火災(zāi)自動報警系統(tǒng)雷電防護措施及注意事項

　　1 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)雷電防護措施

　　火災(zāi)自動報警系統(tǒng)雷電防護工程是一個系統(tǒng)工程，應(yīng)按照“綜合治理、層層設(shè)防”的原則，從直擊雷到感應(yīng)雷進行全方面的雷電防護。

　　1.1 電源系統(tǒng)的防雷措施

　　結(jié)合消防的供配電要求，屬于一類防火建筑的消防控制室、水泵、電梯、防排煙措施、自動報警、自動滅火裝置、火災(zāi)事故照明、疏散指示標(biāo)志和電動的防火門窗、卷簾、閥門等消防用電為一級負載，一般應(yīng)有兩個獨立電源供電，如圖 1 所示。

　　參照上圖在雷電防護設(shè)計時，按國家防雷規(guī)范和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)自身的特點，一般按常規(guī)電涌保護器需要采取三級防護措施，才能達到多級分流，逐級降壓的目的，實現(xiàn)電涌保護器的限制電壓能在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)備耐受的范圍之內(nèi)。

　　1.1.1 交流電源第一級的防護

　　變壓器后端到樓宇總配電室加電源 SPD 作一級防護。相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)要求為：在城市中雷區(qū)低壓電纜引入配電室處，應(yīng)具有標(biāo)稱放電電流不小于 20kA 的限壓型 SPD;地處在多雷區(qū)、強雷區(qū)應(yīng)具有標(biāo)稱放電電流不小于 40kA 的限壓型 SPD;當(dāng)建在郊區(qū)，地處中雷區(qū)以上，應(yīng)安裝標(biāo)稱放電電流大于 60kA 的限壓型 SPD;限制電壓小于 4.0kV。

　　1.1.2 交流電源第二級的防護

　　樓宇總配電室至消防水泵、控制室、電梯、照明等配電盤作二級防護措施。 SPD 標(biāo)稱放電電流取值不小于 20kA( 8/20us)，限制電壓小于 2.5kV。

　　1.1.3 交流電源第三級的防護

　　重要的精密設(shè)備如消防控制室的控制器和顯示器、計算機主機、消防通訊設(shè)備、應(yīng)急廣播等裝置的 UPS 電源前端加裝三級 SPD。標(biāo)稱放電電流取值不小于 10kA( 8/20us)，限制電壓小于 1.0kV。

　　1.1.4 直流電源的防護

　　對于直流供電系統(tǒng)的電源 SPD，其標(biāo)稱放電電流不小于 5kA，動作電壓不應(yīng)小于 1.5 倍直流系統(tǒng)額定電壓。

　　1.1.5 安裝電涌保護器需注意的問題

　?、呕馂?zāi)自動報警系統(tǒng)的主電源保護開關(guān)不應(yīng)采用漏電保護器， 控制器的電源引入線應(yīng)直接與消防電源連接，嚴(yán)禁使用電源插頭，因此在控制器前端不應(yīng)使用電源插座型避雷器。

　　⑵在雙電源供電系統(tǒng)及備用柴油發(fā)電機組和其它應(yīng)急電源，為了保證系統(tǒng)供電可靠性及雷電、投切過電壓對電子設(shè)備的損壞，都應(yīng)按上述原則裝設(shè) SPD 予以保護。

　　1.2 信號系統(tǒng)的防雷措施

　　火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的信號線路主要有報警線、通訊線、廣播總線、電話總線、及聯(lián)動控制線，為了防止雷電電磁脈沖從信號線路侵入系統(tǒng)， 必須在線路上加裝 SPD 予以保護。下面以海灣安全技術(shù)有限公司的產(chǎn)品為例，就 SPD 性能參數(shù)的選擇進行分析。

　　1.2.1 報警線路的防護

　　報警線路主要是將探測器感測到的信號傳輸?shù)娇刂破鞴┢錄Q策， GST108 型控制器其探測回路技術(shù)參數(shù)為：

　　輸出電壓：總線24V，允許范圍： 20V～28V;靜態(tài)電流：2.4mA;報警電阻范圍： 150Ω—470Ω;所以 SPD 的最大持續(xù)工作電壓應(yīng)大于 28V 的 20%以上，標(biāo)稱放電電流大于 3kA，在測試波形為 6kV/3kA( 8/20us)下，限制電壓最優(yōu)應(yīng)低于 2.5 倍正常工作電壓，還要考慮接入電阻插損的要求。

　　1.2.2 聯(lián)動控制線路的防護

　　聯(lián)動控制線是將控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號傳遞給輸出控制模塊， 從而控制消防設(shè)備的啟動或停止，同時向消防控制中心傳送消防滅火設(shè)備動作與否的回答信號。由于消防控制總線較長，易感應(yīng)雷電過電壓;另外受控繼電器的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)或瞬態(tài)跳動也易產(chǎn)生過電壓，因此輸出控制模塊應(yīng)予以保護。 SPD 參數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)具體的控制模塊技術(shù)參數(shù)而定， GST108 型控制器其觸點輸出容量 1A，電壓 DC24V，那么 SPD 的最大持續(xù)工作電壓值可選 30V，最大持續(xù)工作電流應(yīng)大于 1A，插損應(yīng)小于 0.5dB。

　　1.2.3 消防電話總線的防護

　　消防電話的主機屬于精密電子產(chǎn)品，并在電梯機房、水泵房、配電房、電梯門口等重要的地方安裝固定式分機，并在每一樓層安裝一個或多個電話插座，其接線示意圖如圖 2 所示，為了保護電話主機，在電話主機輸入端應(yīng)裝設(shè) SPD。GST-TS-Z01A 型消防電話主機技術(shù)參數(shù)為：工作電壓DC24V ，允許范圍 DC20V~DC28V;饋電輸出總線電壓 DC24V;最大輸出電流 0.25A 等。選擇SPD 最大持續(xù)工作電壓大于 30V，最大持續(xù)工作電流大于 0.3A，標(biāo)稱放電電流大于 500A，限制電壓小于 60V 及插損小于 0.5dB。

　　1.2.4 消防廣播線路的防護

　　以海灣安全技術(shù)有限公司LD-8305 編碼廣播切換模塊為例，其用于總線制消防廣播系統(tǒng)中正常廣播和消防廣播間的切換。模塊對兩路同時切換，可接收外來回答信號，也可在換到消防廣播后進行自回答并將切換信息傳回火災(zāi)報警控制器以表明切換成功。 模塊在總線制消防廣播系統(tǒng)中的應(yīng)用方法如圖3所示。

　　由于廣播音箱暴露于LPZ0B區(qū)并且背景廣播和消防廣播線都較長容易感應(yīng)雷電過電壓，所以應(yīng)在編碼廣播切換模塊處和廣播設(shè)備主機處裝設(shè)SPD予以保護，對LD-8305模塊來說，其廣播音箱的輸入信號為120V定壓輸入，那么SPD的最大持續(xù)工作電壓值取180V， SPD標(biāo)稱放電電流大于1.5kA( 8/20us)，插入損耗小于0. 5dB 。

　　1.2.5計算機、通訊端口SPD參數(shù)的選擇

　　接口形式RS232，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)稱電壓12V，標(biāo)稱放電電流500A，限制電壓18V，插損<0.2dB。

　　接口型式RS485，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)稱電壓6V，標(biāo)稱放電電流500A，限制電壓9V， 插損<0.2dB。

　　1.3 屏蔽

　　火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的電子設(shè)備中大量采用半導(dǎo)體器件和集成電路， 這些電子和微電子元器件是十分脆弱的。雷電電磁脈沖可以在電源或信號線上感應(yīng)出暫態(tài)過電壓波，也可以直接輻射到這些元器件上，使電子設(shè)備工作失靈或損壞。利用屏蔽體來衰減電磁脈沖的能量傳播是一種有效的防護措施，電子設(shè)備常用的屏蔽體有屏蔽室的外部金屬網(wǎng)、設(shè)備的金屬外殼和電纜的金屬護套等。

　　1.3.1外部屏蔽

　　對于消防系統(tǒng)的心臟——消防控制室一般應(yīng)設(shè)在高層建筑物的低層中心部位， 應(yīng)首先利用建筑中的結(jié)構(gòu)鋼筋與金屬門窗框初步構(gòu)成一個帶門窗開口的屏蔽籠，另外在門窗上分別加裝金屬網(wǎng)并與門窗框?qū)嵤┯行У碾姎狻∵B接，這樣就成為一個完整的屏蔽籠，構(gòu)成對電磁脈沖輻射的初級屏蔽，如圖4所示。

　　1.3.2設(shè)備屏蔽

　　消防控制室內(nèi)對電磁脈沖敏感的電子設(shè)備都應(yīng)采用金屬外殼加以屏蔽起來，在各個設(shè)備之間的信號連線要采用屏蔽電纜,或采用穿金屬管進行屏蔽， 信號電纜的屏蔽層與設(shè)備的屏蔽體具有良好的電氣連接，使它們構(gòu)成一個完整的屏蔽體系，再將消防控制室內(nèi)電子設(shè)備金屬外殼用最短導(dǎo)線與等電位連接帶連接。

　　1.3.3 電源線和信號線屏蔽

　　火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的電源線和消防聯(lián)動控制、 自動滅火控制、 通訊、 及應(yīng)急廣播等信號線路在阻燃的要求上還應(yīng)采用金屬屏蔽層電纜或穿鐵管、 槽加以屏蔽，并宜敷設(shè)在非燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)。

　　1.4 接地

　　火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)符合下列要求： 采用共用接地裝置時， 接地電阻不應(yīng)大于 1Ω;采用專用接地裝置時，接地電阻不應(yīng)大于 4Ω。同時，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置專用接地干線由消防控制室接地端子板引至接地極。

　　將火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的電子設(shè)備與防雷接地共用一個接地系統(tǒng)是比較容易實現(xiàn)的， 不過將電子設(shè)備與防雷接地共地，雜散電流可通過電路的耦合對電子設(shè)備形成干擾。有些消防產(chǎn)品生產(chǎn)廠商要求電子設(shè)備與防雷接地分開， 采用許多復(fù)雜的隔離和絕緣措施將電子設(shè)備的接地線引出到 20m 以外的地方單獨接地。然而由于城市建筑物的不斷擴建，在施工中很難做到分開接地。為此，力安科技認為可以在電子設(shè)備單獨接地的地線處用瞬間等電位連接器與建筑物的總接地網(wǎng)連接。 當(dāng)建筑物遭受雷擊時，其地電位抬高導(dǎo)致瞬間等電位連接器放電，從而使電子設(shè)備與建筑物接地網(wǎng)達到大致相等的電位水平;在正常情況下，瞬間等電位連接器將兩個接地分開，有利于抗干擾。