《建筑物防雷设计规范》(gb50057-94)第3.1.1条,各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵入措施。
现阶段,建筑物一般都需要进行建筑物外部和内部两个方面防雷措施。建筑物外部防雷,包括加装避雷针(接闪器),铺设防雷接网方式,建筑物内部防雷,包括接,等电位连接,屏蔽,加装电涌保护器件(spd)等。
接是防雷系统中最基础环节,电梯系统属于建筑物内部电气设备,不同品牌电梯设计中,大部分已经就接保护进行相关设计,也具备过电压保护能力。但考虑雷击次数、区域和产生能量不可预见性,要有效预防雷击灾害,单靠保护性接一项措施还远远不足够。特别是要结合雷击风险考虑,现大部分电梯品牌,都并没有针对不同雷击风险环境下进行不同等级防雷保护设施,特别是高层电梯,通信线路较长,受感应线路较长,这是出现雷击停梯故障烧毁电子板主要原因。
工程经验,几年中,电梯遭受雷击而发生多次故障停梯情况经常发生(特别南方区),其中不乏伴随出现烧毁电子板情况,且通常烧毁大部分是主微机板或信号处理板。出现此类故障会造成电梯紧急制动停止,并有可能对电梯乘客造成恐慌受伤。
电梯是分散使用全国各大城市。充分了解各大城市区差异,针对差异对电梯进行适当配置,将有利于电梯该区推广和维护。电梯安装建筑物内,受建筑物避雷针或避雷网保护,被直击雷击中可能性很小,可将注意力集中到防范感应雷方面。
二、设计依据
GB 50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第五章:防雷设计;GB 50057-94(2000版)《建筑物防雷设计规范》第六章:防雷击电磁脉冲;第四节,第6.4.1至6.4.12条LPZ1区对电涌保护器(SPD)要求及YD/T 5098-2001《通信局(站)雷电过电压保护工程设计规范》第五部分:SPD 选择;第5.3条:信号线用SPD;第5.5条:计算机、控制终端、监控系统网络数据线用SPD要求,参照IEC 61643-3 《低压系统电涌保排器》 第3部分《电信系统中SPD应用》和IEC 61644-1 1997《通信系统用SPD》标准要求,通信线路防护,需对设备进线缆线使用8/20μs波形、通流容量5KA信号电涌保护器将数千伏线路感应雷击过电压限制到设备允许值。
三、实施措施
1、电源及信号线路布线系统屏蔽及其良好接
屏蔽是利用各种金属屏蔽体来阻挡和衰减加电子设备上之电磁干扰或过电压能量。具体可分为建筑物屏蔽、设备屏蔽和各种线缆(包括管道)之屏蔽。建筑物之屏蔽可利用建筑物钢筋、金属构架、金属门属、板等均相互连接一起,形成一个法拉第笼,并与网有可靠之电气连接,形成初级屏蔽网。设备之屏蔽应对电子设备耐过电压水平调查之基础上,按国际电工委员会IEC划分之雷电防护区(LPZ)施行多级屏蔽。屏蔽之效果首先取决于初级屏蔽网之衰减程度,其次取决于屏蔽层射电磁波之反射损耗和吸收损耗程度。对入户之金属管道、通信线路和电力线缆要入户前进行屏蔽(使用屏蔽线缆或穿金属管)接处理。
2、等电位连接
等电位连接是内部防雷装置中一部份,其目减少雷电流所引起之电位差。等电位是用连接导线或过电压(电涌)保护器将处需要防护之空间内之防雷装置,建筑物之金属构架、金属装置、外来之导线、电气装置、电信装置等连接,形成等电位连接网络,以实现均压等电位,防止需要防护空间之火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。
高层电梯机房金属门窗、金属构架接,等电位处理。电梯机房内使用40×4×300mm铜排设置等电位接端子板,室内所有机架(壳)、配线线槽、设备保护接、安全保护接、浪涌保护器接端均应就近接至等电位接端子板。区域报警控制器金属机架(壳)、金属线槽(或钢管)、电气竖井内接干线、接线箱保护接端等,应就近接至等电位接端子板。
3、防雷器接
这是散泄雷电流和有效降低电位之措施。接有多种类型,有通信之信号、电源之交流、人身之保护、计算机系统之逻辑,再加上防雷接。用途不同,对线之要求相同,防雷之物理要求是:一旦有雷电流发生,尽快把雷电散发到大。其接装置接电阻越低、等电位装置与接装置间连接距离越短,相对而言,设备受雷电损坏之机率越低。
4、电源和控制线路防雷设计
电梯控制系统主要由调速部分和逻辑控制部分构成。调速部分性能对电梯运行时乘客舒适感有着重要作用,目前,大多选用高性能变频器,利用旋转编码器测量曳引电机转速,构成闭环矢量控制系统。对变频器参数合理设置,使电梯运行超速和缺相等方面具备了保护功能,使电梯起动、低速运行和停止更加平稳舒适。变频器自身起动、停止和电机给定速度选择则都有逻辑控制部分完成,,逻辑控制部分是电梯安全可靠运行关键。
(1)、电源线路防雷设计
电梯控制系统使用电涌保护器(spd)能对防止雷击灾害起到更有效作用,电梯控制系统内部存大量低压控制线路,电涌保护器(spd)用于限制瞬时过电压和泄放电涌电流电器器件,并联或串联于线路处,平时呈高阻态,当有瞬态电涌时候,spd就会导通,将电涌泄放到大上,将线路两端残余电压(以下简称“残压”)控制一定范围内。
第一级保护:
第一级避雷器并联设置建筑总配电箱及电表处,进行雷电电流放电,将雷击电涌该段线路残压控制4000伏内,避免瞬间击毁设备。2006年开始,国内大部分建筑物已设置第1级防雷spd(一般设置建筑总配电房内),这也是《建筑物防雷设计规范》中最基本要求,故电梯配置中不考虑该等级防雷spd器件配置。第一级避雷器型号可选:AT PORT/4P-B100三相B级电源避雷器。
第二级保护:
针对电梯操作性,建议选用模块化设计,更换方便电涌保护器件。模块失效会自动脱离电梯控制系统,模块表面能清晰显示故障失障功能。顶层电梯机房三相电源配电箱或配电柜处并联安装三相电源避雷器,将雷击电涌残压控制2500伏内。第二级避雷器型号可选:AT T385/4P-C40三相C级电源避雷器。
(2)、电梯控制系统PLC电子板线路防雷设计
考虑电梯微机电源或信号采集部分大都为低压工作回路,承受瞬间高电压冲击能力不强,但发生损坏会导致电梯出现瞬时故障,造成乘客受困受伤情况。故有必要引入第三级电涌保护器对控制系统中重要电子板进行保护,以有效防止因PLC电子板损坏而造成电梯瞬时故障。针对电梯使用电子板种类繁多,各PLC电子板之间线路和相关电气性能有较大差异,每种电子板上存不同电压级别电源回路及信号回路。需要实际要保护对象进行分析,挑选适当避雷器保护电子板。对电子板工作电压和控制电路电压中各等级供电线路进行spd保护,spd额定电压必须与保护回路电压等级相匹配。实际工程经验来看,大部受雷击电子板都是顶层电梯机房内控制柜内PLC电子板。是防雷设计中重中之重。电梯控制系统中,一般采用4芯式通讯电缆,其中2根传输电源,另2根传输CAN-bus信号。
A、控制柜内电脑主微机板处安装AOTEM AT KZ 。
B、PLC电源输入输出及信号处理通讯板IO控制线路安装AOTEM SPD ATB140-2-D10和AT 24V及AT KZ。
C、控制柜内继电器板各低压回路汇总板线路处安装AOTEM SPD AT 24V。
D、电梯对讲系统一般设计为总线式设计,对讲主机电源线路及4芯信号处分别安装AOTEM SPD ATB140-2-D10和AT 170V/4避雷器。
四、运行维护
(1)避雷器安装之后,应检查所有接线是否正确安装,然后运行测试,看系统和设备是否正常工作,有无异常情况,如有,应及时检查,直至整个系统均正常运作。
(2)每年雷雨季节前应对接系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接引下线有无锈蚀、接体附近面有无异常,必要时应挖开面抽查下蔽部分锈蚀情况,发现问题应及时处理。
(3)接网接电阻宜每年进行一次测量。
(4)每年雷雨季节前应对运行中避雷器进行一次检测,雷雨季节中要加强外观巡视,如检测发现异常应及时处理。
五、销售服务及质量保证
(1)由本公司销售产品和施工工程均由保险公司承担产品质量和工程责任保险。
(2)工程中所使用防雷器件,从工程验收合格之日起一年内免费保修,超过保修期两年内维修只收取工本费,终身负责维修。
(3)用户需求,免费提供防雷知识或防雷技术讲座;
(4)保修期内,若防雷系统出现故障,公司技术人员接到通知后24小时内赶到现场。
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