防雷設計方案概述

防雷設計方案概述 

消防系統主要有其主機、感應探測器、執行系統和對講系統四部分組成， 探測器與主機之間通過總線方式進行連接，信號通信格式多數采用RS-485的格式；執行系統依靠電磁閥動作來驅動相應機構，主機與執行系統多數采用線纜24V直接驅動。這些電子設備的耐壓水平都相當低，雷電產生的雷電電磁脈沖（LEMP）在這些電子設備上產生的感應過電壓通常都在千伏以上，足以導致消防設備工作異?；驌p壞。 
消防系統的防雷應在做好防直擊雷基礎上進行感應雷防護設計。 
防雷設計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施所在的建筑物或其上的尖端物體發生猛烈放電，雷電高電壓沿消防供給電線纜直接入侵設備。這種情況的雷電能量非常大，嚴重時會導致導線熔化，設備的和元器件燒焦、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，而用儀表測量才發現內部擊穿。這種情況表現最突出的是一些脆弱的集成器件、晶體管。 
（3）雷電電磁脈沖：在發生云地或云內放電時，強大而瞬變的電流會在周圍空間感應出巨大的電磁場，架空導線或室內的環路線路會因此而感生雷電波和過電壓，沿線路傳入室內的信息設備，從而造成損害。 
（4）操作過電壓：因帶負載而進行斷路器或者電力中負荷以及感性負荷的投入和切除，突發性的帶負載切斷電源而產生的內部過電壓，即暫態過電壓會最終以波的形式侵入電子設備，造成損害。 
（5）地電位反擊：由于建筑物避雷針接閃，在強大的雷電流通過地網入地的瞬間，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生較少，但對設備損害最為嚴重。 

2、雷電過電壓（浪涌）對消防系統設備造成損害的主要途徑：
 
（1）網絡數據線路在遠端遭受直擊雷或感應雷，沿網絡線路進入設備； 
（2）有線通信線路在遠端遭受直擊雷或感應雷，沿通信線路進入設備； 
（3）建筑物內的各種線路，通過感應雷擊電磁脈沖輻射，進入設備； 
（4）電源供電線路在遠端遭受直擊雷或感應雷擊，沿供電線路進入設備； 
（5）地電壓過高，反擊進入設備； 
（6）天線遭受直接雷擊或感應雷擊； 
（7）避雷針引下線，在避雷針接閃泄放雷電流時，產生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，同時帶來LEMP和附近地面的跨步電壓（地電位反擊）。 

防雷設計方案具體設計

1、設計依據 

①　IEC 《建筑物防雷》 
②　IEC 《雷電電磁脈沖的防護》 
③　GB 《建筑物電子信息系統防雷技術規范》 
④　GB 《建筑物防雷設計規范. 
⑤　GB 《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》 
⑥　GB 《計算機機房設計規范》 
⑦　GB 《計算機場地技術條件》 
⑧　GB/T 《建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范》 
⑨　XQ 《氣象信息系統雷擊電磁脈沖防護規范》 
⑩　《防雷減災管理辦法》 

2、防雷設計原則 

（1）應考慮環境因素、雷電活動規律、系統設備的重要性、發生雷災后果的嚴重程度，分別采取相應的防護措施。 
（2）應堅持全面規劃、綜合治理、優化設計、多重保護、技術運用、經濟合理、定期檢測、隨機維護的原則，進行綜合設計及維護。 
（3）應采用直擊雷防護、等電位連接、屏蔽、合理布線、其用接地系統和安裝電涌保護裝置等措施進行綜合防護。必須堅持預防為主，安全第一的指導方針。 
（4）應根據所在地區雷暴等級、設備放置在雷電防護區的位置不同，采用不同的防護標準。 

3、消防供電系統防護方案 

對消防系統主機應作三級電源的防護。 
（1）電源第一級防護：由于室內電源線路受太大雷擊的機會較少，對于建筑物，室內第一級電源防雷可?。ㄈ绻╇娋€路為架空敷設，則應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）； 
（2）電源第二級防護：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，保護消防系統設備的安全； 
（3）第三級電源防護：在消防主機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，將雷電波限制在消防設備真正能承受的范圍，從而保障設備不受損壞； 

4、消防系統主機及其他連接設備防雷設計 

（1）在直流消防電源配電盤的直流電源系統安裝（RESON PRDC-24C）系列的低壓電源防雷器。 
（2）在火災報警控制系統的報警主機、聯動控制盤、火警廣播、對講通信等系統的設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或城市“119”報警指揮中心之間聯網的進出線路端口安裝（RESON BT/2）的通信線路防雷器。 
（4）對進出消防廣播功放盤、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區交界進行總等電位連接后接地，在后續的雷電防護區交界處按總等電位連接的方法進行局部等電位連接，連接主體包含系統設備本身（含外露可導電部分）、PE線、機柜、機架、電氣和電子設備的外殼、直流工作地、防靜電接地、金屬屏蔽線纜外層、管道（水管、采暖和空調管道等金屬管道）、屏蔽槽、電涌保護器SPD的接地等均以最短的距離就近與這個等電位連接帶直接連接。 

    在消防機房防靜電地板下面沿墻四周分別加裝等電位銅排，規格30mm*3mm。機房內的安全保護接地，信號工作地，屏蔽接地，防靜電接地和防雷器接地等均應連接到局部等電位接地端子板上。機房內金屬設備、機柜外殼等均連接到等電位銅排上做保護接地，保護接地線用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）連接導線應平直，其長度不宜超0.5米。帶有接線端子的電源線路應采用壓接；帶有接線柱的防雷器宜采用線鼻子與接線柱連接。 
實行等電位連接的連接體為金屬連接導體，和無法直接連接時而做瞬態等電位連接的電涌保護器。 

6、防雷接地
 
現代智能建筑中越來越多的電子設備都要求必須有一個完整、可靠、有效的接地系統?；馂淖詣?/span>報警系統及聯動控制設備需要設置直流工作接地，按照《火災自動報警系統設計規范》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，但因為難以滿足間距的要求，建筑物中各種用電設備往往采用的是共用接地。接地是避雷技術非常重要的環節之一，無論是直擊雷或感應雷，最終都是把雷電流引入大地。因此，對于敏感的數據（信號）通信設備而言，沒有合理而良好的接地系統是不能可靠避雷的。因此，對接地電阻 >1Ω 的大樓地網，需按照規范要求整改，以提高機房接地系統的可靠性。根據具體情況，通過沿機房大樓建立不同形式的接地網（包括水平接地體、垂直接地體）來擴大接地網的有效面積和改善地網的結構。 　　 
基本要求如下： 　　 

（ 1 ）在大樓周圍做接地網，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 ）接地體應離機房所在主建筑物 3~5m 左右設置； 　　 
（ 3 ）水平和垂直接地體應埋入地下 0.8m 左右，垂直接地體長 2.5m ，每隔 3~5m 設置一個垂直接接地體，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 ）在地網焊接時，焊接面積應 ≥6 倍接觸點，且焊點做防腐蝕防銹處理； 　　 
（ 5 ）各地網應在地面下 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 ）土壤導電性能差時采用敷設降阻劑法，使接地電阻 ≤1Ω ； 　　 
（7 ）回填土必須是導電狀態較好的新粘土； 　　 
（ 8 ）與大樓基礎地網多點焊接，并預留接地測試點。 　　 

    以上是防雷設計方案中的一種傳統的廉價實用的接地方式，根據實際情況，接地網材料也可以選用新型技術接地裝置，如免維護電解離子接地系統、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，共用接地電阻值不應大于1Ω；采用專用接地裝置時，其接地電阻值不應大于4Ω。由S型網格的基準點（ERP）處，采用專用接地干線，其線芯截面不應小于25mm2的銅芯絕緣線，應穿硬質塑料管埋設接至本層的等電位接地端子板。采用共用接地裝置時，應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，影響消防電子設備的接地效果。接地干線應從接地板引至建筑最底層地下室的鋼筋混凝土柱基礎作共用接地點，而不能從消防控制室上直接焊接鋼筋引出。