淺析建筑物消防系統(tǒng)的防雷電方案設(shè)計

    益繁忙龐雜的事務(wù)通過高速電腦，自動化設(shè)備及通訊系統(tǒng)得以井然有序，而這些敏感電子設(shè)備工作電壓卻在不斷降低，其數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)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(shè)備損壞已占硬件維護(hù)相當(dāng)?shù)谋戎?。僅以廣東省為例，1995年“雷電災(zāi)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(shè)備被損壞。因雷電襲擊導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行中斷，其間接經(jīng)濟(jì)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(hù)裝置，已成為現(xiàn)代電子計算機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)中心、通訊系統(tǒng)安全運(yùn)行的必要措施。
　　一、雷電的基本理論
　　雷電入侵設(shè)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(shè)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(yán)重時會導(dǎo)致導(dǎo)線熔化，設(shè)備的元器件燒焦、炸裂。
　　(2)、感應(yīng)雷。雷擊可通過靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)的形式，在各種導(dǎo)線中感生幾千伏到幾萬伏的高電壓，感應(yīng)高電壓沿線路入侵設(shè)備。感應(yīng)雷是直擊雷的二次效應(yīng)，所以能量比直擊雷要小得多，往往設(shè)備受感應(yīng)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(jī)網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)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(shè)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(shè)備損害最為嚴(yán)重。
　　從雷電入侵設(shè)備的三種形式看，雷電入侵主要有三種途徑：
　?、匐娫淳€；
　?、谛盘柧€；
　　③接地線。
　　二、接地重要性
　　現(xiàn)代防雷工程從技術(shù)設(shè)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(yīng)雷電壓可達(dá)幾千、幾萬伏，有時可達(dá)幾十萬伏，沒有接地裝置或接地不良時，電子設(shè)備特別是電子計算機(jī)、攝像鏡頭、控制鏡頭轉(zhuǎn)換角度的電源線等電子設(shè)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(shù)中為保證各類信號的傳輸質(zhì)量，保護(hù)設(shè)備和操作人員安全的一種措施，同時也是電子工程技術(shù)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(hù)；第二個方面是信號防護(hù)。
　　1.為消防系統(tǒng)主機(jī)作三級電源的防護(hù)。
　　所謂的電源的三級防護(hù)，即為總配電房為第一級電源防護(hù)、樓層的配總開關(guān)為第二級電源防護(hù)、消防系統(tǒng)主機(jī)的電源供電為第三級電源防護(hù)。在電源附近安裝電源過電壓防護(hù)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(dá)到10歐姆以下為合格。
　  2.消防系統(tǒng)主機(jī)與其他連接設(shè)備之間的信號防護(hù)。
　　與消防主機(jī)連接的設(shè)備主要有火災(zāi)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(zāi)報警探頭往往傳輸?shù)氖悄M感應(yīng)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(shè)備上之電磁干擾或過電壓能量。具體可分為建筑物屏蔽、設(shè)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(shè)備之屏蔽應(yīng)在對電子設(shè)備耐過電壓水平調(diào)查之基礎(chǔ)上，按國際電工委員會IEC劃分之雷電防護(hù)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(jìn)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(dǎo)線或過電壓(電涌)保護(hù)器將處在需要防護(hù)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(dǎo)線、電氣裝置、電信裝置等連接，形成等電位連接網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)均壓等電位，防止需要防護(hù)空間之火災(zāi)、爆炸、生命危險和設(shè)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(hù)地、計算機(jī)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(shè)備受雷電損壞之機(jī)率越低。
　　6．防雷器的安裝
　　為抑制經(jīng)金屬導(dǎo)體線路傳導(dǎo)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(dǎo)體直接連接之部位實(shí)行等電位連接，適用器件為過電壓保護(hù)器(俗稱防雷器)