浅析建筑物消防系统的防雷电方案设计

    益繁忙庞杂的事务通过高速电脑，自动化设备及通讯系统得以井然有序，而这些敏感电子设备工作电压却在不断降低，其数量和规模不断扩大。它们受到过压特别是雷电的袭击的可能性大大增加，因受雷击引起设备损坏已占硬件维护相当的比重。仅以广东省为例，1995年“雷电灾害”225起，1996年猛增1197起，1997年则为1465起，而且大部分事故发生在电子电器设备被损坏。因雷电袭击导致系统运行中断，其间接经济损失难以估算，雷电和浪涌电压成了电子化时代的一大公害。安装合适的避雷过电压保护装置，已成为现代电子计算机房、网络中心、通讯系统安全运行的必要措施。
　　一、雷电的基本理论
　　雷电入侵设备通常有三种形式：
　　(1)、直击雷直接击中线路，雷电高电压沿线路直接入侵设备。这种情况在高山通信站、乡村较常发生；闪电直接落在野外或山上的电源线、电话线、天馈线上。雷电能量非常大，严重时会导致导线熔化，设备的元器件烧焦、炸裂。
　　(2)、感应雷。雷击可通过静电感应和电磁感应的形式，在各种导线中感生几千伏到几万伏的高电压，感应高电压沿线路入侵设备。感应雷是直击雷的二次效应，所以能量比直击雷要小得多，往往设备受感应雷袭击后，其元器件外观无明显损坏痕迹，而用仪表测量才发现内部击穿。这种情况表现最突出的是一些脆弱的集成器件、晶体管，例如近年常见的计算机网络系统受雷电击坏的多为网卡、收发器、调制解调器(MODEM)、集线器等。
　　(3)、由于建筑物避雷针接闪，在强大的雷电流通过地网入地的瞬间，引起建筑物附近地电位急剧变化，通过各种分立接地线引入高电位，对设备造成反击而损坏。这种情况相对前两种雷击发生较少，但对设备损害最为严重。
　　从雷电入侵设备的三种形式看，雷电入侵主要有三种途径：
　　①电源线；
　　②信号线；
　　③接地线。
　　二、接地重要性
　　现代防雷工程从技术设计到施工，接地问题是首要项目，尤其是现代电子通讯系统。接地是分流和排泄直接雷击和雷电电磁干扰能量的最有效手段之一。感应雷电压可达几千、几万伏，有时可达几十万伏，没有接地装置或接地不良时，电子设备特别是电子计算机、摄像镜头、控制镜头转换角度的电源线等电子设备耐压较低，受到雷电脉冲的冲击其过电压瞬间击坏其内部电子元件。接地是电力、电子、无线电工程技术中为保证各类信号的传输质量，保护设备和操作人员安全的一种措施，同时也是电子工程技术中电位的参考。
　　三、消防系统的防雷一般方案
　　包括两个方面，第一个方面是电源防护；第二个方面是信号防护。
　　1.为消防系统主机作三级电源的防护。
　　所谓的电源的三级防护，即为总配电房为第一级电源防护、楼层的配总开关为第二级电源防护、消防系统主机的电源供电为第三级电源防护。在电源附近安装电源过电压防护避雷箱，必须保证避雷箱的地线与电源地线(或建筑物梁内主筋)可靠连接在一起，一般要求接地电阻必须达到10欧姆以下为合格。
　  2.消防系统主机与其他连接设备之间的信号防护。
　　与消防主机连接的设备主要有火灾报警探头、自动喷淋装置、联动控制、24伏直流电源装置、火警电话、火警广播等，其两端的数据线路都必须串接信号避雷器，而音频信号线路则必须串接音频避雷器，直流电源则要用直流电源避雷器，注意：火灾报警探头往往传输的是模拟感应信号，在定做避雷器时注意不要在信号通过避雷器时发生衰减。
　　3．电源及信号线路的布线系统屏蔽及其良好接地
　　屏蔽是利用各种金属屏蔽体来阻挡和衰减加在电子设备上之电磁干扰或过电压能量。具体可分为建筑物屏蔽、设备屏蔽和各种线缆(包括管道)之屏蔽。建筑物之屏蔽可利用建筑物钢筋、金属构架、金属门属、地板等均相互连接在一起，形成一个法拉第笼，并与地网有可靠之电气连接，形成初级屏蔽网。设备之屏蔽应在对电子设备耐过电压水平调查之基础上，按国际电工委员会IEC划分之雷电防护区(LPZ)施行多级屏蔽。屏蔽之效果首先取决于初级屏蔽网之衰减程度，其次取决于屏蔽层对于射电磁波之反射损耗和吸收损耗程度。对入户之金属管道、通信线路和电力线缆要在入户前进行屏蔽(使用屏蔽线缆或穿金属管)接地处理。
　　4．等电位连接
　　等电位连接是内部防雷装置中一部份，其目的在于减少雷电流所引起之电位差。等电位是用连接导线或过电压(电涌)保护器将处在需要防护之空间内之防雷装置，建筑物之金属构架、金属装置、外来之导线、电气装置、电信装置等连接，形成等电位连接网络，以实现均压等电位，防止需要防护空间之火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。
　　5．防雷器接地
　　这是散泄雷电流和有效降低电位之措施。接地有多种类型，有通信之信号地、电源之交流地、人身之保护地、计算机系统之逻辑地，再加上防雷接地。由于用途不同，对地线之要求也不相同，防雷地之物理要求是：一旦有雷电流发生，尽快把雷电散发到大地。因而其接地装置接地电阻越低、等电位装置与接地装置间连接距离越短，相对而言，设备受雷电损坏之机率越低。
　　6．防雷器的安装
　　为抑制经金属导体线路传导而来之过电压和过电流以及对等电位连接网中无法使用导体直接连接之部位实行等电位连接，适用器件为过电压保护器(俗称防雷器)