河北省防雷中心 河北省石家庄 050021
摘要：本文从电梯的机构原理入手，剖析了电梯遭受雷击原因，依据有关国家规范要求对外部防雷、内部防雷、等电位及接地、安装电涌保护器等方面进行了技术实践。
关键词：电梯；雷电；综合防护
电梯是现代建筑物中必不可少的配套设施之一。随着我国经济飞速发展，高层建筑不断增多，智能化水平迅速提高，电梯雷击事故呈上升趋势，仅05年石家庄市市区就发生6起，共计30部电梯遭受不同程度雷击损坏。因此，电梯雷电防护就成了防雷工作者关注的问题。
1．电梯的原理及结构组成
所谓电梯，指的是用电力拖动轿厢运行于铅垂的或倾斜不大于15°的两列钢性导轨之间，运送乘客或货物的固定设备。电梯属于起重机械，是一种间歇动作的升降机械，主要担负垂直方向的运输任务。同时电梯是机、电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。
尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳曳引式结构。从电梯空间位置使用看，由四个部分组成：依附建筑物的机房、井道；运载乘客或货物的空间——轿厢；乘客或货物出入轿厢的地点——层站。即机房、井道、轿厢、层站。从电梯各构件部分的功能上看，可分为八个部分：曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统。具体结构如图1：
2.电梯遭受雷击的原因及途径
电梯遭受雷击损坏的主要器件主要集中在电气控制部分。主要原因：一是电器控制部分微电子化程度很高，耐受能力比较差，几十伏上百伏过电压就能摧毁；二是电梯机房均设置于电磁环境较差的楼顶，遭受雷击电磁脉冲损坏几率较大。
一般雷击途径如下：
（1）电梯所在建筑及附近建筑遭受直接雷击，带来巨大瞬变电磁场，致使电梯各线路感应出过电压、过电流造成控制系统损坏。例如：2005年8月12日17时左右，石家庄市国际城住宅小区22号楼遭受雷击，造成20号、22号楼共5部电梯受到了不同程度的损坏。其中22号楼1-3单元电梯的门机板和门机编码器损坏，4单元电梯不仅门机板和门机编码器损坏，而且机房控制柜里E1板（印制电路板）也损坏了，20号楼2单元电梯的门机板和门机编码器损坏。
（2）电梯机房内有通信线路，监控设施线路架空引入，或楼顶其他用电设施（如风机、航空灯、移动通信设施）与电梯共用供电线路等情况造成的雷电波侵入。如：东岗怡园生活小区13部电梯遭受雷击事故，就是因为各电梯机房间架空布设对讲电话线造成的。
（3）同一建筑内其他用电设备遭雷击，因电源线路在配电室相连，传导分流造成电梯设备损坏。2006年8月，颐园国际小区4部电梯遭雷击损坏就是此原因。
3.电梯的雷电综合防护
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012规定的电子信息系统定义为：由计算机、有/无线通信设备、处理设备、控制设备及其相关的配套设备、设施（含网络）等的电子设备构成的，按照一定应用目的和规则对信息进行采集、加工、存储、传输、检索等处理的人机系统。从电梯的组成及特点来看，电梯属于电子信息系统，故应按照电子信息系统的防雷要求来考虑。
3.1外部防雷
根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010要求，设计安装相应类别的防直击雷的避雷针、避雷带、避雷网，引下线一定要均匀对称布设，并保证间距符合要求。楼顶如有避雷塔或其他高大金属物体，塔角应与楼顶避雷带就近不少于两处焊接。建筑隐蔽工程施工时，应将压顶梁筋、圈梁等与避雷引下线不大于3米作等电位焊接处理，建筑接地宜设置环型接地体，以利于雷电流流散。
3.2内部防雷
3.2.1屏蔽及布线
电梯机房一般位于井道顶部（楼房顶层），这恰好是雷击建筑物电磁环境恶劣的地方。有专家研究指出，雷击楼房时，顶上两层基本上能吸收雷电流的80％，因此雷击高层建筑时顶上两层遭受灾害的几率远大于下面各层。电梯机房采取有效屏蔽措施对减少电磁干扰是很有帮助的。
（1）做好防侧击雷工作，金属门窗应与避雷引下线就近焊接，以提高法拉第笼的屏蔽效果。
（2）所有线路均应穿金属线槽或铁管布设，连接处作好跨接处理，以保证电气连通，两端应就近接地处理。对于楼与楼之间的架空线路如无法采取屏蔽处理时，应在架空线上加钢缆固定，并将钢缆在两端就近接地。
（3）电梯井道宜设于建筑物中间位置，电梯控制系统应布设于机房中间位置，以最大限度减低雷击电磁脉冲的干扰。
（4）机房内连接各部件的电线和电缆要在线槽内走线，线槽要布置得合理美观。从配电板主开关输出端开始布线，把电梯的动力线路和控制线路分开敷设，从进机房电源起零线和接地线应始终分开，即采用三相五线制。
3.3等电位及接地
依据《电梯工程施工质量验收规范》GB50310—2002有关要求，机房内接地装置的接地电阻值不应大于4Ω。一般新建建筑、扩建、改建工程电梯接地应采用联合接地，此规定很好实现。但如果改扩建项目，没有接地设施，应严格按照《建筑物防雷设计规范》要求设计施工。
另外，所有电气设备及导管、线槽的外露可导电部分均必须可靠接地（PE）；接地支线应分别直接接至接地干线接线柱上，不得互相连接后再接地。实际上，这样的连接方式就构成了一个星形结构的等电位连接网。电梯轿厢可利用随行电缆的钢芯或芯线作接地保护线。当采用电缆芯线作保护线时不得少于2根。
具体连接如图2：
3.4 安装SPD保护
合理的安装SPD 是电子信息系统防雷的重要环节。它主要起将穿过各防雷界面雷电流就近泄放的作用。从多起雷电事故来看，都是因为没有采取此种防护措施所致。所以根据GB50343-2004要求最低标准按照D级来设计。
3.4.1电源线路SPD保护
电梯的供电是由大楼的总配电箱通过强电井直接把电输送到电梯机房配电板，再从机房配电板把电送到控制柜的。因此，应在大楼的主配电箱、机房配电箱，分别加装相应参数的电源电涌保护器。
电涌保护器的安装应充分考虑标称放电电流、电压保护水平及最大持续工作电压等相应参数，一般大楼主配电箱处应选用Ⅰ级分类实验（10/350μs，Iimp≥15kA）的SPD或限压型SPD（8/20μs，50 kA）。电梯机房内配电柜内设计安装限压型SPD（8/20μs），In≥40 kA。
如果天面其他用电设施（如风机等电子信息设备）与电梯共用一路电，可选用限压型SPD（8/20μs），In≥50 kA。
考虑电梯使用时启动会产生瞬时较高峰值电压，故SPD选型时应选取最大持续工作电压大一些，以防止其误动作而降低SPD使用寿命。
3.4.2信号传输线路SPD保护。
各种穿过电梯机房的界面的信号线路均应在入户处加装与之适配的信号SPD。
4．小结
电梯的防雷应采取综合的保护措施，尤其应作好屏蔽、综合布线、等电位连接及安装相适配的SPD保护，才能保证电梯的运行安全。
论文作者:李小龙
论文发表刊物:《基层建设》2015年26期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：电梯论文; 机房论文; 防雷论文; 雷电论文; 线路论文; 建筑物论文; 电位论文; 《基层建设》2015年26期供稿论文;