毕业设计（论文）：火灾自动报警系统的雷电防护

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1、火灾自动报警系统的雷电防护刘晓东(南京信息工程大学电子工程系，江苏南京210044)摘要：消防火灾自动报警系统是楼宇自动化的重要组成部分，其对雷电电磁脉冲非常敏感，近年来雷电电磁脉冲损坏消防火灾自动报警系统的事例日益增多，而对消防火灾自动报警系统雷电防护的研究却甚少。本文对消防火灾自动报警系统的防雷措施进行了探讨，分析了火灾自动报警系统电源、信号电涌保护器性能参数的选择及消防控制室的屏蔽、接地问题，并介绍了具体的工程实例，提出了一些需要解决的问题。关键词：火灾自动报警系统；雷电防护；工程实例；系统阻抗1引言近年来，随着计算

2、机及自动控制技术日新月异，使得以先进的大规模集成电路为核心组件的监控、计算机等电子产品广泛应用于火灾自动报警系统中，这些电子设备普遍存在着绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点，一旦建筑物受到直接雷击或其附近区域雷击，雷电过电压、过电流和脉冲电磁场会通过电源线、通信线、控制线、金属管道和空间辐射等途径侵入建筑物内，威胁室内电子设备的正常工作和安全运行，轻则造成火灾自动报警系统出现误报警、乱报警等非正常工作状态，重则使得系统永久性损坏，严重时还可能造成人员伤亡。通过对苏州市2003年度消防系统雷击事故的调

3、查研究，发现除了设备的主、备电源受损外，报警控制板、显示屏和通讯设备都遭到不同程度的损坏，单苏州市市区消防火灾自动报警系统直接经济损失就达百万之巨，如果因为火灾自动报警系统的损坏，而影响了对火灾的报警，其后果不堪设想。从调查的结果来看，其原因是部分火灾自动报警系统的设计者对幅值高、能量大的雷电侵害缺乏有效的防护措施，而应用者对于专业的雷电防护更是知之甚少，直到事故的发生后才明白雷电防护得重要性，让本可避免雷电乘虚而入造成破坏。因此，研究解决火灾自动报警系统的雷电防护问题，是解决目前消防火灾自动报警系统的自身安全可靠的迫切需

4、要。2火灾自动报警系统概述火灾自动报警系统一般由火灾探测器、区域报警器和集中报警器组成；也可以根据工程的要求同各种灭火设施和通讯装置联动，以形成中心控制系统。即由自动报警、自动灭火、安全疏散诱导、系统过程显示、消防档案管理等组成一个完整的消防控制系统。火灾探测器是探测火灾的仪器，由于在火灾发生的阶段，将伴随产生烟雾、高温和光，这些烟、热和光可以通过探测器转变为电信号报警或使自动灭火系统启动，及时扑灭火灾。火灾报警控制器是用来接收火灾探测器发出的火警电信号，并将此火警信号转换为声、光报警信号并显示其着火部位或报警区域，以提醒

5、人们尽早采取灭火措施。火灾报警控制器可分为区域报警控制器和集中报警控制器两种：⑴区域报警控制器接收火灾探测区域的火灾探测器送来的火警信号，可以说是第一级的监控报警装置。⑵集中报警控制器用作接收各区域报警控制器发送来的火灾报警信号，还可以巡回检测9与集中报警控制器相连的各区域报警控制器，有无火警信号、故障信号，并能显示出火灾区域和部位与故障区域，并发出声、光报警信号。集中报警控制器是设置在建筑物消防中心（或消防总控制室）内的总监控设备，它的功能比区域报警控制器更全。目前广泛使用总线制火灾报警控制器，其采用了计算机技术、传输数

6、字技术和编码技术，大大提高了系统报警的可靠性，同时也减少了系统布线数量，有二总线制、三总线制和四总线制之分，一般的火灾自动报警系统框图如下所示。3火灾自动报警系统过电压入侵途径消防火灾自动报警系统由于其结构复杂，控制回路较多等特点，很容易因雷击放电和与此相关电磁感应而导致其系统的毁坏，雷电入侵耦合途径有两种方式：一种是传导耦合方式，另一种是辐射耦合方式。3.1传导耦合方式传导耦合是雷电流与电子设备之间的主要耦合途径之一，传导耦合必须在雷电流与电子设备之间存在完整的电路连接，雷电流沿着这一连接电路入侵到电子设备。传导耦合的连

7、接线路包括互连导线、电源线、信号线等，传导耦合按其耦合方式可以分为阻抗性耦合、电容性耦合和电感性耦合。3.1.1共阻抗耦合当两个电路的电流流经一个公共阻抗时，一个电路的电流在该公共阻抗形成的电压就会影响到另一个电路，这就是共阻抗耦合。⑴雷电流通过接地电阻耦合图2中避雷器接地电阻Re上的电压可达到100KV（三类），其中的一部分电压会作用到探测器及周围的物体上，这时往往会产生火花放电。此时，即使信号线没有遭到雷击，设备的信号输入端也会遭到过电压。这也说明，对于消防火灾自动报警系统的远程设备如探测器、联动控制模块应予以保护，此

8、外应将地线尽量缩短并加粗，以降低公共地线阻抗。⑵雷电流通过公共电源耦合雷电流可以通过消防火灾自动报警系统的公共直流电源输出阻抗(包括电源内阻、电源与电路间连接的公共导线阻抗)从一个控制回路耦合到另一个控制回路。如图3中电路2的电流的任何变化都会影响到电路1的电源电压。因此应尽量降低电源内阻及线路阻抗，9