浅析火灾自动报警系统的防雷设计

杨庆鸿

新疆博州公安消防支队

浅析火灾自动报警系统的防雷设计

杨庆鸿

新疆博州公安消防支队

火灾自动报警系统是为了让人们能够在尽早发现和通报火灾并及采取措施，控制和扑灭火灾。而专门设在住宅中或其他场所的自动消防设施，由于微电子技术及计算机网络技术在火灾自动报警系统中的应用，使其具有集成度高、低电压和低功耗等特性，这就使其系统对雷电过电压、电力系统操作过电压、电磁辐射、静电放电等电磁干扰非常敏感，为了确保建筑物和建筑物内火灾自动报警系统不受雷电损害或使雷电损害降到最低程度，应从整体及系统的角度进行综合防御。

火灾；系统；防雷；设计

火灾自动报警系统是为了让人们能够在尽早发现和通报火灾，并及采取措施，控制和扑灭火灾。而专门设在住宅中或其他场所的自动消防设施，是人们和火灾斗争的一种有力的工具, 主要由触发器件、火灾警报装置和火灾报警装置、以及具有其他辅助功能的装置组成。在国外，许多发达国家，如美、英、日、德、法、俄和瑞士等国，火灾自动报警设备的生产、应用比较普遍，美、英、日等国，火灾自动报警设备几乎已经普及到一般家庭中。在我国，此类报警设备的研究、应用和生产相对起步比较晚，50～60年代几乎是空白。70年代逐渐开始创建发展。进入80年代后，随着国内四化建设的发展和消防工作的加强，火灾自动报警设备的应用和生产有了巨大发展，产品种类和产量，生产厂家、以及应用单位，都不断的与日俱增

目前火灾自动报警系统在建筑中的应用越来越广泛，就该系统的特点和功能要求，火灾自动报警系统的布线、布点延伸到建筑物中的各个区域，甚至跨越不同的建筑物，使得系统防雷显得越来越重要。由于微电子技术及计算机网络技术在火灾自动报警系统中的应用，使其具有集成度高、低电压和低功耗等特性，这就使其系统对雷电过电压、电力系统操作过电压、电磁辐射、静电放电等电磁干扰非常敏感，如果防护措施不利，有时可能遭受重大损失，它可以导致数据信号发生错乱，也有可使芯片直接损坏，从而破坏系统设施；另一种可能，雷击所产生高压浪涌使系统中的一些部件逐渐劣化，使其缩短使用寿命，这种损伤会导致系统常出现难以捉摸的软故障，电路逐渐失效或性能下降，最终使系统工作不正常，不能有效的早期探测火情和及时灭火，使火灾造成人身及财产损失。

由于火灾自动报警系统防雷点多面广，为了确保建筑物和建筑物内火灾自动报警系统不受雷电损害或使雷电损害降到最低程度，应从整体及系统的角度进行综合防御，即要提供高效的接闪体、安全引导雷电流入地、完善低电阻地网、电源浪涌冲击防护、控制线与报警总线过压防护。

1 电子设备的雷电危害主要原因分析

1.1 雷电入侵的主要途径

雷电入侵的主要途径：1）源于感应雷的高电压脉冲。由雷云之间快速放电或雷云对大地放电形成的静电感应和电磁感应，可能会在电线中感生数千伏甚至更高的高压电，最终以波的形式顺着导线传入室内；2）直击雷直接击中金属导线。高压电向导线两边传播然后进入室内，高电压由瞬间的高电流产生后对人体和电子设备造成很大程度的地破坏；3）直击雷通过接地网入地入侵。直击雷通过接地网入地时在地网上可能产生数十甚至数百千伏的高电压，这些高电压通过系统的接地线、零线和电子设施的地线以波的形式传入室内，直接对电子设备造成危害。

1.2 雷电对电子设备影响

比如雷电产生的电磁波会影响通信信号，使通信质量的变差，而这种影响是短暂的，并不会对电子设备造成危害。另一种则是破坏性的，比如现代电子产品中大量运用半导体器件，ⅠC芯片也得到广泛运用，它们对电压都有比较严格的要求，如ⅠC芯片工作电压一般在2～10V，超过一定电压就会被击穿或烧毁，造成不可恢复性破坏。

2 主要的防雷方法

2.1 分流：对直击雷用接闪器引下线和接地装置或通过导电且接地良好的金属构架将雷 电流分流并引入地下, 使其尽可能不流过被保护的器件或设备。为以降低电位,避免引起反击，雷电流通道的阻抗要低, 散流要好。

2.2 均压：为均衡电位，应该把同一楼层同一部位的设备外壳、电缆外皮、金属构件（架）、管道等进行 良好的电气连接。

2.3 屏蔽：采用屏蔽电缆, 法拉第笼、各种屏蔽箱(盒) 和各种屏蔽体来阻挡侵入电子设备)的过电压能量和电磁干扰。

3 火灾自动报警系统的防雷设计

鉴于以上阐述的雷电对电子设备的危害及主要的防雷方法，为了减少雷电对火灾自动报警系统的影响，应采取各种相关措施来防止雷击事故的发生。

3.1 高层建筑应有一套完善的防雷措施，将雷电流直接导入地下泄散，对建筑物内部人员等有很好的保护作用。

3.2 对火灾自动报警系统的电源线进行防雷保护，将雷电电荷吸收。

需在电源线上采用防雷措施。 因为在雷电发生时，建筑内的防设施虽然会把雷电荷大量引入地下，但也会有较多的雷电流通过电源线进入设备而引起设备损坏。如图1所示，Q1,Q2,Q3,为防雷管，吸收雷击大量的能量，其他一部分经过电容C1，,C2进一步吸收，这样就能将雷击的影响大幅度降低，而防雷管和电容应有良好的接地措施，这种防雷措施一般应接到设备的电源输入端。

图1

3.3 信号线的防雷措施。如图2，Q1,Q2,Q3,为防雷管，R1,R2的选取可根据信号线的输入阻抗来选择，不能太大，对于有比较大阻抗的导线来说，也可不用。

3.4 设备内的防雷措施

以上两种措施均可以实施于设备内部，亦可以使用防浪涌电容，TVS二极管，压敏电阻，放电管等措施，这些电阻应尽可能地安置在外地路的输入点，保证良好的接地，如图2所示。

图2

结语

雷电是自然现象，会对电子设备产生影响，影响严重的话会直接永久性破坏电子设备。本文通过介绍雷电对电子设备危害来分析火灾自动报警系统的防雷设计，但各种防护措施并不能够完全消除雷电对电子设备的危害。

[1]GB 50116-98，火灾自动报警系统设计规范

[2]GB50343-2004，建筑物电子信息系统防雷技术规范

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.12.101