電梯防雷解決方案
南京寧翔防雷
一、概述
根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-2010，各類(lèi)防雷建筑物應(yīng)采取防直擊雷和防雷電波侵入的措施。
現(xiàn)階段，建筑物一般都需要進(jìn)行建筑物外部和內(nèi)部?jī)蓚�(gè)方面的防雷措施。建筑物外部防雷，包括加裝避雷針（接閃器），鋪設(shè)防雷接地網(wǎng)的方式，建筑物內(nèi)部防雷，包括接地，等電位連接，屏蔽，加裝電涌保護(hù)器件（SPD）等。
接地是防雷系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，電梯系統(tǒng)屬于建筑物內(nèi)部電氣設(shè)備，在不同品牌的電梯設(shè)計(jì)中，大部分已經(jīng)就接地保護(hù)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)，也具備過(guò)電壓保護(hù)的能力。但考慮雷擊次數(shù)、區(qū)域和產(chǎn)生的能量的不可預(yù)見(jiàn)性，要有效地預(yù)防雷擊災(zāi)害，單靠保護(hù)性接地一項(xiàng)措施還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足夠。特別是要結(jié)合雷擊風(fēng)險(xiǎn)考慮，現(xiàn)在大部分電梯品牌，都并沒(méi)有針對(duì)不同雷擊風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境下進(jìn)行不同等級(jí)的防雷保護(hù)設(shè)施，特別是高層電梯，通信線路較長(zhǎng)，受感應(yīng)的線路較長(zhǎng)，這是出現(xiàn)雷擊停梯故障甚至燒毀電子板的主要原因。
根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，在以往幾年中，電梯遭受雷擊而發(fā)生多次故障停梯的情況經(jīng)常發(fā)生，其中不乏伴隨出現(xiàn)燒毀電子板的情況，且通常燒毀的大部分是主微機(jī)板或信號(hào)處理板。出現(xiàn)此類(lèi)故障會(huì)造成電梯的緊急制動(dòng)停止，并有可能對(duì)電梯乘客造成恐慌甚至受傷。
電梯是分散使用在全國(guó)各大城市。充分了解各大城市的地區(qū)差異，針對(duì)差異對(duì)電梯進(jìn)行適當(dāng)配置，將有利于電梯在該地區(qū)的推廣和維護(hù)。電梯安裝在建筑物內(nèi)，受建筑物避雷針或避雷網(wǎng)保護(hù)，被直擊雷擊中的可能性很小，因此可將注意力集中到防范感應(yīng)雷方面。
二、設(shè)計(jì)依據(jù)
GB50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》
GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》
YD/T5098-2001《通信局（站）雷電過(guò)電壓保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》
IEC61643-3 《低壓系統(tǒng)的電涌保排器》
IEC61644-11997《通信系統(tǒng)用SPD》
三、實(shí)施措施
1、電源及信號(hào)線路的布線系統(tǒng)屏蔽及其良好接地
屏蔽是利用各種金屬屏蔽體來(lái)阻擋和衰減加在電子設(shè)備上之電磁干擾或過(guò)電壓能量。具體可分為建筑物屏蔽、設(shè)備屏蔽和各種線纜（包括管道）之屏蔽。建筑物之屏蔽可利用建筑物鋼筋、金屬構(gòu)架、金屬門(mén)屬、地板等均相互連接在一起，形成一個(gè)法拉第籠，并與地網(wǎng)有可靠之電氣連接，形成初級(jí)屏蔽網(wǎng)。設(shè)備之屏蔽應(yīng)在對(duì)電子設(shè)備耐過(guò)電壓水平調(diào)查之基礎(chǔ)上，按國(guó)際電工委員會(huì)IEC劃分之雷電防護(hù)區(qū)（LPZ）施行多級(jí)屏蔽。屏蔽之效果首先取決于初級(jí)屏蔽網(wǎng)之衰減程度，其次取決于屏蔽層對(duì)于射電磁波之反射損耗和吸收損耗程度。對(duì)入戶(hù)之金屬管道、通信線路和電力線纜要在入戶(hù)前進(jìn)行屏蔽（使用屏蔽線纜或穿金屬管）接地處理。
2、等電位連接
等電位連接是內(nèi)部防雷裝置中一部份，其目的在于減少雷電流所引起之電位差。等電位是用連接導(dǎo)線或過(guò)電壓（電涌）保護(hù)器將處在需要防護(hù)之空間內(nèi)之防雷裝置，建筑物之金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來(lái)之導(dǎo)線、電氣裝置、電信裝置等連接，形成等電位連接網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)均壓等電位，防止需要防護(hù)空間之火災(zāi)、爆炸、生命危險(xiǎn)和設(shè)備損壞。
高層電梯機(jī)房金屬門(mén)窗、金屬構(gòu)架接地，等電位處理。在電梯機(jī)房?jī)?nèi)使用ES-CUB3mm×30mm銅排設(shè)置等電位接地端子板，室內(nèi)所有的機(jī)架（殼）、配線線槽、設(shè)備保護(hù)接地、安全保護(hù)接地、浪涌保護(hù)器接地端均應(yīng)就近接至等電位接地端子板。區(qū)域報(bào)警控制器的金屬機(jī)架（殼）、金屬線槽（或鋼管）、電氣豎井內(nèi)的接地干線、接線箱的保護(hù)接地端等，應(yīng)就近接至等電位接地端子板。
3、防雷器接地
這是散泄雷電流和有效降低電位之措施。接地有多種類(lèi)型，有通信之信號(hào)地、電源之交流地、人身之保護(hù)地、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之邏輯地，再加上防雷接地。由于用途不同，對(duì)地線之要求也不相同，防雷地之物理要求是：一旦有雷電流發(fā)生，盡快把雷電散發(fā)到大地。因而其接地裝置接地電阻越低、等電位裝置與接地裝置間連接距離越短，相對(duì)而言，設(shè)備受雷電損壞之機(jī)率越低。
4、電源和控制線路防雷設(shè)計(jì)
電梯控制系統(tǒng)主要由調(diào)速部分和邏輯控制部分構(gòu)成。調(diào)速部分的性能對(duì)電梯運(yùn)行時(shí)乘客的舒適感有著重要作用，目前，大多選用高性能的變頻器，利用旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量曳引電機(jī)轉(zhuǎn)速，構(gòu)成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)變頻器參數(shù)的合理設(shè)置，不僅使電梯在運(yùn)行超速和缺相等方面具備了保護(hù)功能，而且使電梯的起動(dòng)、低速運(yùn)行和停止更加平穩(wěn)舒適。變頻器自身的起動(dòng)、停止和電機(jī)給定速度選擇則都有邏輯控制部分完成，因此，邏輯控制部分是電梯安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。
�。�1）、電源線路防雷設(shè)計(jì)
在電梯控制系統(tǒng)使用電涌保護(hù)器（SPD）能對(duì)防止雷擊災(zāi)害起到更有效的作用，電梯控制系統(tǒng)內(nèi)部存在大量低壓控制線路，電涌保護(hù)器（SPD）用于限制瞬時(shí)過(guò)電壓和泄放電涌電流的電器器件，并聯(lián)或串聯(lián)于線路處，平時(shí)呈高阻態(tài)，當(dāng)有瞬態(tài)電涌時(shí)候，SPD就會(huì)導(dǎo)通，將電涌泄放到大地上，將線路兩端的殘余電壓（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“殘壓”）控制在一定范圍內(nèi)。
第一級(jí)保護(hù)：
第一級(jí)避雷器并聯(lián)設(shè)置在建筑總配電箱及電表處，進(jìn)行雷電電流放電，將雷擊電涌在該段線路的殘壓控制在4000伏內(nèi)，避免瞬間擊毀設(shè)備。2006年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)大部分建筑物已設(shè)置第一級(jí)防雷SPD（一般設(shè)置在建筑總配電房?jī)?nèi)），這也是《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中的最基本要求，故在電梯配置中不考慮該等級(jí)防雷SPD器件的配置。
第二級(jí)保護(hù)：
針對(duì)電梯的操作性，建議選用模塊化設(shè)計(jì)，更換方便的電涌保護(hù)器件。模塊失效會(huì)自動(dòng)脫離電梯控制系統(tǒng)，模塊表面能清晰顯示故障失障功能。在頂層電梯機(jī)房三相電源配電箱或配電柜處并聯(lián)安裝三相電源避雷器，將雷擊電涌殘壓控制在2500伏內(nèi)。
�。�2）、電梯控制系統(tǒng)PLC電子板線路防雷設(shè)計(jì)
考慮電梯微機(jī)電源或信號(hào)采集部分大都為低壓工作回路，承受瞬間高電壓沖擊的能力不強(qiáng)，但如果發(fā)生損壞會(huì)導(dǎo)致電梯出現(xiàn)瞬時(shí)故障，造成乘客受困甚至受傷的情況。故有必要引入第三級(jí)電涌保護(hù)器對(duì)控制系統(tǒng)中的重要電子板進(jìn)行保護(hù)，以有效防止因PLC電子板損壞而造成的電梯瞬時(shí)故障。針對(duì)電梯使用的電子板種類(lèi)繁多，各PLC電子板之間線路和相關(guān)電氣性能有較大差異，而且每種電子板上存在不同電壓級(jí)別的電源回路及信號(hào)回路。需要按照實(shí)際要保護(hù)的對(duì)象進(jìn)行分析，挑選適當(dāng)?shù)谋芾灼鞅Ｗo(hù)電子板。對(duì)在電子板的工作電壓和控制電路電壓中的各等級(jí)供電線路進(jìn)行SPD保護(hù)，并且SPD的額定電壓必須與保護(hù)的回路電壓等級(jí)相匹配。在實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，大部受雷擊的電子板都是頂層電梯機(jī)房?jī)?nèi)的控制柜內(nèi)的PLC電子板。所以是防雷設(shè)計(jì)中的重中之重。電梯控制系統(tǒng)中，一般采用4芯式的通訊電纜，其中2根傳輸電源，另2根傳輸CAN-bus信號(hào)。
A、在控制柜內(nèi)電腦主微機(jī)板處安裝485控制信號(hào)避雷器。
B、PLC電源輸入輸出及信號(hào)處理通訊板IO控制線路安裝控制信號(hào)避雷器。
C、在控制柜內(nèi)繼電器板各低壓回路的匯總板線路處安裝控制信號(hào)避雷器。
D、由于電梯對(duì)講系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)為總線式設(shè)計(jì)，所以在對(duì)講主機(jī)電源線路及4芯信號(hào)處分別安裝信號(hào)避雷器。
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