策鼓励视频监控系统行业发展
（二）项目发起人发起缘由
（三）视频监控系统市场需求强劲
二、视频监控系统项目建设必要性
（一）进一步扩大我国视频监控系统供应
（二）进一步提升我国视频监控系统工业技术水平
（三）进一步优化我国视频监控系统产品质量
（四）……
三、视频监控系统项目建设可行性
（一）经济可行性
（二）政策可行性
（三）技术可行性
（四）模式可行性
（五）组织和人力资源可行性
第三部分 视频监控系统项目产品市场分析
市场分析在可行性研究中的重要地位在于，任何一个项目，其生产规模的确定、技术的选择、投资估算甚至厂址的选择，都必须在对市场需求情况有了充分了解以后才能决定。而且市场分析的结果，还可以决定产品的价格、销售收入，最终影响到项目的盈利性和可行性。在可行性研究报告中，要详细研究当前市场现状，以此作为后期决策的依据。
一、视频监控系统项目产品市场调查
（一）视频监控系统国际市场调查
（二）视频监控系统国内市场调查
（三）视频监控系统价格调查
（四）视频监控系统上游原料市场调查
（五）视频监控系统下游消费市场调查
（六）视频监控系统市场竞争调查
二、视频监控系统市场预测
市场预测是市场调查在时间上和空间上的延续，是利用市场调查所得到的信息资料，根据市场信息资料分析报告的结论，对本未来市场需求量及相关因素所进行的定量与定性的判断与分析。在可行性研究工作中，市场预测的结论是制订产品方案，确定项目建设规模所必须的依据。
（一）视频监控系统国际市场预测
（二）视频监控系统国内市场预测
（三）视频监控系统价格预测
（四）视频监控系统上游原料市场预测
（五）视频监控系统下游消费市场预测
（六）视频监控系统项目发展前景综述
第四部分 视频监控系统项目产品规划方案
一、视频监控系统项目产品产能规划方案
二、视频监控系统项目产品工艺规划方案
（一）工艺设备选型
（二）工艺说明
（三）工艺流程
三、视频监控系统项目产品营销规划方案
（一）营销战略规划
（二）营销模式
在商品经济环境中，企业要根据市场情况，制定合格的销售模式，争取扩大市场份额，稳定销售价格，提高产品竞争能力。因此，在可行性研究中，要对市场营销模式进行研究。
1．投资者分成 2．企业自销
3．国家部分收购
4.经销人代销及代销人情况分析
（三）促销策略
……
第五部分 视频监控系统项目建设地与土建总规
一、视频监控系统项目建设地
（一）视频监控系统项目建设地地理位置
（二）视频监控系统项目建设地自然情况
（三）视频监控系统项目建设地资源情况
（四）视频监控系统项目建设地经济情况
（五）视频监控系统项目建设地人口情况
二、视频监控系统项目土建总规
（一）项目厂址及厂房建设
1．厂址
2．厂房建设内容
3．厂房建设造价
（二）土建规划总平面布置图
（三）场内外运输
1．场外运输量及运输方式
2．场内运输量及运输方式
3．场内运输设施及设备
（四）项目土建及配套工程
1．项目占地
2．项目土建及配套工程内容
（五）项目土建及配套工程造价
（六）项目其他辅助工程
1．供水工程 2．供电工程 3．供暖工程 4．通信工程
5．其他
第六部分 视频监控系统项目环保、节能与劳动安全方案
在项目建设中，必须贯彻执行国家有关环境保护、能源节约和职业安全卫生方面的法规、法律，对项目可能对环境造成的近期和远期影响，对影响劳动者健康和安全的因素，都要在可行性研究阶段进行分析，提出防治措施，并对其进行评价，推荐技术可行、经济，且布局合理，对环境的有害影响较小的最佳方案。按照国家现行规定，凡从事对环境有影响的建设项目都必须执行环境影响报告书的审批制度，同时，在可行性研究报告中，对环境保护和劳动安全要有专门论述。
一、视频监控系统项目环境保护方案
（一）项目环境保护设计依据
（二）项目环境保护措施
（三）项目环境保护评价
二、视频监控系统项目资源利用及能耗分析
（一）项目资源利用及能耗标准
（二）项目资源利用及能耗分析
三、视频监控系统项目节能方案
（一）项目节能设计依据
（二）项目节能分析
四、视频监控系统项目消防方案
（一）项目消防设计依据
（二）项目消防措施
（三）火灾报警系统
（四）灭火系统
（五）消防知识教育
五、视频监控系统项目劳动安全卫生方案
（一）项目劳动安全设计依据
（二）项目劳动安全保护措施
第七部分 视频监控系统项目组织计划和人员安排
在可行性研究报告中，根据项目规模、项目组成和工艺流程，研究提出相应的企业组织机构，劳动定员总数及劳动力来源及相应的人员培训计划。
一、视频监控系统项目组织计划
（一）组织形式
（二）工作制度
二、视频监控系统项目劳动定员和人员培训
（一）劳动定员
（二）年总工资和职工年平均工资估算
（三）人员培训及费用估算
第八部分 视频监控系统项目实施进度安排
项目实施时期的进度安排也是可行性研究报告中的一个重要组成部分。所谓项目实施时期亦可称为投资时间，是指从正式确定建设项目到项目达到正常生产这段时间。这一时期包括项目实施准备，资金筹集安排，勘察设计和设备订货，施工准备，施工和生产准备，试运转直到竣工验收和交付使用等各工作阶段。这些阶段的各项投资活动和各个工作环节，有些是相互影响的，前后紧密衔接的，也有些是同时开展，相互交叉进行的。因此，在可行性研究阶段，需将项目实施时期各个阶段的各个工作环节进行统一规划，综合平衡，作出合理又切实可行的安排。
一、视频监控系统项目实施的各阶段
（一）建立项目实施管理机构
（二）资金筹集安排
（三）技术获得与转让
（四）勘察设计和设备订货
（五）施工准备
（六）施工和生产准备
（七）竣工验收
二、视频监控系统项目实施进度表
三、视频监控系统项目实施费用
（一）建设单位管理费
（二）生产筹备费
（三）生产职工培训费
（四）办公和生活家具购置费
（五）其他应支出的费用
第九部分 视频监控系统项目财务评价分析
一、视频监控系统项目总投资估算
二、视频监控系统项目资金筹措
一个建设项目所需要的投资资金，可以从多个来源渠道获得。项目可行性研究阶段，资金筹措工作是根据对建设项目固定资产投资估算和流动资金估算的结果，研究落实资金的来源渠道和筹措方式，从中选择条件优惠的资金。可行性研究报告中，应对每一种来源渠道的资金及其筹措方式逐一论述。并附有必要的计算表格和附件。可行性研究中，应对下列内容加以说明：
（一）资金来源
（二）项目筹资方案
三、视频监控系统项目投资使用计划
（一）投资使用计划
（二）借款偿还计划
四、项目财务评价说明&财务测算假定
（一）计算依据及相关说明
（二）项目测算基本设定
五、视频监控系统项目总成本费用估算
（一）直接成本
（二）工资及福利费用
（三）折旧及摊销
（四）工资及福利费用
（五）修理费
（六）财务费用
（七）其他费用
（八）财务费用
（九）总成本费用
六、销售收入、销售税金及附加和增值税估算
（一）销售收入
（二）销售税金及附加
（三）增值税
（四）销售收入、销售税金及附加和增值税估算
七、损益及利润分配估算
八、现金流估算
（一）项目投资现金流估算
（二）项目资本金现金流估算
第十部分 视频监控系统项目不确定性分析
在对建设项目进行评价时，所采用的数据多数来自预测和估算。由于资料和信息的有限性，将来的实际情况可能与此有出入，这对项目投资决策会带来风险。为避免或尽可能减少风险，就要分析不确定性因素对项目经济评价指标的影响，以确定项目的可靠性，这就是不确定性分析。
根据分析内容和侧重面不同，不确定性分析可分为盈亏平衡分析、敏感性分析和概率分析。在可行性研究中，一般要进行的盈亏平衡平分析、敏感性分配和概率分析，可视项目情况而定。
（一）盈亏平衡分析
（二）敏感性分析
第十一部分 视频监控系统项目财务效益、经济和社会效益评价
在建设项目的技术路线确定以后，必须对不同的方案进行财务、经济效益评价，判断项目在经济上是否可行，并比选出优秀方案。本部分的评价结论是建议方案取舍的主要依据之一，也是对建设项目进行投资决策的重要依据。本部分就可行性研究报告中财务、经济与社会效益评价的主要内容做一概要说明
一、财务评价
财务评价是考察项目建成后的获利能力、债务偿还能力及外汇平衡能力的财务状况，以判断建设项目在财务上的可行性。财务评价多用静态分析与动态分析相结合，以动态为主的办法进行。并用财务评价指标分别和相应的基准参数——财务基准收益率、行业平均投资回收期、平均投资利润率、投资利税率相比较，以判断项目在财务上是否可行。
（一）财务净现值
财务净现值是指把项目计算期内各年的财务净现金流量，按照一个设定的标准折现率（基准收益率）折算到建设期初（项目计算期第一年年初）的现值之和。财务净现值是考察项目在其计算期内盈利能力的主要动态评价指标。
如果项目财务净现值等于或大于零，表明项目的盈利能力达到或超过了所要求的盈利水平，项目财务上可行。
（二）财务内部收益率（FIRR）
财务内部收益率是指项目在整个计算期内各年财务净现金流量的现值之和等于零时的折现率，也就是使项目的财务净现值等于零时的折现率。
财务内部收益率是反映项目实际收益率的一个动态指标，该指标越大越好。
一般情况下，财务内部收益率大于等于基准收益率时，项目可行。
（三）投资回收期Pt
投资回收期按照是否考虑资金时间价值可以分为静态投资回收期和动态投资回收期。以动态回收期为例：
（1）计算公式
动态投资回收期的计算在实际应用中根据项目的现金流量表，用下列近似公式计算：
Pt＝（累计净现金流量现值出现正值的年数-1）+上一年累计净现金流量现值的绝对值/出现正值年份净现金流量的现值
（2）评价准则
1）Pt≤Pc（基准投资回收期）时，说明项目（或方案）能在要求的时间内收回投资，是可行的；
2）Pt＞Pc时，则项目（或方案）不可行，应予拒绝。
（四）项目投资收益率ROI
项目投资收益率是指项目达到设计能力后正常年份的年息税前利润或营运期内年平均息税前利润（EBIT)与项目总投资（TI）的比率。总投资收益率高于同行业的收益率参考值，表明用总投资收益率表示的盈利能力满足要求。
ROI≥部门（行业）平均投资利润率（或基准投资利润率）时，项目在财务上可考虑接受。
（五）项目投资利税率
项目投资利税率是指项目达到设计生产能力后的一个正常生产年份的年利润总额或平均年利润总额与销售税金及附加与项目总投资的比率，计算公式为：
投资利税率=年利税总额或年平均利税总额/总投资×100%
投资利税率≥部门（行业）平均投资利税率（或基准投资利税率）时，项目在财务上可考虑接受。
（六）项目资本金净利润率（ROE）
项目资本金净利润率是指项目达到设计能力后正常年份的年净利润或运营期内平均净利润(NP)与项目资本金(EC)的比率。
项目资本金净利润率高于同行业的净利润率参考值，表明用项目资本金净利润率表示的盈利能力满足要求。
（七）项目测算核心指标汇总表
二、国民经济评价
国民经济评价是项目经济评价的核心部分，是决策部门考虑项目取舍的重要依据。建设项目国民经济评价采用费用与效益分析的方法，运用影子价格、影子汇率、影子工资和社会折现率等参数，计算项目对国民经济的净贡献，评价项目在经济上的合理性。国民经济评价采用国民经济盈利能力分析和外汇效果分析，以经济内部收益率（EIRR）作为主要的评价指标。根据项目的具体特点和实际需要，也可计算经济净现值（ENPV）指标，涉及产品出口创汇或替代进口节汇的项目，要计算经济外汇净现值（ENPV），经济换汇成本或经济节汇成本。
三、社会效益和社会影响分析
在可行性研究中，除对以上各项指标进行计算和分析以外，还应对项目的社会效益和社会影响进行分析，也就是对不能定量的效益影响进行定性描述。
第十二部分 视频监控系统项目风险分析及风险防控
一、建设风险分析及防控措施
二、法律政策风险及防控措施
三、市场风险及防控措施
四、筹资风险及防控措施
五、其他相关风险及防控措施
第十三部分 视频监控系统项目可行性研究结论与建议
一、结论与建议
根据前面各节的研究分析结果，对项目在技术上、经济上进行全面的评价，对建设方案进行总结，提出结论性意见和建议。主要内容有：
1．对推荐的拟建方案建设条件、产品方案、工艺技术、经济效益、社会效益、环境影响的结论性意见
2．对主要的对比方案进行说明
3．对可行性研究中尚未解决的主要问题提出解决办法和建议
4．对应修改的主要问题进行说明，提出修改意见
5．对不可行的项目，提出不可行的主要问题及处理意见
6、可行性研究中主要争议问题的结论
二、附件
凡属于项目可行性研究范围，但在研究报告以外单独成册的文件，均需列为可行性研究报告的附件，所列附件应注明名称、日期、编号。
1．项目建议书（初步可行性报告）
2．项目立项批文 3．厂址选择报告书 4．资源勘探报告 5．贷款意向书
7．需单独进行可行性研究的单项或配套工程的可行性研究报告 8．需要的市场预测报告
9．引进技术项目的考察报告 10．引进外资的名类协议文件
6．环境影响报告
11．其他主要对比方案说明
12．其他
三、附图
1．厂址地形或位置图（设有等高线）
2．总平面布置方案图（设有标高）
3．工艺流程图
4．主要车间布置方案简图
5．其它
视频监控系统防雷研究 篇5
1 视频监控系统防雷保护方案
潜山供电公司为解决雷击对视频监控设备的破坏, 减少损失、降低维护成本。决定对管辖的8座35k V变电站视频监控系统进行防雷保护设施建设。
1.1 视频电源防雷保护
视频监控设备遭受雷击大部分原因是雷电活动时, 雷电波沿线路侵入变电站, 通过所用变的电磁感应耦合到低压侧, 使低压电源系统产生雷电过电压或强电源浪涌。雷电过电压得不到有效限制就会使低压电源系统中的电源模块击穿、损坏, 因此电源防雷保护是整个视频监控系统防雷的重点, 为此潜山供电公司决定采用最先进的四级电源防雷防护措施。
(1) 第一级电源防雷:在所用变屏低压配电盘的电源进出线端, 安装一套电源防雷器, 实现对电源的第一级防护。用来抑制吸收该电源线上所产生并传导的感应雷电或系统操作过电压, 保护视频监控系统交流电源。
(2) 第二级电源防雷:安装在视频机柜里UPS电源前端, 作为次级防雷器。可用来抑制吸收第一级防雷器的残余电压或系统操作过电压。
(3) 第三级电源防雷:对视频机柜里的硬盘录像机、ICM3.0综合报警单元、协议转换器、音响空放等设备进行防雷保护。将以前使用的普通插座更换为单相电源防雷插座, 防止雷电侵入破坏。
(4) 第四级电源防雷:由于摄像机都是采用直流电源 (DC12V) 供电, 直流电源的安全稳定是视频监控系统安全稳定的基础。为防止雷电电磁脉冲对直流电源造成损害, 在逆变器的整流电源侧加装直流电源型电涌保护器, 从根本上解决雷击对直流系统的损害。
通过以上四级电源防雷的层层防护, 将雷电流最大限度地在源头上控制在允许的耐受范围之内, 以确保设备安全运行。
1.2 视频信号防雷保护
针对室外云台摄像头前端安装采用三合一防雷器, 对电源、云台控制、视频信号进行保护;而室内的枪型摄像机是采用二合一防雷器, 对电源、视频信号进行保护。摄像机通过带BNC接头的75Ω同轴电缆传输到视频机柜里的硬盘录像机。视频线进入视频机柜后, 在硬盘录像机的输入端口处, 安装视频信号组合防雷器, 防雷器就近在机柜地线汇集排上接地, 主要用来抑制吸收各视频线上所产生并传导的感应雷电, 保护硬盘录象机和摄像头。
1.3 云台控制信号线防雷保护:
球形摄像机通过云台控制信号线 (RS485) , 接受监控中心主机的控制。在信号控制线进入视频机柜后, 在控制线到硬盘录像机输入端口处, 安装控制信号防雷器, 防雷器就近在机柜地线汇集排上接地, 其主要用来抑制吸收各云台控制线上所产生并传导的感应雷电, 保护云台控制器。
1.4 防雷接地保护
在视频监控系统防雷施工中, 必须要求具备良好的接地系统, 才能确保防雷系统能有效将雷电流泄入地中, 进而保障设备与人身安全。因变电所低压用电系统所占的面积不是很大, 工作地接地环采用4×40mm扁铜带沿变电站控制室墙壁0.5m处布放成环状, 每根扁铜带用膨胀螺钉架空5~10cm铺设在地面上。将接地环用4×40mm扁铜带与直流接地引下线作焊接处理。视频机柜内设备的接地线以最短的方式直接连接到环状工作地接地环上。
2 视频监控系统防雷保护存在的问题
通过近3年多的运行, 防雷整体效果明显, 设备遭受雷击损坏率明显降低, 从而保证了视频监控系统安全、稳定、可靠运行, 但仍存在一些问题和隐患。
(1) 安装在室外云台机近端的三合一防雷器接头处氧化严重。当初对室外云台机进行防雷施工时, 由于没有合适地方安装三合一防雷器, 于是就近将防雷器安装在附近的电缆沟里, 因电缆沟潮湿阴暗, 造成防雷器两端接口处氧化比较严重, 造成视频信号比较模糊, 干扰情况比较严重, 影响视频监控效果。
视频监控系统防雷研究 篇6
关键词：变电站,视频监控系统,防雷保护
1 视频监控系统防雷保护现状
潜山供电公司35kV变电站视频监控系统于2008年4月投入使用,由于建设时资金缺乏,没有同期安排建设相应的监控设备防雷保护设施,以至于视频监控设备经常遭受雷击而损坏。加之潜山地处大别山西簏,境内地形复杂,低洼山坳特别多,属于雷电天气多发区,特别是公司所属的35kV黄柏变、源潭变、王河变等区域属于雷击重灾区,每年雷雨季节都会发生几起视频监控设备遭雷击损坏事故,严重影响变电站视频监控系统的安全稳定运行。
2 视频监控系统防雷保护方案
为减少雷击造成的损失,降低维护成本,潜山供电公司决定对辖区内的8座35kV变电站视频监控系统建设防雷保护设施。在对视频监控系统综合现状整体分析的基础上,决定着重对系统的电源、视频信号、摄像机信号、防雷接地进行分类防护,实现防雷保护全方位覆盖。
2.1 视频电源防雷保护
雷电活动时,雷电波沿线路侵入变电站,通过站用变的电磁感应耦合到低压侧,使低压电源系统产生雷电过电压或强电源浪涌,而雷电过电压得不到有效限制,就会使低压电源系统中的电源模块被击穿损坏。因此,电源防雷保护是整个视频监控系统防雷的重点部位,采用了最先进的四级防护措施。
(1)第一级电源防雷:在站用变屏低压配电盘的电源进出线端安装一套电源防雷器,实现对电源的第一级防护,用来抑制和吸收该电源线上所产生并传导的感应雷电或系统操作过电压,以保护视频监控系统交流电源。
(2)第二级电源防雷:在视频机柜里UPS电源的前端安装次级防雷器,用来抑制和吸收第一级防雷器的残余电压或系统操作过电压。
(3)第三级电源防雷:对视频机柜里的硬盘录像机、ICM3.0综合报警单元、协议转换器、音响空放等设备进行防雷保护,将以前使用的普通插座更换为单相电源防雷插座,以防止雷电侵入破坏。
(4)第四级电源防雷:由于摄像机均采用直流电源(12V)供电,因此直流电源的安全稳定是视频监控系统安全稳定的基础。为防止雷电电磁脉冲对直流电源造成损坏,在逆变器的整流电源侧加装直流电源型电涌保护器,从根本上解决雷击对直流系统的损坏。
通过这四级电源防雷,可将雷电流最大限度地控制在允许的耐受范围内,以确保设备稳定运行。
2.2 视频信号防雷保护
摄像机通过带BNC接头的75Ω同轴电缆将视频信号传输到视频机柜里的硬盘录像机中。在室外的云台摄像头前端安装三合一防雷器,对电源、云台控制、视频信号进行保护;在室内的枪型摄像机安装二合一防雷器,对电源、视频信号进行保护。视频线进入视频机柜后,在硬盘录像机的输入端口处安装视频信号组合防雷器,防雷器就近在机柜地线汇集排上接地,主要用来抑制和吸收各视频线上所产生并传导的感应雷电,以保护硬盘录像机和摄像头。
2.3 云台控制信号线防雷保护
球形摄像机通过云台控制信号线(RS-485)接收监控中心主机的控制。信号控制线进入视频机柜后,在控制线到硬盘录像机输入端口处安装控制信号防雷器,防雷器就近在机柜地线汇集排上接地,主要用来抑制吸收各云台控制线上所产生并传导的感应雷电,以保护各云台控制器。
2.4 防雷接地保护
在视频监控系统防雷施工中,要求必须具备良好的接地系统,以确保防雷系统有效地将雷电流泄入地中,进而保障设备与人身安全。由于变电站低压用电系统所占面积不太大,因此工作地接地环采用4×40mm扁铜带,沿变电站控制室墙壁0.5m处布放成环状,每根扁铜带用膨胀螺钉架空5～10cm铺设在地面,并将接地环用4×40mm扁铜带与直流接地引下线作焊接处理。视频机柜内设备的接地线以最短的方式直接接到环状工作地接地环上。
3 存在的问题
经过3年多的运行,系统防雷整体效果明显,设备遭受雷击损坏率明显降低,节约了维修成本,提高了视频监控效率,从而保证了视频监控系统安全、稳定、可靠运行。但在运行中也发现了不少问题和隐患,主要有以下几个方面:
(1)安装在室外云台机近端的三合一防雷器接头处氧化严重。当初对室外云台机进行防雷施工时,没有合适地方安装三合一防雷器,就近将防雷器安装在附近的电缆沟里。电缆沟潮湿阴暗,造成防雷器两端接口处氧化比较严重,导致视频信号较为模糊,干扰情况比较严重,影响视频监控效果。
(2)视频监控系统厂家与防雷施工厂家不是同一服务商,造成防雷施工时对原有的视频监控系统线路破坏比较严重,二次接头较多,这对以后查找线路故障影响较大。
(3)由于厂商未聘请专业防雷施工人员进行技术指导,出于施工方便,就把避雷器安装到监控杆下面的线缆进口处,造成防雷器与被保护设备距离太远,无法消除避雷器后到设备前端这段通信线路和电源线路上感应出的雷电流,使室外云台三合一避雷器的效果大打折扣。
4 结束语
视频监控系统防雷研究 篇7
苏北运河船闸联网收费视频监控系统始建于2005年底, 在同梯级船闸范围内沿航道布设有30~38个野外监控摄像头, 整个系统共安装了408个监控摄像头, 126对视频光端机。考虑了野外和河面开阔, 电子设备容易被雷击的情况, 整个监控联网系统按高标防雷设计建设, 所有监控摄像头及光端机上游均安装防雷器且电源及信号端全方位防雷, 防雷地为标准等电位体, 参见下图:
在防雷措施到位的情况下, 从2006年雷雨季节始, 只要在闸区出现雷雨, 总会出现视频光端机损坏造成监控网不能正常工作情况, 而且损坏量随雷雨频繁度和设备使用时间增加, 参见下表:
从表1不难发现在视频光端机损坏的同时, 防雷器却完好无损, 我们不禁要问:现有防雷系统是否存在缺陷?是否能找到彻底解决视频光端机防雷问题的方法?
2 原因分析
2.1视频光端机防雷等级检验标准
我国对视频光端机防雷等级检验一般是依据国标GB/T17626.5-2008《电磁兼容试验和测量技术浪涌 (冲击) 抗扰度试验》。在该标准第3.16项、3.18项说明:防雷措施分一次保护和二次保护, 其中一次保护指“防止大部分浪涌 (冲击) 能量通过指定界面传播的措施”;二次保护指“对通过一次保护后的能量进行抑制的措施”。由此可以看出一次保护比二次保护的防雷要求高许多。3.18项同时还说明:二次保护“可以是一个专门的装置, 也可以是EUT本身的特性[注1]”。这就是说二次保护可以由防雷器承担, 也可以由电子设备自身浪涌 (冲击) 抗扰度承担。显然视频光端机自身浪涌 (冲击) 抗扰度属于二次保护范畴。
2.2视频光端机与三级防雷
国标GB/T17626.5-2008第5项表1对电子设备浪涌 (冲击) 抗扰度划分4个试验等级 (见表2) , 其开路试验电压指的是组合波 (复合波) 试验电压, 通常用来模拟雷电对电子设备造成的干扰。常见组合波有1.2/50µs-8/20µs组合波和10/700µs-5/320µs组合波, 习惯上称8/20组合波和10/700组合波。一般情况下, 8/20组合波试验主要针对非对称工作电路或线路;10/700µs组合波试验针对对称工作电路或线路。
现在市场上的许多视频光端机标称产品具有3级防雷。其实这种“3级防雷”是指视频光端机通过上述表2等级‘3’的试验的产品, 其组合波开路试验电压为2.0kV。但国标GB/T17626.5-2008第6.1.1表3和6.2.1表5分别给出了8/20组合波和10/700组合波开路电压与短路电流的对应关系 (表3) , 从表3不难看出:在2.0kV试验电压条件下1.2/50组合波 (又称8/20组合波) 电流为1.0kA;10/700组合波电流为50A。由此可见这样的电流指标比一次保护 (防雷器) 的电流指标低许多。
2.3 安装环境与防雷等级
国标GB/T17626.5-2008附录A明确规定电子设备防雷等级与安装环境有直接关系, 并根据不同电气保护环境安装类别共划分0-5类, 其中规定3类为电缆平行敷设的电气环境, 电子设备需要达到3级防雷;4类为互连线按户外电缆沿电源电缆敷设的电气环境, 电子设备需要达到4级防雷。附录B.3对附录A的0-5类安装环境作了详细描述。尤其要注意:4类安装提到了‘互连线按户外电缆沿电源电缆敷设…’和‘在电力设施内, 由接地故障、开关操作和雷电产生的几千安级电流在接地系统中会产生幅值较高的干扰电压…’, 由此可以联想到视频光端机的安装环境。视频光端机互连线多来自于户外摄像头等监控设备, 其电源及信号线缆路由大体一致, 它有可能受到几千安级电流冲击, 因此视频光端机安装类别应为4, 其防雷等级也应为4级。在3级防雷下安装不符合国标。
2.4“光端机+防雷器”缺陷
伃细分析国标附录A后发现, 国标规定1-2级防雷必须是电子设备自身具备, 而3-4级防雷可以通过带一次保护实现。这就是说:虽然3级防雷视频光端机还达不到户外环境防雷等级要求, 但它可以通过外接一次保护 (防雷器) 后能够达到4级或超过4级的防雷要求, 从这个意义上讲‘3级防雷光端机+防雷器’户外环境应用符合标准。如果真如此则不会出现本文开头所反映的问题。现实是:许多安装了防雷器的视频光端机频遭雷击损坏, 这究竟是为什么呢?经分析有以下原因:
1、国标GB/T 17626.5-2008中B.2.2述:“简单地外接一个与内部SPD不协调的SPD可能不起作用, 也可能降低对整个系统的保护或改善对整个系统的保护”。这就是说“视频光端机+防雷器”防雷效果可能更差也可能更好。关键是这种模式的防雷效果具有不确定性。
2、由于SPD内部包含的限压限流元件或其它线性元件可能会对光端机信号端口, 特别是视频信号端口产生影响 (如:光端机原先图像正常外接防雷器后图像模糊或出现雪花水波纹等) , 使光端机厂家开始抱怨防雷器质量不好。迫于市场压力, SPD厂家不得不对达标产品作适应性修改, 其结果是:信号传输达标了, 防雷指标降低了。关键是谁也看不出问题。
综上分析不难发现, “视频光端机+防雷器”防雷效果不佳的主要原因是光端机与防雷器分属不同厂家而造成防雷电路、器件以及信号传输间的不匹配。
3 防雷视频光端机研发
经过对产生问题原因作深层技术分析后, 我们提出了能否将防雷器内置于视频光端机内而使一次保护和二次保护功能密切配合, 解决防雷电路、器件以及信号传输间的不匹配的问题。
我们认为“防雷视频光端机”应为内置防雷型, 按国标定义属于设备级防雷。由于国标及IEC规定了电子信息设备上游防雷器最低通流量指标为:电源端In≥10KA、信号端In≥5KA, 因此防雷视频光端机必须达到这个标准并且具备以下特点:
1、通过普通视频光端机必须检测的视频信号等各项指标;
2、通过交直流2KV耐压试验、绝缘度试验等;
3、电源端:按Ⅱ级分类电流波 (8/2 0µs) 冲击试验In≥10KA;
4、非对称信号端:按Ⅱ级分类电流波 (8/20µs) 冲击试验In≥5KA或按Ⅲ级分类组合波 (1.2/50µs) 冲击试验Voc≥10KV、Isc≥5KA;
5、对称信号端:按Ⅲ级分类组合波 (10/700µs) 冲击试验Voc≥10KV、Isc≥250A;
6、除视频信号端以外的所有端口采用耐压型菲尼克斯工业端子。
7、防雷地接线端子应支持≥4平方导线连接;支持防雷接地线检测功能;
8、内置电源;
9、良好的状态指示灯。
10、根据IEEE PC63.41.2/D4规定, Ⅱ级分类产品In (8/20µs) 与Ⅰ级分类产品Iimp (10/350µs) 兑换率为10:1, 因此防雷视频光端机电源端应该可防1KA (10/350µs) 直击雷。
基于以上考虑, 我们与南京科羿康光电设备有限公司研制了将防雷器的防雷功能融入光端机, 同时将系统级防雷提高至设备级防雷的——防雷视频光端机。其原理见图2。
防雷视频光端机将一次保护功能内置並与二次保护及信号、电源电路密切配合, 使雷电泄放后残压达到端口芯片承受范围而不影响信号传输。防雷视频光端机防雷电路决不是简单地将防雷器电路塞进光端机内, 而是在防雷专家指导下通过冲击平台对电路、器件、信号等配合性能反复试验加以确认的结果, 重点解决了限流限压元件对信号影响和冲击电流对电路板造成破坏等问题。
目前, 该产品通过了公安部安防产品质检部门和国家雷电防护产品质检部门的检测, 在确保良好视频等信号传输质量的前提下实现了电源防雷大于10KA、信号防雷大于5KA的防雷指标, 填补了国内该领域的空白。
4 防雷视频光端机应用
由于防雷视频光端机采取信号端与电源端全方位防雷, 因此户外环境应用无须外加防雷器, 但它必须像防雷器那样接好防雷地线並且接地电阻应≤6欧姆。防雷视频光端机设计有专门接地柱用于连接防雷地线, 组网应用见图3:
当摄像头与光端机连接线距离在5米范围, 防雷视频光端机内置的防雷功能甚至可以保护摄像头, 见图4:
除此之外, 防雷视频光端机还设计了快速接地检测功能和视频等汇聚功能。
●快速接地检测功能
如果不能接好防雷地线, 防雷视频光端机防雷效果将大打折扣。
考虑到防雷接地的重要性和工程现场难以确认接地质量, 该产品还增加了快速接地检测功能。虽然该功能测地电阻精度 (100欧姆左右) 还不能满足要求, 但却能提醒现场人员接地电阻超过100欧姆不符合要求。此外该功能还可提醒现场人员左零 (N) 右火 (L) 是否接反。见图5:
该功能获得了国家发明专利和实用新型专利。目前正在对测量精作进一步改进, 以达到几欧姆的水平。
●视频等汇聚功能
目前多数视频光端机只能支持点对点组网, 而这种组网方式会造成一些较大监控网中设备和连接线太多, 我们提出增加汇聚光端机减少组网设备和连接线。经努力防雷视频光端机不仅能支持点对点组网, 而且能够支持多点对点汇聚监控、汇聚中转、汇聚图6监控中转三种组网模式。以下为实现分级监控采用不同组网方式对比图, 从中可以看出采用汇聚组网设备及连接线数量减少许多。
防雷视频光端机的多种组网方式可增加组网灵活性, 降低组网总成本。
5 应用效果
‘实践是检验真理的唯一标准’。2008年初苏北航务处决定在其下属刘老涧船闸试点4套防雷视频光端机, 试点结果表明:同一区域其它光端机遭雷击损坏而防雷视频光端机工作正常。2009年决定进一步进行试点, 在其下属屡遭雷击的邵伯船闸全部换装为防雷视频光端机, 视频口数80路, 经2009-2010年夏季雷雨天气考验无一路视频故障。2010年底在其下属淮安闸、淮阴闸、宿迁闸、皂河闸全面换装防雷视频光端机, 总视频口数380路, 2011年将有全部船闸的一般视频光端机换装防雷视频光端机。经实际现场三年运行检验, 尤其是在2011年夏季雷击频率异常大情况下, 目前为止尚无一例故障。三年共节约维护费约15万元。
6 经验体会
我国广大地区因气象条件不同而对防雷要求不同 (如西北地区因土壤电阻率较高而雷电活动较弱) , 其雷电活动总体态势呈:南方多于北方、山区多于平原、沿海多于内地、低矮建筑区域多于高大建筑区域。航道地处偏远河流, 因缺少高层建筑避雷装置掩护而易受强雷电影响。随航道管理现代化不断推进, 越来越多电子信息设备的应用使我们不能不从根本上考虑雷电防护措施, 那种头疼医头、脚疼医脚解决问题的方法总是难以持久。
安全监控系统的防雷技术研究 篇8
近年来, 与重大危险源相关的安全问题越来越受到中央政府、相关企业及科研工作者的重视。相继出台了一系列于安全监控相关的政策及法律法规[1,2], 要求对重大危险源监管并配备必要的安全监控系统。安全监控系统作为降低被保护对象事故风险的一个保护层, 在IEC61508和IEC61511这两个标准颁布之后, 对安全监控系统的安全性能要求提出了更高的要求。在提高自身性能指标的同时也要注意做好外部防护, 尤其是防雷, 如果安全监控系统的某一个环节如果受到雷击损坏, 其后果可能会使整个监控系统运行失灵, 那么整个安全监控这个保护层将不再能有效的保护被监控对象, 直接增加了事故发生的机率及后果严重性。避雷作为安全监控系统自身安全防护的屏蔽层, 一直是安全监控系统系统设计所必需考虑的环节。同时避雷问题也是安全生产的一个重要问题, 相关部门和科研工作者一直都在关注这个问题[3]。
本文主要从如何切断电磁干扰的耦合途径来着手, 利用系统设计的方法来对安全监控系统的防雷技术进行分析与设计, 根据不同雷击破坏机理的不同, 对直击雷采用避雷针进行防护, 结合安全监控系统的特点和要求, 采用滚球法对其保护范围进行了分析与设计, 针对感应雷主要采用屏蔽、接地、堵截、分流等方法对设备进行保护。把安全监控系统的防雷作为一个系统工程来设计。
2 雷击的耦合途径和破坏机理分析
通常情况下雷击被分为直击雷和感应雷两种, 他们对系统的损坏原理和破坏程度也不一样。直击雷是雷电直接击在物体上, 产生强大的热效应和机械效应, 从而使被击物遭受破坏, 同时可能会引起火灾。感应雷对安全监控系统破坏的根本原因在于大气云层中所积累电荷放电时所产生的电磁效应通过相关路径耦合到监控系统的电子设备电负荷超过了设备所能承受的极限。
2.1 耦合机制
雷电冲击影响电子设备构成系统的耦合机制有下面几种: (1) 电阻耦合; (2) 磁耦合; (3) 电耦合; (4) 电磁耦合。
2.2 破坏机理分析
根据安全监控系统的构成和遭雷击的方式, 我们将系统分为杆上设备、储罐上设备、地面设备、传输设备、集中监控设备五种类型。按照防雷方式分为杆 (塔) 上设备、电源和控制系统、信号系统、电缆四种类型。
应该注意防止雷击与避雷针后, 他们的地电位可能提高, 如果他们与被保护设备的距离不够大, 则有可能在避雷针与被保护设备之间发生放电, 这种现象叫避雷针对电气设备的反击。此类放电现象不但会在空气中发生, 而且还会在地下接地装置间发生, 一旦出现, 高电位就将加到电气设备上, 有可能导致设备的损坏。
杆上设备主要有摄像机、解码器、云台、无线网桥、红外监视器、远红外测温器及由杆顶至地下传输电缆等。针对铁杆受雷击时过电压和反击进行具体分析, 杆 (塔) 体任意一点A相对大地的电压为:
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式中:L—从A点到地面的杆体电杆;R—杆体及其接地系统的电阻。
由上式可以看出, 接地电阻越小放电时间常数越大, 引起的反冲越小;反之, 接地电阻越大放电时间常数越小, 引起的反冲越大。当接地电阻过小时, 强大的雷击电流会形成强大的电、磁场, 同样会损害附近设备。
在强大的雷电作用下, 在杆体周围会形成很强的电磁场。电、磁场的交变会在周边设备中产生过高的感应电压和电流从而损坏监控设备。传输设备和地面设备也容易被感应雷和高电压串入而损坏。
3 避雷针保护范围的分析及其设计
安全监控系统中有可能被直击雷击中的主要设备有摄像机、无线通信的发射装置等。为降低安全监控系统被直击雷击中的机率并降低其破坏程度, 针对直击雷所能采取的最主要措施就是设置避雷针对室外的监控设备加以防护。避雷针的设计原则就是使得安全监控设备都处于避雷针的保护范围以内以免被直击雷击中。有关避雷针的保护范围问题有很多文献进行了探讨与实验[4,5]。其计算方法主要有折线法、电气几何击距法 (EGM) 、修正EGM的先导传播模型法 (LPM) 、滚球法、抛球法等, 但至今为止, 用这些方法计算出的避雷针 (线) 不同保护范围的绕击率, 都是定性的, 而定量是不可信的。避雷针的保护范围的大小与其保护率有关, 要使保护率高, 其保护范围就小, 如果使保护率降低, 其保护范围就增大。另外, 避雷针 (线) 保护范围受很多因素影响, 其中一些因素至今无法定量。出于防雷工程的经济性和可靠性综合考虑, 在工程上一般认为取保护率为99%就可以了。
针对安全监控系统自身的特点和性能要求并结合其应用场合, 其避雷保护范围宜采用IEC推荐的滚球法, 把安全监控系统的列为第一 (或第二) 类防雷建筑。也就是滚球半径为30m (或者45m) 。
3.1 单根避雷针的保护范围计算方法
(1) 当避雷针的高度h≤hr时
距地面hr处作一条平行于地面的平行线, 以避雷针的针尖为圆心, hr为半径画弧, 交水平线于A、B两点, 又分别以A、B两点为圆心, hr为半径, 从针尖向地面画弧。如图1所示, 则图中曲线就是避雷针保护范围的边界, 保护范围是一个对称的锥体。
以图1中O点为原点, 地面为X轴, 避雷针为Y轴, 建立直角坐标系。那么B点的坐标为undefined, 以B为圆心, hr为半径的圆方程为:
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那么, 避雷针的高度为hx的水平面上的保护半径rx为:
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(2) 当避雷针的高度h≥hr时:在避雷针上取高度为hr的一点代替单根避雷针针尖作圆心, 其余做法同上。
3.2 两根不等高避雷针的保护范围
当两避雷针的高度和都小于hr时, 如图2所示。若当undefined, 其保护范围按单根避雷针方法确定。若当
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其保护范围按下列方法确定。
(1) 首先在距地面高度为hr的水平线上找一点O′, 使O′A=O′B, 设D1为第一支避雷针与点O′的水平距离, 则有
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由此可得
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(2) 在地面上以避雷针A为圆心undefined为半径所作的弧与以B为圆心undefined为半径作的弧相交于E、C两点, 则在AEBC外侧的保护范围, 按单根避雷针方法确定:在地面每侧的最小保护宽度b0为
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(3) 在AOB轴线上的保护范围的边缘是以O′为圆心, undefined为半径所作的弧, 如图4, 若以OO′为y轴, 地面为x轴, 建立直角坐标系, 则O′坐标为 (0, hr) , 该圆弧所在的方程为
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那么距OO′轴线x处, 其保护范围边缘上的保护高度hx为:
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两根等高避雷针的保护范围可以看作是不等高避雷针的一个特例, 详细计算分析过程和上述一样, 只需要把其高度和都用h代替即可。
以上有关两根避雷针保护范围的计算是严格根据滚球法计算所得, 完全没有考虑两支避雷针互相屏蔽的效应, 过于严格和保守。但文献[4]根据相关模型试验总结避雷针具有某种“100%雷击区”, 在该范围内雷电先导总是向避雷针发展。在雷电定向高度上, 此范围的半径rx约等于3.5h, 此处h为避雷针的有效高度。据此计算, 如果在距离D=7h处安装第二支等高避雷针, 则两支避雷针的100%雷击区在H高度相切。如此, 两只避雷针的保护范围将扩大许多。距离D=7h乃是两个100%雷击区尚可在H高度相切的极限条件。据此可以试验确定两避雷针间的保护范围, 我国电力系统防雷规范DL/T 620-1997规定的避雷针保护范围是两避雷针间的距离与针高的比例不宜大于5。所以涉及到两根避雷针的保护范围问题时需要权衡多方面的因素进行通盘考虑。
“滚球法”是以避雷针和被保护物所在平面为一无限延伸的平面作为前提的, 当被保护物位于屋顶天面时, 天面不是一个无限延伸的平面, 况且, 当滚球同时与避雷针尖和天面避雷带接触时, 滚球和天面之间不存在确定的相切关系。根据滚球法计算保护范围的原理, 只要计算出避雷带上距避雷针基点最近 (指以避雷针基点作为起点, 经被保护物体在天面上的正投影与避雷带上各点连线中的最短距离) 的点作为支点时, 一定高度的保护距离, 即可判断出该物体能否得到全面保护 (当计算出的保护距离大于该被保护物体到避雷针的垂直距离的最大值时, 被保护物体得到全面保护, 反之, 则相反) 。
不论是理论的还是试验的避雷针保护范围的模拟研究成果都是有局限性的, 他们都是统计意义上的结果, 而不是绝对准确的论断。避雷针保护范围不是绝的、精确的规定。同时也不要按一种模式规定避雷针的保护范围, 要按被保护物的类型来选用避雷针的保护范围。比如滚球法避雷针保护范围是按纯几何原理分析而成, 没有考虑多针互相间电场屏蔽的作用, 其双针和多针的保护范围过于保守, 以达到工程上无法合理应用的程度。
4 安全监控系统的综合防雷分析
安全监控系统防雷保护难题不在保护范围的计算, 而是雷电感应对安全监控电子信息系统损坏的防护。按照防护范围可将监控设备的防雷措施分为两类, 外部防护和内部防护。外部防护人们比较重视、比较常见, 相对来说比较完善。内部防护的措施有:等电位连接、屏蔽和设置过电压保护器等措施, 这些措施相对来说是比较新的办法, 也不够完善。而从EMC (电磁兼容) 的观点来看, 防雷保护由外到内应划分为多级保护区。最外层为0级, 从0级保护区到最内层保护区, 必须实行分层多级保护, 从而将过电压降到设备能承受的水平。对于多为微电子设备的安全监控系统, 雷电以及操作瞬间过电压造成的危害越来越严重。以往的防护体系已不能满足微电子设备构成的安全监控系统对安全提出的要求。应从单纯一维防护转为三维防护, 包括:防直击雷, 防感应雷电波侵入, 防雷电电磁感应, 防地电位反击以及操作瞬间过电压影响等多方面作系统综合考虑。多级分级 (类) 保护原则:即根据电气、微电子设备的不同功能及不同受保护程序和所属保护层确定保护要点作分类保护;根据雷电和操作瞬间过电压危害的可能通道从电源线到数据通信线路都应做多级层保护。
入侵安全监控空系统的雷电过电压过电流主要有以下三个途径:由交流电220V电源供电线路入侵;由信号线路入侵;地电位反击电压通过接地体入侵。下面就从这三个方面来研究对安全监控系统的雷电防护
4.1 电源部分防护
监控设备的电源雷电侵害主要是通过线路侵入。在220伏电源线上出现的雷电过电压平均可达10000伏, 虽然高压部分有专用高压避雷装置, 电力传输线把对地的电压限制到小于6000V (IEEEEC62.41) , 而线对线则无法控制, 对安全监控系统可造成毁灭性打击。电源干扰复杂性中众多原因之一就是包含着众多的可变因素, 电源干扰可以以“共模”或“差模”方式存在。电源干扰复杂性中的第二个原因是干扰情况可以从持续周期很短暂的尖峰干扰到全失电之间的变化。电源干扰进入设备的途径;一是电磁耦合;二是电容耦合;三是直接进入三种。所以, 对380V低压线路应进行过电压保护, 按国家规范应有三部分:建议在高压变压器后端到二次低压设备的总配电盘间的电缆内芯线两端应对地加避雷器或保护器, 作一级保护;在二次低压设备的总配电盘至二次低压设备的配电箱间电缆内芯线两端应对地加装避雷器保护器, 作二级保护;在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端应对地加装避雷器或保护器, 作为三级保护。目的是用分流 (限幅) 技术即采用高吸收能量的分流设备 (避雷器) 将雷电过电压 (脉冲) 能量分流泄入大地, 达到保护目的, 所以, 分流 (限幅) 技术中采用防护器的品质、性能的好坏是直接关系网络保护的关键, 因此, 选择合格优良的避雷器或保护器至关重要。在安装电源避雷器时, 要求避雷器的接地端与接地网之间的连接距离尽可能越近越好。如果避雷器接地线拉得过长, 将导致避雷器上的限制电压 (被保护线与地之间的残压) 过高, 可能使避雷器难于起到应有的保护作用。
4.2 直流电源及数据通信线路部分保护
直流电源防护、数据通信线路保护与视频信号保护的常见问题一致, 所不同的是, 直流电源防护、参数控制线路, 连接方式一般为压接式, 没有“阴”“阳”头之分。现场必须注意正确连接此类防雷器。一般常用标识为:输入 (IN) 、输出 (OUT) , 或者:浪涌端、保护端, 亦称之为:远端、近端。换言之, 输入 (IN) , 即浪涌端, 也称为远端, 应连接有远程线路, 容易引入雷电过电压的一端;输出 (OUT) , 即保护端, 也称为近端, 应连接被保护设备一端。
数据通信线一般选用双芯屏蔽软线, 架设 (或敷设) 在前端与终端之间。最好是穿金属管埋地敷设 (或铠装屏蔽双绞线) , 保持金属管的电气连通, 金属管的两端应可靠接地。实际工程中, 很多情况下条件不允许时, 可以全程穿金属管架空走线;或者不作全程穿金属管, 但在电缆进入监控机房和前端设备前穿金属管埋地敷设, 埋地长度不小于15米, 在入户端将电缆金属外皮、金属管与防雷接地有效连接。所有信号线路的两端均应安装相应的防雷器。
4.3 地电位反击电压通过接地体入侵
雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地, 在接地体附近的电位呈放射型分布, 若有连接电子设备的其他接地体靠近时, 即产生高压地电位反击, 入侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷通过引下线引入了强大的雷电流入地, 在附近空间产生强大的电磁场变化, 会在相邻的导线 (包括电源线和信号线) 上感应出雷电过电压, 因此建筑物避雷系统不但不能保护安全监控系统, 反而可能引入了雷电。安全监控系统中微电子设备的集成电路芯片耐压能力很弱, 因此除建立多层次的安全监控防雷系统, 层层防护, 还需要做好接地体的防护设计, 确保监控系统的安全。所有系统的防雷思想是一致的, 就是努力实现等电位。绝对的等电位只是一个理想, 实际中只能尽量接近, 综合采用分流、屏蔽、箝位、接地等方法来连接。监控系统中央控制室内, 应设等电位连接网络采用共用接地。监控室内应设置一等电位连接母线 (或金属板) , 室内所有设备金属机架 (壳) 、金属线槽、防静电地、保护接地和浪涌保护器的接地等均应做等电位连接并接地。接地汇集线 (汇流排) 应布置在靠近避雷器的地方, 以使避雷器的接地连接线最短, 中央控制室的分汇集线应直接与建筑物的总汇集线相连, 这样能保证实现单点接地方式。若监控中心采用专用接地装置时, 其接地电阻不得大于4Ω。采用综合接地网时, 其接地电阻不得大于1Ω。
5 结论
现代防雷的技术原则是强调全方位防护, 综合治理、多层设防, 把防雷作为一个系统工程来设计。安全监控系统的防雷也不例外, 雷电对安全监控系统的损害是多方面的, 其防雷保护设计是一项复杂的工程设计, 本文根据安全监控系统的特定要求给出严格的防雷分析和设计思路。对避雷针保护范围计算方法作了说明, 影响避雷针 (线) 保护范围的因素多是随机性的, 所以不可能严格证明确定保护范围所采用的方法的正确性。一般地, 由理论分析、实验室模型研究、多年的实际运行经验证明三者结合的方法, 才能作为标准正式推荐使用。可以滚球法为根据并结合实际需求来进行设计。在设计和施工时应综合考虑防雷保护措施, 才能获得良好的效果。一套完善的防雷设施, 为了实现其对不同雷害的防护目的, 必须采取接闪、分流、屏蔽、均压、接地、接口保护、堵截等技术措施。这些措施在特定环境中、特定条件下合理的结合, 可有效防止雷击灾害事件的发生。因此, 安全监控防雷设施应包括接地体、引下线、避雷针、均压环、等电位、避雷器等技术环节。
参考文献
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石油钻机井架防雷系统设计研究 篇9
石油钻机作业场所大多处于平原、戈壁、沙漠等旷野地带, 且钻机井架 (连同钻台、天车) 高度都超过30 m, 矗立在野外, 相对孤立, 在雷雨天很容易遭受雷击。钻井作业时大部分工作人员都处于钻台、固控系统上, 雷击对作业人员的人身安全风险很高;还有井架等钢结构件通常与钻机所有的电气设备外壳作等电位联接, 如果井架防雷做得不好, 雷击电磁脉冲和雷电波有可能会对钻机的供配电、仪表及通讯等系统造成危害, 这会严重影响钻井正常的作业。因此, 为钻机井架设计一套安全可靠的防雷系统势在必行。
1 概述
石油钻机井架防雷系统是整个钻机防雷的重要部分, 主要是防止击雷, 系统由接闪器 (独立的避雷针) 、接地引下线和接地极三部分串联组成。接闪器安装在井架顶部的天车上, 通过接地引下线将接闪器与接地极联接起来。接闪器的顶尖必须高于天车最高点一定的高度, 这样才能吸引雷电, 使雷云向接闪器放电, 这时强大的雷电流会通过接地引下线和接地极流散到大地, 使被保护的钻机相关设备免遭雷击。
2 系统设计
2.1 防雷要求分类
钻井作业时, 钻机井架、底座附近个别区域存在一定的危险气体, 但周围敞开, 通风良好, 危险气体混合物容易扩散, 发生雷击时, 一旦点燃, 爆压很低, 不易造成大的危害。因此, 参考《石油化工装置防雷设计规范》 (GB50650-2011) 和《建筑物防雷设计规范》 (GB50057-2010) , 本文将钻机井架认定为第二类防雷建筑物。
2.2 避雷针选型
避雷针的防雷原理为:在雷雨天气, 被保护物上空出现带电云层时, 避雷针和被保护物顶部都被感应上大量电荷, 静电感应时, 避雷针尖端就聚集了大部分电荷;当云层上电荷较多时, 避雷针与云层之间的空气很容易被击穿, 成为导体, 这样就使带电云层与避雷针形成通路, 而避雷针通过引下线接入地下, 就可以把云层上的电荷导入大地, 使其不对被保护物构成危险, 保证了保护对象的安全。
传统的避雷针有以下缺陷:1) 保护范围不确定, 有绕击发生;2) 有反击发生;3) 产生较高的接触电压及跨步电压;4) 在引雷过程中会形成较高的感应过电压, 因此对钻机的通讯装置、控制系统、仪表等弱电设备危害较大。
本设计选用具有提前放电功能的避雷针作为接闪器, 由接闪针、触发器、绝缘连接管等部分组成。提前放电避雷针在传统避雷针的基础上增加了一个主动触发系统, 这个触发系统能建立起重复的高压脉冲信号, 在放电过程中适时产生一个连续的放电路径与雷云的下行先导会合, 把雷电流引入大地。提前放电避雷针通过一个脉冲变压器和振荡器的结合实现了以严格控制的频率和幅度发射高压信号的技术;它的能量来自静电场与电磁场并转化成高压信号送到针尖, 产生大量的电离子, 这种功能使提前放电避雷针发出的一行先导提前行至远离避雷针数十米甚至上百米处与来自雷云的下行先导接闪, 从而扩大了避雷针的保护范围。一次引发也可能是不成功的, 多次引发总是可以成功的。在一个不成功的向上先导发展停止以后, 储能装置立即恢复到接收能量的状态, 放电留下的残余电荷在停歇的瞬间迅速消失, 在外界电场没有减弱的情况下, 下一次动作又继续。整个过程极短, 而且在电场愈高时, 动作频率愈高, 保证了引发的可靠性。所选避雷针具体参数为:接闪针材料为不锈钢, 尺寸为Φ14×270 mm;通流量为300 k A (10/350μs) ;提前接闪时间△TB=45μs;幅值衰减率幅值不小于82%;陡度衰减倍率不小于35;限流阻抗值不大于2Ω;抗风等级为12级。
2.3 避雷针保护范围计算
“滚球法”是国际电工委员会 (IEC) 推荐的计算避雷针保护范围的方法之一, 《建筑物防雷设计规范》 (GB50057-2010) 也把“滚球法”强制作为计算避雷针保护范围的方法。“滚球法”是以hr为半径的一个球体沿需要防止雷击的部位滚动, 当球体只触及接闪器 (包括被用作接闪器的金属物) 或只触及接闪器及地面 (包括与大地接触并能承受雷击的金属物) , 而不触及需要保护的部位时, 则该部分就得到了接闪器的保护。当采用避雷针作为接闪器时, 应按表1规定的不同建筑防雷级别的滚球半径计算避雷针的保护范围。
按照滚球法, 单支避雷针 (接闪器) 的保护范围应该按照以下方法确定:
1) 当避雷针的高度h小于或等于滚球半径hr时, 避雷针在被保护物高度hx平面上的保护半径rx由式 (1) 确定, 在地面的保护半径r0由式 (2) 确定:
2) 当避雷针的高度h大于滚球半径hr时, 避雷针在被保护物高度hx平面上的保护半径rx由式 (3) 确定, 在地面的保护半径r0由式 (4) 确定:
以5000 m钻机为例计算避雷针的保护范围。钻台高度为9 m, 井架 (连同天车) 高度为49.5 m, 总高度为58.5 m, 即hx=58.5 m;假设避雷针尖高出天车2 m, 那么避雷针的高度h=60.5 m。由于井架避雷系统按第二类防雷建筑考虑, 所以hr=45 m[2]。显然h>hr, 适合用式 (3) 、式 (4) 分别确定rx和r0, 于是由式 (3) 可得由式 (4) 可得r0=45 m。
由钻机结构可知, 井架及底座所有部分没有超出保护半径的范围, 也就是说在避雷针的保护范围内, 所以是安全的。
根据上述公式以及假设条件, 计算了不同规格钻机的rx和r0, 如表2所示。
从表2可以看出, 3000和4000两个型号钻机, 井架总高度接近滚球半径45 m, 故rx较小, 保护范围不能完全覆盖天车。要想扩大保护范围, 需要采用双支避雷针或在天车上增加避雷带。
2.4 接地引下线设计
井架防雷系统不能直接用钢结构的井架体作为引下线, 因为钻井作业时作业人员有可能触碰井架, 一旦发生雷击, 对人可造成电位反击, 所以必须设计专门的引下线。根据《建筑物防雷设计规范》 (GB50057-2010) , 引下线可以采用准15 mm的热浸镀锌圆钢, 左右井架每段各设置一条引下线[1]。为了方便拆装, 井架各段之间的引下线间通过1×50 mm2的铜电缆连接 (如图2所示) ;为了使引下线与井架彻底绝缘, 井架上安装绝缘卡箍 (带特制的防雷绝缘子) 用于固定引下线 (放大图如图3所示) 。在最上端, 引下线通过1×50 mm2的铜电缆与避雷针管连接;在钻机底座附近距地面0.3~1.8 m处设断接卡[2], 通过1×50 mm2的铜电缆与接地极连接。
2.5 接地极设计
接地极的作用是承载避雷针系统引导的雷电流并尽快通过低阻抗通道进入大地, 减少因雷电流流过地面使得地电位升高, 产生跨步电压或地电位反击。钻机接地体的设计要考虑钻井作业流动性大和工期短, 野外山区埋设困难, 土壤电阻率高等因素, 能方便安装和循环使用。具体的做法是, 在钻机底座两侧地面, 分别设菱形接地网作为接地极。菱形接地网如图4所示, 采用4根准14 mm×2500 mm热镀锌圆钢垂直埋设, 间距5 m[2], 之间用1×50 mm2的铜电缆互相连接, 埋入地下的深度不得小于0.5 m[2], 降阻剂使用饱和浓度的盐水, 确保接地电阻在10Ω之内。接地极通过1×50 mm2的铜电缆最终与钻机井场公共接地网连接, 以减少作业区域内的跨步电压, 防止地电位反击。
3 井架防雷系统的安装
3.1 防雷系统在井架及天车上安装示意图 (如图1)
3.2 接地极安装布置示意图 (如图4)
4 系统特点
1) 用提前放电功能的避雷针作为接闪器, 保护范围更大, 防雷效果更可靠。
2) 使用双引下线, 引流效果明显;并且能做到与井架金属构件的完全绝缘, 能有效避免雷电流可能对人造成的电位反击, 安全系数高。
3) 整套装置经济实用, 安装、拆卸简单。目前已经在上百套钻机井架上进行了安装, 现场反映效果良好。
5 井架避雷系统安装注意事项
1) 提前在天车上预留避雷针安装接口, 避雷针应垂直安装牢固, 垂直度允许偏差为3/1000;在一些风大的区域, 避雷针管要配备安全绳, 与天车本体可靠联接, 能预防意外坠落。
2) 避雷针顶尖高出天车最高点2 m为宜[1], 能确保避雷针有最大的保护角。
3) 在接地极附近, 10 m的范围内, 由于跨步电压甚高, 雷电天气人员接近时有触电的危险, 所以接地极的埋设位置必须选择在没有人员活动的区域。接地极埋设得尽量深些, 地面裸露的部分要套上绝缘橡胶管。
6 结语
石油钻机作为大型设备, 集各种强弱电、机械设备于一体, 对雷电的防护是个系统工程, 井架防雷只是其中一个重要方面, 除了安装必要的防雷装置外, 还需要加强对钻机井场作业人员雷电防护知识培训, 定期对防雷装置进行检测、维护, 才能使防雷装置发挥很好的作用, 确保人员和设备安全。
摘要：介绍了石油钻机井架避雷针防雷原理, 根据相关标准对常见的钻机井架避雷系统进行了设计, 利用滚球法对避雷针的保护范围进行了详细计算, 给出了钻机井架避雷系统安装的结构示意图, 并指出了相关注意事项。