如何挑選影音、監控攝影機的突波保護器，避免您的 IP/PoE 設備受到損害？—— 突波保護器之規格解讀

雷擊對於監控設備的損害

雷擊損害在近年的氣候變遷中成為眾多人的關注焦點。因此，監控產業的避雷設備也已逐漸受到重視，因為它可以大幅降低攝影機設備的損壞率，並省下更多維修成本。

然而，IP/PoE 用的突波保護器種類繁多，您必須根據使用需求來選擇不同的產品。您可能遇過以下問題 ：

• Clamping Voltage、Breakdown Voltage、Max Discharge Voltage 是什麼？
• 避雷規格中 UL1449、IEC 61643-11 是什麼？
• 為何我的設備接上突波保護器後無法正常運作？

雷擊突波保護器的原理，與常見的避雷器元件，可以參照 SC&T 過往的產業知識：監控系統、專業影音的雷擊保護，及其4項避雷技術。

本篇將專注於如何幫助各位從各方條件認識避雷器，並做出適合您的選擇。

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突波保護器規格說明

每一個突波保護器都根據不同的零組件構成，因此並不像大部份電子設備有標準的規格清單，取而代之的是很多概念類似，卻又不盡相通的規格定義。以下整理出較常見的名詞。

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最大放電電流／電壓 Maximum Discharge Current/Voltage

代表突波保護器最高可以釋放至大地的電流／電壓量，換言之，若是需釋放出的電流／電壓量超過於紀載的數值，突波保護器很可能隨之損壞。

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崩潰電壓、箝制電壓 Breakdown Voltage & Clamping Voltage

崩潰電壓 Breakdown Voltage

代表啟動避雷功能的最低電壓，當突波來襲，電壓高過於崩潰電壓時，避雷器就會開始運作。若崩潰電壓低於正常工作電壓，會導致避雷器啟動，讓設備無法工作。

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箝制電壓 Clamping Voltage

概念接近於 UL1449 中所規定的電壓保護額定值（VPR）。此項數據說明在避雷器中可通過的最高電壓，當避雷功能啟動時，會將電壓抑制於數值以下，讓突波不會對設備造成損害。

這兩項數據分別提供了避雷器啟動與避雷功效的相關資訊，一般來說，崩潰電壓與箝制電壓越接近工作電壓，代表其越能提供更好的保護力。

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突波雷擊、靜電防護

不同的電擊損害類型，持續時間與電壓都不盡相同，但同樣闡述突波保護器的保護力。

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突波雷擊防護 Surge/Lighting Protection

通常由雷擊造成，持續時間較長，約落在 1 ~ 1000 微秒。而 8/20μs 則是電擊最常出現的波型。

當我們看到 20kA（8/20μs）、10kV（8/20μs）就代表：

這台突波保護器可以承受瞬時最高 20000A 的電流或是 10000V 的電壓。

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靜電放電防護 ESD Protection

人體與空氣對設備的接觸可能產生靜電，並對設備造成損壞，因而有些避雷器也會標示其靜電放電的防護力。

通常會將分為接觸、空氣兩項數值闡述。例如：30kV （接觸）/ 30kV（空氣）。

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反應時間 Response Time

反應時間指的是偵測到突波時，突波保護器的反應速度，一般來說越短越好。若反應時間長，雷擊突波可能穿過避雷器，對設備造成毀損。

由於閃電的速度極快，避雷器反應時間多以 ns（1 Nanoseconds = 0.001 Microseconds=1×10-9 Seconds）為單位。1ns 的時間，閃電約移動約 1.49 公尺後 ，避雷元件便會啟動，阻斷後續的突波，以數據來看，此反應時間足以大規模的保護您的網路設備。

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插入耗損 Insertion Loss

只要資訊、電力正在傳輸，插入耗損就是必然發生的結果。由於避雷器與線材也會形成一個連接點，所以使用避雷器也會有不可避免的信號損失，舉例來說，IP/PoE 避雷器安裝，可能會些許影響頻寬甚至距離，當然越好的避雷器，插入損失越低。插入耗損通常以 dB 表示。

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突波保護器相關規範

由於突波保護器關係到財產、資訊的保護，甚至是您的生命安全，因此衍生出非常多的相關規範（Standard）來驗證突波保護器是否具備足夠的安全性。

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國際電工委員會（International Electrotechnical Commission）

IEC 61000 是 IEC 因應電磁相容性（EMC，Electromagnetic Compatibility）所設計出的一系列測試，用於檢測產品的抗擾度。

其中跟雷擊防護有關的有：

• IEC 61000-4-2：Electrostatic Discharge Immunity Test 靜電放電抗擾測試
• IEC 61000-4-4：Electrical Fast Transient/Burst Immunity Test 快速瞬變脈衝抗擾測試
• IEC 61000-4-5：Surge Immunity Test 突波防護抗擾測試

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UL Solutions

UL Solutions 作為一間產品安全認證機構，建立相當多關於產品安全的各種規範，對監控避雷產品來說是一個很好的附加優勢：

• UL1449：Surge Protective Devices
• UL497B：Protectors for Data Communications and Fire-Alarm Circuits

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國際防護等級認證（International Protection Marking）

來自 IEC 60529，又稱異物防護等級等級（Ingress Protection Rating）。為普遍應用的防水防塵標準。若您需要在室外使用避雷器，就需要經過防水防塵等級測試。

SC&T SP006PHO 就是使用 IP66 之防水殼，能更完善保護獨立在外部的避雷器。

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以下列舉常見等級：

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雷擊突波保護器安裝與使用

單邊保護，雙邊安裝

所有設備都需要雙邊安裝突波保護器，因一個突波保護器只能保護來自一方的突波。否則仍會有被突波損壞的風險。

一般突波保護器都會標註如何連接。 Cable End 為線材連接處、接地預防間接雷極的一方；Equipment End 則為設備連接處。另外也有可能會標註為 Line In/Line Out。

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機房端專用的避雷器

雷擊突波可能會透過線材傳回機房端。雖然建築物本身有避雷接地，但是透過線材進入的突波有機率會損壞機房設備。由於通常會在機房集中管理許多設備，所以可能會使用大型避雷器做為保護措施。

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適合機殼的大小

挑選突波保護器時可留意大小是否可以放入機殼。

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將避雷器確實接地

接地是最重要的一環。當突波防護器承受大量電擊突波後，仍需要將電力導入地面，才能保護到連接設備。若沒有將避雷器接地，將會大幅降低避雷器壽命，保護設備的效果也不突出。

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能夠預防的範圍

間接雷擊能影響半徑 500 公尺內的設備。

一般大樓都會接地，本身也有避雷針，可以將閃電突波導入地下。因此較缺乏保護的，是那些散落在室外各處的攝影機設備，所以室外的攝影機才會更需要突波保護。

如果是直接雷擊，閃電直接打在避雷器上，突波保護器是毫無保護效果的。而直接雷擊的機率就像是中樂透一樣低，因此真的被直接雷擊打壞，可能是一件很幸運的事情！

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如何挑選突波保護器

類比攝影機和數位攝影機在挑選突波保護器時的注意事項不同，我們將分開介紹。

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類比／HD 攝影機突波保護器挑選

HD 攝影機須傳輸的內容

類比攝影機的避雷器有很多種，主要需確認的項目為：

• 同軸線是否有電力傳輸
• 是否使用 PTZ 攝影機，並傳輸控制訊號

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類比／HD 避雷器種類

• 影像資料
• 影像資料+電力傳輸
• 影像資料+電力傳輸+控制資料

若使用純訊號的避雷器，會讓電力無法傳輸，此外類比／HD 攝影機的控制訊號通常是運用附帶的雙絞線傳輸，所以避雷器上也必備有雙絞線接點。先理解設備規格，才能挑選到合適的避雷器。

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是否支援 UTC

UTC（Up to coaxial），意即使用同軸線傳輸控制訊號，使用 UTC 傳輸 PTZ 控制訊號的攝影機，需要使用同樣支援 UTC 的突波保護器。

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最高支援畫質

類比突波保護器挑選前，請查閱相關支援畫質，不然無法正常工作。

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IP/PoE 設備突波保護器挑選

IP/PoE 的避雷器，除了使用在攝影機外，也能保護 RJ45 接口的網路設備，如 Wifi 分享器、交換器等等，但是在選購之前，一樣需要檢查規格，否則會影響傳輸。

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IP 或是 PoE 攝影機？

IP 攝影機和 PoE 攝影機的避雷器無法並用。雖然 PoE 設備向下兼容 IP 設備，但 PoE 有電力需要通過，所以箝制電壓較高。這些微弱且持續的電壓仍有可能會打壞前端的 IP 攝影機設備。

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注意頻寬大小

您必須選擇支援相應頻寬的避雷器才能正常傳輸攝影機的資料。例如，您不能使用僅支援 100Mbps 的避雷器來傳輸 1000Mbps 的訊號。

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檢查 PoE 規範是否對應

PoE 本身也有各式規範。af/at/bt 所支援的電力傳輸不盡相同，請注意您所購買之避雷器符合攝影機所使用之 PoE 規範。

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SC&T 監控影音避雷器

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結語

雷擊本身是一個難以預料的自然災害。各地的雷擊突波、密度不盡相同，因此突波防護無法做到100%。以 SC&T 專案經驗來說，大規模安裝突波保護器（如區域性的道路監控）可以大幅降低損壞率，這些可以在安裝後，通過觀察損壞率得知。

不過，其中仍有許多區域性、現場性因素。在我們經手過的某些案場中，由於攝影機連接防盜鐵絲網所以受到突波的影響更為劇烈，突波可能透過鐵絲網大規模竄入設備，造成設備損壞。但一旦客戶裝了避雷器，且明確接地後，損壞率降低了 75~80%。

在看完上述內容後，相信可以初步了解您所需的避雷器該如何挑選。如果有遇到任何關於避雷器的問題，都可以來信洽詢。

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我們具有 20 年的 ProAV、CCTV 產業經驗，且與全球各地品牌合作。可以根據您的專案類型進行診斷，提供您最適合的避雷器解決方案，並解決任何可能遇到的其他問題。

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作者

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我們擁有19年的產業經驗，且與許多大品牌合作。我們站在使用者角度設計產品，並預先模擬可能發生的狀況，以最快的速度幫助客戶排除問題。

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