防雷設(shè)計(jì)方案概述

防雷設(shè)計(jì)方案概述 

消防系統(tǒng)主要有其主機(jī)、感應(yīng)探測器、執(zhí)行系統(tǒng)和對講系統(tǒng)四部分組成， 探測器與主機(jī)之間通過總線方式進(jìn)行連接，信號通信格式多數(shù)采用RS-485的格式；執(zhí)行系統(tǒng)依靠電磁閥動作來驅(qū)動相應(yīng)機(jī)構(gòu)，主機(jī)與執(zhí)行系統(tǒng)多數(shù)采用線纜24V直接驅(qū)動。這些電子設(shè)備的耐壓水平都相當(dāng)?shù)?，雷電產(chǎn)生的雷電電磁脈沖（LEMP）在這些電子設(shè)備上產(chǎn)生的感應(yīng)過電壓通常都在千伏以上，足以導(dǎo)致消防設(shè)備工作異?；驌p壞。 
消防系統(tǒng)的防雷應(yīng)在做好防直擊雷基礎(chǔ)上進(jìn)行感應(yīng)雷防護(hù)設(shè)計(jì)。 
防雷設(shè)計(jì)方案雷電入侵途徑分析

1、雷擊造成危害的五種途徑： 

（1）直擊雷：帶電雷云直接對消防設(shè)施所在的建筑物或其上的尖端物體發(fā)生猛烈放電，雷電高電壓沿消防供給電線纜直接入侵設(shè)備。這種情況的雷電能量非常大，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致導(dǎo)線熔化，設(shè)備的和元器件燒焦、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。 
（3）雷電電磁脈沖：在發(fā)生云地或云內(nèi)放電時(shí)，強(qiáng)大而瞬變的電流會在周圍空間感應(yīng)出巨大的電磁場，架空導(dǎo)線或室內(nèi)的環(huán)路線路會因此而感生雷電波和過電壓，沿線路傳入室內(nèi)的信息設(shè)備，從而造成損害。 
（4）操作過電壓：因帶負(fù)載而進(jìn)行斷路器或者電力中負(fù)荷以及感性負(fù)荷的投入和切除，突發(fā)性的帶負(fù)載切斷電源而產(chǎn)生的內(nèi)部過電壓，即暫態(tài)過電壓會最終以波的形式侵入電子設(shè)備，造成損害。 
（5）地電位反擊：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。 

2、雷電過電壓（浪涌）對消防系統(tǒng)設(shè)備造成損害的主要途徑：
 
（1）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線路在遠(yuǎn)端遭受直擊雷或感應(yīng)雷，沿網(wǎng)絡(luò)線路進(jìn)入設(shè)備； 
（2）有線通信線路在遠(yuǎn)端遭受直擊雷或感應(yīng)雷，沿通信線路進(jìn)入設(shè)備； 
（3）建筑物內(nèi)的各種線路，通過感應(yīng)雷擊電磁脈沖輻射，進(jìn)入設(shè)備； 
（4）電源供電線路在遠(yuǎn)端遭受直擊雷或感應(yīng)雷擊，沿供電線路進(jìn)入設(shè)備； 
（5）地電壓過高，反擊進(jìn)入設(shè)備； 
（6）天線遭受直接雷擊或感應(yīng)雷擊； 
（7）避雷針引下線，在避雷針接閃泄放雷電流時(shí)，產(chǎn)生LEMP電磁脈沖輻射； 
（8）臨近建筑物或附近地面、樹木等遭受雷擊，同時(shí)帶來LEMP和附近地面的跨步電壓（地電位反擊）。 

防雷設(shè)計(jì)方案具體設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)依據(jù) 

①　IEC 《建筑物防雷》 
②　IEC 《雷電電磁脈沖的防護(hù)》 
③　GB 《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》 
④　GB 《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范. 
⑤　GB 《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》 
⑥　GB 《計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》 
⑦　GB 《計(jì)算機(jī)場地技術(shù)條件》 
⑧　GB/T 《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 
⑨　XQ 《氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)規(guī)范》 
⑩　《防雷減災(zāi)管理辦法》 

2、防雷設(shè)計(jì)原則 

（1）應(yīng)考慮環(huán)境因素、雷電活動規(guī)律、系統(tǒng)設(shè)備的重要性、發(fā)生雷災(zāi)后果的嚴(yán)重程度，分別采取相應(yīng)的防護(hù)措施。 
（2）應(yīng)堅(jiān)持全面規(guī)劃、綜合治理、優(yōu)化設(shè)計(jì)、多重保護(hù)、技術(shù)運(yùn)用、經(jīng)濟(jì)合理、定期檢測、隨機(jī)維護(hù)的原則，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)及維護(hù)。 
（3）應(yīng)采用直擊雷防護(hù)、等電位連接、屏蔽、合理布線、其用接地系統(tǒng)和安裝電涌保護(hù)裝置等措施進(jìn)行綜合防護(hù)。必須堅(jiān)持預(yù)防為主，安全第一的指導(dǎo)方針。 
（4）應(yīng)根據(jù)所在地區(qū)雷暴等級、設(shè)備放置在雷電防護(hù)區(qū)的位置不同，采用不同的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。 

3、消防供電系統(tǒng)防護(hù)方案 

對消防系統(tǒng)主機(jī)應(yīng)作三級電源的防護(hù)。 
（1）電源第一級防護(hù)：由于室內(nèi)電源線路受太大雷擊的機(jī)會較少，對于建筑物，室內(nèi)第一級電源防雷可?。ㄈ绻╇娋€路為架空敷設(shè)，則應(yīng)考慮在總配電箱前端安裝大通流容量（80KA~100KA）的防雷器，如選用（雷晟RESON ZS150E-400或ZSPD TT80K B/4），作為第一級防護(hù)）； 
（2）電源第二級防護(hù)：在消防控制中心所在樓層的總配電箱安裝箱式三相電源防雷器，型號：（ZS150E-300或ZSPD TT60K B/4），作為電源第二級防護(hù)，保護(hù)消防系統(tǒng)設(shè)備的安全； 
（3）第三級電源防護(hù)：在消防主機(jī)所在的電源配電箱處安裝箱式單相電源防雷器，型號為（ZSPD TT20K C/2），作為電源第三級防護(hù)，將雷電波限制在消防設(shè)備真正能承受的范圍，從而保障設(shè)備不受損壞； 

4、消防系統(tǒng)主機(jī)及其他連接設(shè)備防雷設(shè)計(jì) 

（1）在直流消防電源配電盤的直流電源系統(tǒng)安裝（RESON PRDC-24C）系列的低壓電源防雷器。 
（2）在火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的報(bào)警主機(jī)、聯(lián)動控制盤、火警廣播、對講通信等系統(tǒng)的設(shè)備前端的信號傳輸線路安裝（DB-RS485/422）系列的信號防雷器。 
（3）消防控制室與本地區(qū)或城市“119”報(bào)警指揮中心之間聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)出線路端口安裝（RESON BT/2）的通信線路防雷器。 
（4）對進(jìn)出消防廣播功放盤、背景音樂功放盤的信號線路安裝翌豐（RESON RJ11-TELE/2）音頻信號防雷器。 

5、屏蔽與等電位連接 

    在建筑物入口處，即LPZ0B與LPZ1區(qū)交界進(jìn)行總等電位連接后接地，在后續(xù)的雷電防護(hù)區(qū)交界處按總等電位連接的方法進(jìn)行局部等電位連接，連接主體包含系統(tǒng)設(shè)備本身（含外露可導(dǎo)電部分）、PE線、機(jī)柜、機(jī)架、電氣和電子設(shè)備的外殼、直流工作地、防靜電接地、金屬屏蔽線纜外層、管道（水管、采暖和空調(diào)管道等金屬管道）、屏蔽槽、電涌保護(hù)器SPD的接地等均以最短的距離就近與這個(gè)等電位連接帶直接連接。 

    在消防機(jī)房防靜電地板下面沿墻四周分別加裝等電位銅排，規(guī)格30mm*3mm。機(jī)房內(nèi)的安全保護(hù)接地，信號工作地，屏蔽接地，防靜電接地和防雷器接地等均應(yīng)連接到局部等電位接地端子板上。機(jī)房內(nèi)金屬設(shè)備、機(jī)柜外殼等均連接到等電位銅排上做保護(hù)接地，保護(hù)接地線用6mm2多股絕緣銅地線。防靜電地板支架與等電位銅排的接地采用軟銅帶。等電位銅排與層接地端子的連接，采用不小于35mm2多股絕緣銅地線。
 
    各級防雷器（SPD）連接導(dǎo)線應(yīng)平直，其長度不宜超0.5米。帶有接線端子的電源線路應(yīng)采用壓接；帶有接線柱的防雷器宜采用線鼻子與接線柱連接。 
實(shí)行等電位連接的連接體為金屬連接導(dǎo)體，和無法直接連接時(shí)而做瞬態(tài)等電位連接的電涌保護(hù)器。 

6、防雷接地
 
現(xiàn)代智能建筑中越來越多的電子設(shè)備都要求必須有一個(gè)完整、可靠、有效的接地系統(tǒng)?；馂?zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)及聯(lián)動控制設(shè)備需要設(shè)置直流工作接地，按照《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，可采用專用接地或共用接地裝置，一般盡量采用專用接地為好，但因?yàn)殡y以滿足間距的要求，建筑物中各種用電設(shè)備往往采用的是共用接地。接地是避雷技術(shù)非常重要的環(huán)節(jié)之一，無論是直擊雷或感應(yīng)雷，最終都是把雷電流引入大地。因此，對于敏感的數(shù)據(jù)（信號）通信設(shè)備而言，沒有合理而良好的接地系統(tǒng)是不能可靠避雷的。因此，對接地電阻 >1Ω 的大樓地網(wǎng)，需按照規(guī)范要求整改，以提高機(jī)房接地系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)具體情況，通過沿機(jī)房大樓建立不同形式的接地網(wǎng)（包括水平接地體、垂直接地體）來擴(kuò)大接地網(wǎng)的有效面積和改善地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。 　　 
基本要求如下： 　　 

（ 1 ）在大樓周圍做接地網(wǎng)，用較少的材料和較低的安裝成本，完成最有效的接地裝置； 　　 
（ 1 ）接地電阻值要求 R ≤1Ω ； 　　 
（ 2 ）接地體應(yīng)離機(jī)房所在主建筑物 3~5m 左右設(shè)置； 　　 
（ 3 ）水平和垂直接地體應(yīng)埋入地下 0.8m 左右，垂直接地體長 2.5m ，每隔 3~5m 設(shè)置一個(gè)垂直接接地體，垂直接地體采用 50×50×5mm 的熱鍍鋅角鋼，水平接地體則選 50×5mm 的熱鍍鋅扁鋼； 　　 
（ 4 ）在地網(wǎng)焊接時(shí)，焊接面積應(yīng) ≥6 倍接觸點(diǎn)，且焊點(diǎn)做防腐蝕防銹處理； 　　 
（ 5 ）各地網(wǎng)應(yīng)在地面下 0.6~0.8m 處與多根建筑立柱鋼筋焊接，并作防腐蝕、防銹處理； 　　 
（ 6 ）土壤導(dǎo)電性能差時(shí)采用敷設(shè)降阻劑法，使接地電阻 ≤1Ω ； 　　 
（7 ）回填土必須是導(dǎo)電狀態(tài)較好的新粘土； 　　 
（ 8 ）與大樓基礎(chǔ)地網(wǎng)多點(diǎn)焊接，并預(yù)留接地測試點(diǎn)。 　　 

    以上是防雷設(shè)計(jì)方案中的一種傳統(tǒng)的廉價(jià)實(shí)用的接地方式，根據(jù)實(shí)際情況，接地網(wǎng)材料也可以選用新型技術(shù)接地裝置，如免維護(hù)電解離子接地系統(tǒng)、低電阻接地模塊、長效銅包鋼接地棒等等。采用共用接地裝置時(shí)，共用接地電阻值不應(yīng)大于1Ω；采用專用接地裝置時(shí)，其接地電阻值不應(yīng)大于4Ω。由S型網(wǎng)格的基準(zhǔn)點(diǎn)（ERP）處，采用專用接地干線，其線芯截面不應(yīng)小于25mm2的銅芯絕緣線，應(yīng)穿硬質(zhì)塑料管埋設(shè)接至本層的等電位接地端子板。采用共用接地裝置時(shí)，應(yīng)注意接地干線的引入段不能采用扁鋼或裸銅排等，以避免接地干線與防雷接地、鋼筋混凝土墻等直接接觸，影響消防電子設(shè)備的接地效果。接地干線應(yīng)從接地板引至建筑最底層地下室的鋼筋混凝土柱基礎(chǔ)作共用接地點(diǎn)，而不能從消防控制室上直接焊接鋼筋引出。