消防系统防雷方案

消防系统防雷方案
消防系统的防雷方案
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) 1）电源线应实现多级防护，多级防护是以各防雷区为层次，对雷电能量的逐级减弱（能量分配），使各级限制电压相互配合，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内（电压配合）。

在下列情况下，多级防护成为必须：某一级防雷器失效或防雷器某一路失效。

防雷器的残压不配合设备绝缘强度，线缆在建筑物内长度较长时。

2）几乎所有情况下的线缆防护，至少应分成两级以上，同一级KD465防雷器还可能包含多级保护（如串并式防雷器）。

为了达到有效的保护，可在各防雷区界面处设置相应的防雷器，防雷器可针对单个电子设备，或一个装有多个电子设备的空间，所有穿过通常具有空间屏蔽的防雷区的导线，在穿过防雷区界面同时接有防雷器。

另外，防雷器的保护范围是有限的，一般防雷器与设备线路距离超过10m以后将使防护效果劣化，这是因为防雷器和需要保护的设备之间的电缆上有反射造成的振荡电压，其幅值与线路长度、负载阻抗成正比。

3）在使用电源孩子雷器的多级防护中，如果不注意能量分配，则可
能引入更多的雷电能量进入保护区域。

这要求防雷器应根据前述评估模式选择。

一般KD465防雷器都有通过雷电流越大，残压越高的特点，通过能量分配后未级防雷器流过的雷电流极小，有利于电压限制。

注意，不考虑电压配合而仅仅选择低响应电压的防雷器作末级保护是危险的。

实现能量分配与电压配合的要点在于利用两级防雷器之间线缆本身的感抗。

线缆本身的感抗有一定的阻碍埋电流及分压作用，使雷电流更多地被分配到前级泄放。

一般要求两级防雷器之间线缆长度在15m左右，适用于保护地线与其它线缆紧贴敷设或处于同一条电缆之内的情况。

线缆上分支线路的长度对线缆要求长度有影响，当保护地线与被保护线缆有一定
距离（>1m），这时要求线缆长度大于5m即可。

在一些不适合采用线缆本身作退耦措施的如两级防雷区界面靠近或线缆长度较短时，可利用专门的退耦器件，这时无距离要求。

4）退耦器件是实现能量分配与电压配合的重要措施，以下几种材料可作为退耦器件：线缆、电感和电阻。

串并式电源防雷器就是一种考虑了能量分配与电压配合，利用滤波器作为退耦器件的防雷器组合形式，适合于各种场合的应用。

5）在某些极端情况下，装上防雷器反而会增加设备损坏的可能，必须杜绝；这类情况发生。

防雷器保护几条线，其中一条线上的防雷器失效或响应速度过慢。

这可能使共模干扰转化为差模干扰而损坏设备。

这要求必须实施多级防护及注意防雷器的维护。

不考虑防雷保护区、能量配合及电压分配而随便安装防雷器，比如仅仅在设备前端装设一只防雷器，由于没有前级保护，强大的雷电流将被吸引到设备前端，致使防雷器残压超过设备绝缘强度。

这要求KD465防雷器必须按层次性原则安装。

6）在另外的一些情况下，错误的安装将使设备得不到有效保护。

过长的防雷器连接线、防雷器工作时，连接线上由感抗引起的电压将极高，加在设备上的仍会危险电压，这个问题在末级防雷器的应用中更加明显。

解决这个问题的方法是采用短的连接线，也要以采用两要以上分开的连接线以分担磁场强度，减少压降，单线加粗连接线是没有什么效果的。

必要时可通过改变被保护线的布线，使其靠近等电位连接排（接地点）以减少连接线长度。

KD465防雷器输出线和输入线、接地线靠近、并排敷设。

这种情况对串并式防雷器的影响比较严重。

当串并式电源防雷器的输出线（已保护的线）和输入线（未保护线）、地线靠近敷设，会使输出线内感应出瞬态浪涌，虽然其强度较原来小，但仍可能是危险的。

解决这个问题的方法是将输入线、地线与输出线分开敷设或垂直敷设，尽量减少并行敷设的长度，拉开敷设的距离。

防雷器接地线没有与被保护设备的保护地相连，即采取单独的防雷接地。

这将使被保护线与设备保护地之间在瞬态时存在危险电压，解决这个问题的方法是防雷器的接地应与设备保护地相连。

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