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消防系统防雷设计方案
作者：www.yifengfl.com
一、概述
雷电灾害是世界上十大严重自然灾害之一，我国雷电灾害频发，对国民经济发展、社会和谐稳定，尤其是对人民生命财产安全构成了严重威胁。我国每年因雷电造成人员伤亡达三四千人，财产损失约50～100亿元人民。
消防系统主要有其主机、感应探测器、执行系统和对讲系统四部分组成， 探测器与主机之间通过总线方式进行连接，信号通信格式多数采用RS-485的格式；执行系统依靠电磁阀动作来驱动相应机构，主机与执行系统多数采用线缆24V直接驱动。这些电子设备的耐压水平都相当低，雷电产生的雷电电磁脉冲（LEMP）在这些电子设备上产生的感应过电压通常都在千伏以上，足以导致消防设备工作异常或损坏。
消防系统的防雷应在做好防直击雷基础上进行感应雷防护设计。
二、雷电入侵途径分析
1、雷击造成危害的五种途径：
（1）直击雷：带电雷云直接对消防设施所在的建筑物或其上的尖端物体发生猛烈放电，雷电高电压沿消防供给电线缆直接入侵设备。这种情况的雷电能量非常大，严重时会导致导线熔化，设备的和元器件烧焦、炸裂。
（2）感应雷。雷击可通过静电感应和电磁感应的形式，在各种导线中感生几千伏到几万伏的高电压，感应高电压沿线路入侵设备。感应雷是直击雷的二次效应，所以能量比直击雷要小得多，往往设备受感应雷袭击后，其元器件外观无明显损坏痕迹，而用仪表测量才发现内部击穿。这种情况表现最突出的是一些脆弱的集成器件、晶体管。
（3）雷电电磁脉冲：在发生云地或云内放电时，强大而瞬变的电流会在周围空间感应出巨大的电磁场，架空导线或室内的环路线路会因此而感生雷电波和过电压，沿线路传入室内的信息设备，从而造成损害。
（4）操作过电压：因带负载而进行断路器或者电力中负荷以及感性负荷的投入和切除，突发性的带负载切断电源而产生的内部过电压，即暂态过电压会最终以波的形式侵入电子设备，造成损害。
（5）地电位反击：由于建筑物避雷针接闪，在强大的雷电流通过地网入地的瞬间，引起建筑物附近地电位急剧变化，通过各种分立接地线引入高电位，对设备造成反击而损坏。这种情况相对前两种雷击发生较少，但对设备损害最为严重。
2、雷电过电压（浪涌）对消防系统设备造成损害的主要途径：
（1）网络数据线路在远端遭受直击雷或感应雷，沿网络线路进入设备；
（2）有线通信线路在远端遭受直击雷或感应雷，沿通信线路进入设备；
（3）建筑物内的各种线路，通过感应雷击电磁脉冲辐射，进入设备；
（4）电源供电线路在远端遭受直击雷或感应雷击，沿供电线路进入设备；
（5）地电压过高，反击进入设备；
（6）天线遭受直接雷击或感应雷击；
（7）避雷针引下线，在避雷针接闪泄放雷电流时，产生LEMP电磁脉冲辐射；
（8）临近建筑物或附近地面、树木等遭受雷击，同时带来LEMP和附近地面的跨步电压（地电位反击）。
三、方案设计
1、设计依据
IEC61024《建筑物防雷》
IEC61312《雷电电磁脉冲的防护》
GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》
GB50174-93《计算机机房设计规范》
GB2887-89《计算机场地技术条件》
GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》
XQ3-2000《气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范》
《防雷减灾管理办法》
2、防雷设计原则
（1）应考虑环境因素、雷电活动规律、系统设备的重要性、发生雷灾后果的严重程度，分别采取相应的防护措施。
（2）应坚持全面规划、综合治理、优化设计、多重保护、技术运用、经济合理、定期检测、随机维护的原则，进行综合设计及维护。
（3）应采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、其用接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。必须坚持预防为主，安全第一的指导方针。
（4）应根据所在地区雷暴等级、设备放置在雷电防护区的位置不同，采用不同的防护标准。
3、消防供电系统防护方案
对消防系统主机应作三级电源的防护。
（1）电源第一级防护：由于室内电源线路受太大雷击的机会较少，对于建筑物，室内第一级电源防雷可省（如果供电线路为架空敷设，则应考虑在总配电箱前端安大通流容量的防雷器，如选用翌丰品牌YF-X380B120，作为第一级防护）；
（2）电源第二级防护：在消防控制中心所在楼层的总配电箱安装箱式三相电源防雷器，型号：YF-X380B40，作为电源第二级防护，保护消防系统设备的安全；
（3）第三级电源防护：在消防主机所在的电源配电箱处安装箱式单相电源防雷器，型号为YF-X220C20，作为电源第三级防护，将雷电波限制在消防设备真正能承受的范围，从而保障设备不受损坏；
电源系统三级防护示意图
 4、消防系统主机及其他连接设备防雷设计
（1）在直流消防电源配电盘的直流电源系统安装翌丰YF-M24系列的低压电源防雷器。
（2）在火灾报警控制系统的报警主机、联动控制盘、火警广播、对讲通信等系统的设备前端的信号传输线路安装翌丰YF-XH系列的信号防雷器。
（3）消防控制室与本地区或城市“119”报警指挥中心之间联网的进出线路端口安装翌丰YF-DH系列的通信线路防雷器。
（4）对进出消防广播功放盘、背景音乐功放盘的信号线路安装翌丰YF-XH/AU音频信号防雷器。
5、屏蔽与等电位连接
在建筑物入口处，即LPZ0B与LPZ1区交界进行总等电位连接后接地，在后续的雷电防护区交界处按总等电位连接的方法进行局部等电位连接，连接主体包含系统设备本身（含外露可导电部分）、PE线、机柜、机架、电气和电子设备的外壳、直流工作地、防静电接地、金属屏蔽线缆外层、管道（水管、采暖和空调管道等金属管道）、屏蔽槽、电涌保护器SPD的接地等均以最短的距离就近与这个等电位连接带直接连接。
在消防机房防静电地板下面沿墙四周分别加装等电位铜排，规格30mm*3mm。机房内的安全保护接地，信号工作地，屏蔽接地，防静电接地和防雷器接地等均应连接到局部等电位接地端子板上。机房内金属设备、机柜外壳等均连接到等电位铜排上做保护接地，保护接地线用6mm2多股绝缘铜地线。防静电地板支架与等电位铜排的接地采用软铜带。等电位铜排与层接地端子的连接，采用不小于35mm2多股绝缘铜地线。
各级防雷器（SPD）连接导线应平直，其长度不宜超0.5米。带有接线端子的电源线路应采用压接；带有接线柱的防雷器宜采用线鼻子与接线柱连接。
实行等电位连接的连接体为金属连接导体，和无法直接连接时而做瞬态等电位连接的电涌保护器。
6、防雷接地
现代智能建筑中越来越多的电子设备都要求必须有一个完整、可靠、有效的接地系统。
火灾自动报警系统及联动控制设备需要设置直流工作接地，按照《火灾自动报警系统设计规范》的要求，可采用专用接地或共用接地装置，一般尽量采用专用接地为好，但因为难以满足间距的要求，建筑物中各种用电设备往往采用的是共用接地。
采用共用接地装置时，共用接地电阻值不应大于1Ω；采用专用接地装置时，其接地电阻值不应大于4Ω。
由S型网格的基准点（ERP）处，采用专用接地干线，其线芯截面不应小于25mm2的铜芯绝缘线，应穿硬质塑料管埋设接至本层的等电位接地端子板。采用共用接地装置时，应注意接地干线的引入段不能采用扁钢或裸铜排等，以避免接地干线与防雷接地、钢筋混凝土墙等直接接触，影响消防电子设备的接地效果。接地干线应从接地板引至建筑最底层地下室的钢筋混凝土柱基础作共用接地点，而不能从消防控制室上直接焊接钢筋引出。
四、防雷设备清单
五、防雷示意图：(略)
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