火災自動報警系統雷電防護措施及注意事項

　　1 火災自動報警系統雷電防護措施

　　火災自動報警系統雷電防護工程是一個系統工程，應按照“綜合治理、層層設防”的原則，從直擊雷到感應雷進行全方面的雷電防護。

　　1.1 電源系統的防雷措施

　　結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、火災事故照明、疏散指示標志和電動的防火門窗、卷簾、閥門等消防用電為一級負載，一般應有兩個獨立電源供電，如圖 1 所示。

　　參照上圖在雷電防護設計時，按國家防雷規范和火災自動報警系統自身的特點，一般按常規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，實現電涌保護器的限制電壓能在火災自動報警系統設備耐受的范圍之內。

　　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。相關產品的技術參數要求為：在城市中雷區低壓電纜引入配電室處，應具有標稱放電電流不小于 20kA 的限壓型 SPD;地處在多雷區、強雷區應具有標稱放電電流不小于 40kA 的限壓型 SPD;當建在郊區，地處中雷區以上，應安裝標稱放電電流大于 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、消防通訊設備、應急廣播等裝置的 UPS 電源前端加裝三級 SPD。標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

　　對于直流供電系統的電源 SPD，其標稱放電電流不小于 5kA，動作電壓不應小于 1.5 倍直流系統額定電壓。

　　1.1.5 安裝電涌保護器需注意的問題

　　⑴火災自動報警系統的主電源保護開關不應采用漏電保護器， 控制器的電源引入線應直接與消防電源連接，嚴禁使用電源插頭，因此在控制器前端不應使用電源插座型避雷器。

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

　　1.2 信號系統的防雷措施

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

　　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到控制器供其決策， GST108 型控制器其探測回路技術參數為：

　　輸出電壓：總線24V，允許范圍： 20V～28V;靜態電流：2.4mA;報警電阻范圍： 150Ω—470Ω;所以 SPD 的最大持續工作電壓應大于 28V 的 20%以上，標稱放電電流大于 3kA，在測試波形為 6kV/3kA( 8/20us)下，限制電壓最優應低于 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 聯動控制線路的防護

　　聯動控制線是將控制系統發出的控制信號傳遞給輸出控制模塊， 從而控制消防設備的啟動或停止，同時向消防控制中心傳送消防滅火設備動作與否的回答信號。由于消防控制總線較長，易感應雷電過電壓;另外受控繼電器的狀態翻轉或瞬態跳動也易產生過電壓，因此輸出控制模塊應予以保護。 SPD 參數的選擇應根據具體的控制模塊技術參數而定， GST108 型控制器其觸點輸出容量 1A，電壓 DC24V，那么 SPD 的最大持續工作電壓值可選 30V，最大持續工作電流應大于 1A，插損應小于 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裝設 SPD。GST-TS-Z01A 型消防電話主機技術參數為：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 最大持續工作電壓大于 30V，最大持續工作電流大于 0.3A，標稱放電電流大于 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報警控制器以表明切換成功。 模塊在總線制消防廣播系統中的應用方法如圖3所示。

　　由于廣播音箱暴露于LPZ0B區并且背景廣播和消防廣播線都較長容易感應雷電過電壓，所以應在編碼廣播切換模塊處和廣播設備主機處裝設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的最大持續工作電壓值取180V， SPD標稱放電電流大于1.5kA( 8/20us)，插入損耗小于0. 5dB 。

　　1.2.5計算機、通訊端口SPD參數的選擇

　　接口形式RS232，網絡標稱電壓12V，標稱放電電流500A，限制電壓18V，插損<0.2dB。

　　接口型式RS485，網絡標稱電壓6V，標稱放電電流500A，限制電壓9V， 插損<0.2dB。

　　1.3 屏蔽

　　火災自動報警系統的電子設備中大量采用半導體器件和集成電路， 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出暫態過電壓波，也可以直接輻射到這些元器件上，使電子設備工作失靈或損壞。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，電子設備常用的屏蔽體有屏蔽室的外部金屬網、設備的金屬外殼和電纜的金屬護套等。

　　1.3.1外部屏蔽

　　對于消防系統的心臟——消防控制室一般應設在高層建筑物的低層中心部位， 應首先利用建筑中的結構鋼筋與金屬門窗框初步構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并與門窗框實施有效的電氣　連接，這樣就成為一個完整的屏蔽籠，構成對電磁脈沖輻射的初級屏蔽，如圖4所示。

　　1.3.2設備屏蔽

　　消防控制室內對電磁脈沖敏感的電子設備都應采用金屬外殼加以屏蔽起來，在各個設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備的屏蔽體具有良好的電氣連接，使它們構成一個完整的屏蔽體系，再將消防控制室內電子設備金屬外殼用最短導線與等電位連接帶連接。

　　1.3.3 電源線和信號線屏蔽

　　火災自動報警系統的電源線和消防聯動控制、 自動滅火控制、 通訊、 及應急廣播等信號線路在阻燃的要求上還應采用金屬屏蔽層電纜或穿鐵管、 槽加以屏蔽，并宜敷設在非燃燒體結構內。

　　1.4 接地

　　火災自動報警系統的接地電阻應符合下列要求： 采用共用接地裝置時， 接地電阻不應大于 1Ω;采用專用接地裝置時，接地電阻不應大于 4Ω。同時，系統應設置專用接地干線由消防控制室接地端子板引至接地極。

　　將火災自動報警系統的電子設備與防雷接地共用一個接地系統是比較容易實現的， 不過將電子設備與防雷接地共地，雜散電流可通過電路的耦合對電子設備形成干擾。有些消防產品生產廠商要求電子設備與防雷接地分開， 采用許多復雜的隔離和絕緣措施將電子設備的接地線引出到 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連接。 當建筑物遭受雷擊時，其地電位抬高導致瞬間等電位連接器放電，從而使電子設備與建筑物接地網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。