佛山市富兰防雷研究所有限公司南海分所广东佛山南海528208
摘要：文章从实践出发,从防雷的基础理论对雷电的产生、危害和防范作了深刻的论述,以成功的经验为消防报警系统防雷制定切实可行的方案。本文分（一）、（二）两部分
关键词：消防报警系统
前面在消防报警系统防雷统一解决方案（一）要有完善的防感应雷措施中讲到,消防报警系统要在完善防直击雷设施的基础上,要有完善的防感应雷措施。下面,我们着重探讨防避雷电反击和引入高电位的措施.
一、雷电的反击的破坏作用
雷电反击通常是指接受直击雷的金属体（包括接闪器、接地引线和接地体），在接闪瞬间与大地间存在很高的电压U，这电压对与大地连接的其他金属物品发生闪击（又叫闪络）的现象称为反击。此外，当雷击到树上的高电压与它附近的房屋、金属物品之间也会发生反击。对于一般只有几十米的单根接闪器引下线上电压U可按下式计算：
式中：i——雷电流，kA；
——接地装置冲击电阻，Ω；
——单位长度电感，约1.55μH/m；
l——引下线的长度，m；
di/dt——雷电流陡度，kA/μs。
由式（1）可知，全部电压U由两部分组成，一部分是雷电流瞬时值的电阻压降，另一部分是雷电流在电感上的压降，它与雷电流的陡度有关。我们知道，雷电流和雷电流波形的陡度是不同的，它们作用于空气间隙的击穿强度也不同。
对于电阻压降，空气击穿强度约为500～600kV/m，而对电感压降则为前者的两倍，约1000～1200kV/m。沿木材、砖石等非金属材料的沿面闪络强度为上述两种电压强度的1/2，即分别为250kV/m和500kV/m。
为了防止反击的发生，一般应使防雷装置与建筑物金属体间隔一定距离，使它们之间间隙的闪络电压大于反击电压。即：
式（2）中：E——介质闪络强度，kV/m
S——绝缘间隙距离，m
这就是通常所说的雷电高压反击。
二、雷电引入高电位的破坏作用
雷电引入高电位是指直击雷或感应雷从输电线、通信电缆无线电天线等金属的引入建筑物内，发生闪击而造成的雷击事故。这种事故的发生率很高，而且往往事故又严重。
直击雷电压低则几百万V，高则几千万V，甚至更高,即使感应雷往往也有几万V,高则几十万V,雷击电流往往是几十KV,甚至几百KV.它确实会产生很大破坏力。然而雷电流的波头（由零至幅值）一般只有几微秒,波尾也只有几十微秒,由此可知,它只是一个短暂的随机波。由付里叶变换可知,它包含丰富的高次谐波。高电位沿导线输入是用电设备被雷击的原因,高电位输入造成的雷击事故,占雷击事故的大多数,所以消防报警系统凡是有用电装置的地方,都必需对高电位输入加以防备。
三、消防报警系统防雷电的反击和雷电引入高电位方案
（1）消防报警系统与防雷装置间隔一定距离
为了防止反击的发生，一般应使消防报警系统与防雷装置间隔一定距离，使它们之间间隙的闪络电压大于反击电压。即：
式（2）中：E——介质闪络强度，kV/m
S——绝缘间隙距离，m
消防报警系统中控室、PLC模拟信号和数字信号转换的设备、监测中心的贵重仪器设备不应设置在建筑物的顶层划边缘靠近防雷引下线的地方，最好能置于建筑物的几何中心。
（2）消防报警系统防雷电引入高电位方案
当雷击大地或建（构）筑物、树木等时，雷电流散泄入地导致地电位的瞬间飙升；或当直击雷袭击附近建筑物或院内建筑物的防直击雷系统时，强大的雷电流（几万安到十几万安）的分布取决于建筑物结构钢筋或整个防直击雷系统的电感分布而不是电阻，绝大部分雷电流沿作引下线的外柱筋或引下线瞬间泄涌入地，引起地电位高电压成喇叭形分布，这电压与远方大地（理论上的零电位）之间的电位差往往是十万伏、甚至几十万伏，这样高的电位差通过传输线的接地线、电源的零线向自控设备和检测仪器反馈并传输，致使消防报警系统的监测和监控、报警通信、检测仪器被击毁。因此，凡进出建（构）筑物的金属线、屏蔽层、管都要在建（构）筑物的界面与接地系统连接。
（3）消防报警系统采用共用接地（等电位接地）
接地是防雷（防直击雷、防感应雷或防其他形式的雷）技术最重要的环节，都要把雷电流送入大地，因此，没有合理而良好的接地装置是不能可靠避雷的。
过去讨论接地，总是把焦点放在接地电阻上，认为接地电阻越小避雷效果就越好、越安全。当然避雷接地电阻值越小散流越快，被雷击物体高电位保持时间越短，危险性越小，其跨步电压、接触电压也越小。但是，近十几年来理论和实践证明：接地电阻值不如接地网的结构重要。
现代的建筑物，往往在一座建筑物内有许多不同性质的电气设备，需要多个接地装置、如防雷接地、电气安全接地、交流电源工作接地、防静电接地、通讯及计算机系统接地（也叫直流接地，在数字逻辑系统中叫逻辑接地）等。把这些系统的接地接在一起共用一个接地体就是共用接地（等电位接地）。
等电位连接是把建筑物内和附近的所有金属物，使整座建筑物空间成为一个良好的等电位体。当雷电袭击时在这建筑物内部和附近大体上是等电位的，而不会发生内部的设备被高电位反击和人被雷击的事故。此外在电力线、电话线、电视讯号电缆、电子计算机讯号传输线等一切与外界有联系的金属线都要接上合理的过电压保护装置（避雷器），并且避雷器的接地端要与建筑物的防雷接地装置直接进行电气连接，使之成为等电位（实际上是准等电位）。
等电位连接是防雷和电工技术的新技术，由于采用等电位连接，不但使建筑物和其内部的设备防雷能力大大提高，而且接地电阻的要求可以放宽，使建设投资可以减少，降低施工难度，尤其是对在干旱、沙漠和山地土壤电阻率高的地区建设更为重要。
上面讲到，接地系统的结构在一定意义上比接地电阻的欧姆数更为重要，其意义也在这里。
（4）消防报警系统必须合理布线防止避免干扰
由于通信系统通常的布线方式不正确,系统的强电线路（AC220V/380V）与弱电线路如控制线、网络线、视频线（24V/12V/5V）用非电磁性、非金属套管敷设并行，更有甚者敷设于同一线槽内，由于相互的感应，致使弱电线路受雷害的机率增多，也就是通常所说的“共模干扰”和“差模干扰”,交叉干扰存在于布线系统是消防报警系统设备产生误数据，造成误动作和破坏的又一原因。
（5）对消防报警系统中控室、PLC数模转换的设备、现场监测监控仪器仪表、电源、信号系统传输线实施电磁封锁
对消防报警系统中控室、PLC数模转换的设备、现场监测监控仪器仪表、电源、信号系统传输线采取有效的屏蔽，进出建筑物的金属管道，做好等电位的防雷技术处理；将进出建筑物的电源线、信号线作全程或部分穿镀锌钢管埋地处理，其埋地长度为米（r为土壤电阻率）或不少于15米。同时做好有关线路金属屏蔽层或穿线管、室内金属天花板、防静电地板与接地系统及各防雷区界面等电位的防雷技术处理。系统线路进出线宜采取强电与弱电（通信线、控制线等）分别穿屏蔽钢管敷设。有条件的把消防报警系统中控室、功能室全屏蔽。
C.在自动控制和检测仪器的信号传输线上安装相适应的信号避雷器
消防报警系统中控室、PLC模拟信号和数字信号转换的设备、监测中心的贵重仪器设备、现场监测监控仪器仪表，都有自己的服务器主控机和交换机起着极其重要的作用，且担负着与外界和准外界联系的责任，是雷害机率最高的“重灾区”，理应重点保护，但往往被忽视或处理不当。我们应该根据消防报警系统中各种传感器（如温感、烟感等）、闭路电视（电源线、视频线、控制线等）、报警电话（警铃）、报警灯光（如节能灯、LED等）、模拟信号和数字信号传输设备（如PLC模数转换的设备、光端机等）、计算机（RJ-45\232\485接口等）等，分门别类按照不同频率、使用不同电压安装不同的信号避雷器，消除由信号线传导的雷电波的入侵、瞬态浪涌电压、脉冲电流和有害的短时“闪波”有害的雷电的静电感应和雷电的电磁感应，保障信号的采集、传输、处理、反馈、报警都正确无误、快捷安全、畅通无阻。
总之，消防报警系统防雷是一项科学的系统工程，只要我们完善防直击雷设施、防感应雷、电源和信号源、低压电源分级安装避雷器、做好等电位接地系统、防雷电反击和引入高电位、合理布线、电磁封锁等防雷措施，消防报警系统在雷雨季节就有足够的安全。
以上消防报警系统防雷的统一方案，我所从一九九七年五月至今，已分别在解放某部信息网路中心、某机场导航站、几十间易燃易爆危险化工品场所、油库、气站、加油站、某市地税系统十八个镇局及总局、供水系统几间水厂（日供水75万立方米）、十三间污水处理厂等工程实施获得成功，效果都非常明显，收到了预期的良好效果。
作者简介
程燕焕、女、1980年5月出生，2001年7月毕业于广东行政学院行政管理专科，从事防雷工作十六年并专注消防报警系统防雷的研究。
参考文献
[1]【雷电与避雷工程】苏邦礼、崔秉球、吴望平、苏宇燕编著，中山大学出版社.
[2]《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010.
[3]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012.