淺析建筑物消防系統(tǒng)的防雷電方案設計

    益繁忙龐雜的事務通過高速電腦，自動化設備及通訊系統(tǒng)得以井然有序，而這些敏感電子設備工作電壓卻在不斷降低，其數(shù)量和規(guī)模不斷擴大。它們受到過壓特別是雷電的襲擊的可能性大大增加，因受雷擊引起設備損壞已占硬件維護相當?shù)谋戎亍H以廣東省為例，1995年“雷電災害”225起，1996年猛增1197起，1997年則為1465起，而且大部分事故發(fā)生在電子電器設備被損壞。因雷電襲擊導致系統(tǒng)運行中斷，其間接經(jīng)濟損失難以估算，雷電和浪涌電壓成了電子化時代的一大公害。安裝合適的避雷過電壓保護裝置，已成為現(xiàn)代電子計算機房、網(wǎng)絡中心、通訊系統(tǒng)安全運行的必要措施。
　　一、雷電的基本理論
　　雷電入侵設備通常有三種形式：
　　(1)、直擊雷直接擊中線路，雷電高電壓沿線路直接入侵設備。這種情況在高山通信站、鄉(xiāng)村較常發(fā)生；閃電直接落在野外或山上的電源線、電話線、天饋線上。雷電能量非常大，嚴重時會導致導線熔化，設備的元器件燒焦、炸裂。
　　(2)、感應雷。雷擊可通過靜電感應和電磁感應的形式，在各種導線中感生幾千伏到幾萬伏的高電壓，感應高電壓沿線路入侵設備。感應雷是直擊雷的二次效應，所以能量比直擊雷要小得多，往往設備受感應雷襲擊后，其元器件外觀無明顯損壞痕跡，而用儀表測量才發(fā)現(xiàn)內(nèi)部擊穿。這種情況表現(xiàn)最突出的是一些脆弱的集成器件、晶體管，例如近年常見的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)受雷電擊壞的多為網(wǎng)卡、收發(fā)器、調(diào)制解調(diào)器(MODEM)、集線器等。
　　(3)、由于建筑物避雷針接閃，在強大的雷電流通過地網(wǎng)入地的瞬間，引起建筑物附近地電位急劇變化，通過各種分立接地線引入高電位，對設備造成反擊而損壞。這種情況相對前兩種雷擊發(fā)生較少，但對設備損害最為嚴重。
　　從雷電入侵設備的三種形式看，雷電入侵主要有三種途徑：
　　①電源線；
　　②信號線；
　　③接地線。
　　二、接地重要性
　　現(xiàn)代防雷工程從技術設計到施工，接地問題是首要項目，尤其是現(xiàn)代電子通訊系統(tǒng)。接地是分流和排泄直接雷擊和雷電電磁干擾能量的最有效手段之一。感應雷電壓可達幾千、幾萬伏，有時可達幾十萬伏，沒有接地裝置或接地不良時，電子設備特別是電子計算機、攝像鏡頭、控制鏡頭轉(zhuǎn)換角度的電源線等電子設備耐壓較低，受到雷電脈沖的沖擊其過電壓瞬間擊壞其內(nèi)部電子元件。接地是電力、電子、無線電工程技術中為保證各類信號的傳輸質(zhì)量，保護設備和操作人員安全的一種措施，同時也是電子工程技術中電位的參考。
　　三、消防系統(tǒng)的防雷一般方案
　　包括兩個方面，第一個方面是電源防護；第二個方面是信號防護。
　　1.為消防系統(tǒng)主機作三級電源的防護。
　　所謂的電源的三級防護，即為總配電房為第一級電源防護、樓層的配總開關為第二級電源防護、消防系統(tǒng)主機的電源供電為第三級電源防護。在電源附近安裝電源過電壓防護避雷箱，必須保證避雷箱的地線與電源地線(或建筑物梁內(nèi)主筋)可靠連接在一起，一般要求接地電阻必須達到10歐姆以下為合格。
　  2.消防系統(tǒng)主機與其他連接設備之間的信號防護。
　　與消防主機連接的設備主要有火災報警探頭、自動噴淋裝置、聯(lián)動控制、24伏直流電源裝置、火警電話、火警廣播等，其兩端的數(shù)據(jù)線路都必須串接信號避雷器，而音頻信號線路則必須串接音頻避雷器，直流電源則要用直流電源避雷器，注意：火災報警探頭往往傳輸?shù)氖悄M感應信號，在定做避雷器時注意不要在信號通過避雷器時發(fā)生衰減。
　　3．電源及信號線路的布線系統(tǒng)屏蔽及其良好接地
　　屏蔽是利用各種金屬屏蔽體來阻擋和衰減加在電子設備上之電磁干擾或過電壓能量。具體可分為建筑物屏蔽、設備屏蔽和各種線纜(包括管道)之屏蔽。建筑物之屏蔽可利用建筑物鋼筋、金屬構(gòu)架、金屬門屬、地板等均相互連接在一起，形成一個法拉第籠，并與地網(wǎng)有可靠之電氣連接，形成初級屏蔽網(wǎng)。設備之屏蔽應在對電子設備耐過電壓水平調(diào)查之基礎上，按國際電工委員會IEC劃分之雷電防護區(qū)(LPZ)施行多級屏蔽。屏蔽之效果首先取決于初級屏蔽網(wǎng)之衰減程度，其次取決于屏蔽層對于射電磁波之反射損耗和吸收損耗程度。對入戶之金屬管道、通信線路和電力線纜要在入戶前進行屏蔽(使用屏蔽線纜或穿金屬管)接地處理。
　　4．等電位連接
　　等電位連接是內(nèi)部防雷裝置中一部份，其目的在于減少雷電流所引起之電位差。等電位是用連接導線或過電壓(電涌)保護器將處在需要防護之空間內(nèi)之防雷裝置，建筑物之金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來之導線、電氣裝置、電信裝置等連接，形成等電位連接網(wǎng)絡，以實現(xiàn)均壓等電位，防止需要防護空間之火災、爆炸、生命危險和設備損壞。
　　5．防雷器接地
　　這是散泄雷電流和有效降低電位之措施。接地有多種類型，有通信之信號地、電源之交流地、人身之保護地、計算機系統(tǒng)之邏輯地，再加上防雷接地。由于用途不同，對地線之要求也不相同，防雷地之物理要求是：一旦有雷電流發(fā)生，盡快把雷電散發(fā)到大地。因而其接地裝置接地電阻越低、等電位裝置與接地裝置間連接距離越短，相對而言，設備受雷電損壞之機率越低。
　　6．防雷器的安裝
　　為抑制經(jīng)金屬導體線路傳導而來之過電壓和過電流以及對等電位連接網(wǎng)中無法使用導體直接連接之部位實行等電位連接，適用器件為過電壓保護器(俗稱防雷器)