高层电梯防雷方案
一、概述
根据《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的措施。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的防雷措施。建筑物外部防雷,包括加装避雷针(接闪器),铺设防雷接地网的方式,建筑物内部防雷,包括接地,等电位连接,屏蔽,加装电涌保护器件(spd)等。
接地是防雷系统中最基础的环节,电梯系统属于建筑物内部电气设备,在不同品牌的电梯设计中,大部分已经就接地保护进行相关设计,也具备过电压保护的能力。但考虑雷击次数、区域和产生的能量的不可预见性,要有效地预防雷击灾害,单靠保护性接地一项措施还远远不足够。特别是要结合雷击风险考虑,现在大部分电梯品牌,都并没有针对不同雷击风险环境下进行不同等级的防雷保护设施,特别是高层电梯,通信线路较长,受感应的线路较长,这是出现雷击停梯故障甚至烧毁电子板的主要原因。根据工程经验,在以往几年中,电梯遭受雷击而发生多次故障停梯的情况经常发生(特别在南方地区),其中不乏伴随出现烧毁电子板的情况,且通常烧毁的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的紧急制动停止,并有可能对电梯乘客造成恐慌甚至受伤。
电梯是分散使用在全国各大城市。充分了解各大城市的地区差异,针对差异对电梯进行适当配置,将有利于电梯在该地区的推广和维护。电梯安装在建筑物内,受建筑物避雷针或避雷网保护,被直击雷击中的可能性很小,因此可将注意力集中到防范感应雷方面。二、设计依据
根据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)的要求及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 的选择;第5.3条:信号线用SPD;第5.5条:计算机、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD的要求,参照IEC 61643-3 《低压系统的电涌保排器》 第3部分《在电信系统中SPD的应用》和IEC 61644-1 1997《通信系统用SPD》标准要求,对于通信线路的防护,需对设备进线缆线使用8/20μs波形、通流容量5KA的信号电涌保护器将数千伏的线路感应雷击过电压限制到设备允许值。三、实施措施
1、电源及信号线路的布线系统屏蔽及其良好接地屏蔽是利用各种金属屏蔽体来阻挡和衰减加在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、地板等均相互连接在一起,形成一个法拉第笼,并与地网有可靠之电气连接,形成初级屏蔽网。设备之屏蔽应在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,其次取决于屏蔽层对于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在入户前进行屏蔽(使用屏蔽线缆或穿金属管)接地处理。
2、等电位连接 等电位连接是内部防雷装置中一部份,其目的在于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)保护器将处在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、金属构架接地,等电位处理。在电梯机房内使用40×4×300mm铜排设置等电位接地端子板,室内所有的机架(壳)、配线线槽、设备保护接地、安全保护接地、浪涌保护器接地端均应就近接至等电位接地端子板。区域报警控制器的金属机架(壳)、金属线槽(或钢管)、电气竖井内的接地干线、接线箱的保护接地端等,应就近接至等电位接地端子板。
这是散泄雷电流和有效降低电位之措施。接地有多种类型,有通信之信号地、电源之交流地、人身之保护地、计算机系统之逻辑地,再加上防雷接地。由于用途不同,对地线之要求也不相同,防雷地之物理要求是:一旦有雷电流发生,尽快把雷电散发到大地。因而其接地装置接地电阻越低、等电位装置与接地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。调速部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要作用,目前,大多选用高性能的变频器,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。通过对变频器参数的合理设置,不仅使电梯在运行超速和缺相等方面具备了保护功能,而且使电梯的起动、低速运行和停止更加平稳舒适。变频器自身的起动、停止和电机给定速度选择则都有逻辑控制部分完成,因此,逻辑控制部分是电梯安全可靠运行的关键。
(1)、电源线路防雷设计
第一级保护:
第一级避雷器并联设置在建筑总配电箱及电表处,进行雷电电流放电,将雷击电涌在该段线路的残压控制在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(一般设置在建筑总配电房内),这也是《建筑物防雷设计规范》中的最基本要求,故在电梯配置中不考虑该等级防雷spd器件的配置。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:
针对电梯的操作性,建议选用模块化设计,更换方便的电涌保护器件。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。在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在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
A、在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、在控制柜内继电器板各低压回路的汇总板线路处安装AOTEM SPD AT 24V。
D、由于电梯对讲系统一般设计为总线式设计,所以在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地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、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常,必要时应挖开地面抽查地下蔽部分锈蚀情况,如果发现问题应及时处理。
(3)接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。
(4)每年雷雨季节前应对运行中的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。
电梯、安防系统防雷设计措施(个人总结)
1.电梯机房应在本工程防直接雷的保护范围之内。
2.电梯机房的进线电源,应该设40KA,8/20us的浪涌保护器。
3.电梯机房及安防系统内的设备机房应设等电位措施。(如;工作接地、防雷接地、保护接地及功能性接地)
4.电梯井道应设独立的接地母线,下端与接地装置焊接,上端与避雷网焊接。
5.电梯井道内的照明线路应设漏电报护。
6.所有电梯机房及安防系统内的设备机房的进出线也应增加相应等级的弱电SPD保护。
7.所有进出机房的金属管线及金属设备外壳均应接地。
8.同轴电缆传输监控系统:在于传输电缆的两端线路接口防护及传输电缆自身的保护;双绞线传输监控系统:在于前端及终端的电源防护及双绞线接口防护;光缆传输监控系统:在于前端及终端的电源防护及光缆自身屏蔽铠层及加强筋的防护;
9.安防系统直击雷防护:在室外摄象机的支撑杆上端,安装一个普天小避雷针,高度要高于摄象机,避雷针的引下线,可以直接利用金属杆本身,还可以敷设人工引下线,引下线连接到下端的地网.地网的电阻要小于10欧姆. 也可采用共用接地系统。
10.摄象机的感应雷防护:在摄象机的电源,控制线,视频线路上分别安装防雷器,可以采用三合一集中式防雷器,把三种信号进行全面保护.此防雷器的地线连接到下面的地网上.。
11.监控机房防雷保护: 在建筑物的总配电上安装第一级电源防雷器, 380/100KA,作为整个建筑物的第一级电源防雷保护.在机房配电上安装第二级电源防雷器, 220/40KA,作为机房设备的第二级电源防雷保护.在UPS电源前端,安装第三级防雷器, 220/20KA,保护UPS和其以后的设备.
12.安防系统接地系统在室外的摄象机附近都要就近做一套接地网,如果2个地网之间距离小于20米,2个地网要连接在一起.摄象机和避雷针的地网阻值要小于10欧姆.接地体可以接地模块。也可采用共用接地系统。
监控机房的地网要小于4欧姆.考虑到接地空间的限制,可以采用高科技的接地模块.