朱建國(guó)

摘 要：本文根據(jù)針特例對(duì)電梯的結(jié)構(gòu)和海南省雷電的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，根據(jù)雷擊現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，對(duì)外部防雷、內(nèi)部防雷、等電位連接、安裝SPD等綜合防雷措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電梯防雷、外部防雷、內(nèi)部防雷、SPD

2016年8月、2017年7-9月，海南省定安縣某小區(qū)電梯先后四次遭雷擊，導(dǎo)致電梯控制系統(tǒng)主板、變頻器驅(qū)動(dòng)板、擴(kuò)張板、轎頂板等電子版燒毀，給電梯使用單位造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也給電梯維保單位找了不少麻煩，據(jù)此，本文簡(jiǎn)要地分析一下這些事故，提出一些防雷措施。

一、雷擊過(guò)程分析

該小區(qū)強(qiáng)電、弱電線路入戶(hù)處均未做過(guò)電壓防護(hù)，會(huì)導(dǎo)致雷電波入侵；建筑物屋面層均出現(xiàn)強(qiáng)電、弱電線路捆綁在避雷帶上穿PVC管進(jìn)入電梯機(jī)房或住戶(hù)家，未做任何屏蔽設(shè)施和過(guò)電壓防護(hù)，會(huì)導(dǎo)致雷電電磁感應(yīng)和雷電波入侵；建筑物天面違章搭蓋金屬屋面小屋，金屬屋面未接地；天面搭蓋私家花園、加裝的太陽(yáng)能熱水器超出接閃器保護(hù)范圍，易遭受直擊雷損害。

電梯從空間位置使用看， 由四個(gè)部份組成：機(jī)房、井道、轎廂和層站。機(jī)房位于井道的頂部，即樓房頂層；轎廂是運(yùn)載乘客的空間；層站是乘客或貨物出入轎廂的地點(diǎn)。電梯機(jī)房一般都設(shè)在建筑最高處，直接雷擊首當(dāng)其沖。該小區(qū)屋面搭蓋金屬屋面小屋和私家花園，加裝的太陽(yáng)能熱水器均留下安全隱患。電梯遭受雷擊損壞器件主要集中在電氣控制部分，該小區(qū)電梯控制系統(tǒng)主板、變頻器驅(qū)動(dòng)板、擴(kuò)張板、轎頂板被雷電擊穿燒毀，主要原因：一是在建筑最高處設(shè)獨(dú)立高出屋面電梯機(jī)房，屋面強(qiáng)電、弱電線路捆綁在避雷帶上進(jìn)入電梯機(jī)房，電磁環(huán)境較差，雷擊電磁脈沖損壞概率大；二是電器控制部份微電子化程度高，耐受能力較差，幾十伏上百伏過(guò)電壓就能損壞其設(shè)備。

二、電梯防雷擊措施：

1、外部防雷：

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057—2010）的要求，建筑物安裝應(yīng)符合相應(yīng)防雷等級(jí)的避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、引下線，引下線應(yīng)沿建筑物四周均勻或?qū)ΨQ(chēng)布置，其平均間距應(yīng)符合要求。建筑物屋面新增金屬構(gòu)件應(yīng)就近與屋面防雷裝置相連做等電位處理，建筑物屋面新增非金屬物體應(yīng)設(shè)接閃器，并就近與屋面防雷裝置相連做等電位處理，且有良好的接地。宜利用基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋作為共用接地裝置，應(yīng)將交流工作接地、安全保護(hù)接地、直流工作接地、防雷接地共用一組接地裝置，但防雷接地在環(huán)形接地體上的接地點(diǎn)與其他幾種接地的接地點(diǎn)之間的距離宜大于5m。建筑物的高度在45m（二類(lèi)）或60m（三類(lèi)）以上的外墻上的欄桿、門(mén)窗等較大金屬物應(yīng)與防雷裝置連接，電梯機(jī)房的金屬門(mén)窗應(yīng)就近與防雷裝置連接。如果電梯是室外觀光電梯，建筑物外墻上安裝的觀光電梯，都應(yīng)將其軌道、轎廂、廳門(mén)等與建筑物防雷裝置連接，做好防側(cè)擊雷保護(hù)措施。

2、 內(nèi)部防雷：

電源及信號(hào)線路的屏蔽及布線高層電梯電源和通信線路較長(zhǎng)，受感應(yīng)的線路較長(zhǎng)，電梯機(jī)房一般位于大樓頂層，電磁環(huán)境惡劣。雷擊高層建筑時(shí)頂上兩層遭受雷擊的概率大于下面各層，電梯機(jī)房應(yīng)采取有效屏蔽，減少電磁干擾。設(shè)計(jì)時(shí)宜將電梯井道設(shè)于建筑物中心部位，遠(yuǎn)離外墻鋼筋混凝土柱內(nèi)主筋所作的引下線的位置。電梯控制系統(tǒng)應(yīng)布設(shè)于機(jī)房中間位置，以最大限度減少雷擊電磁脈沖的干擾。電梯的電源、控制、通訊等線纜最好采用金屬管敷設(shè)，連接處作好跨接處理，至少在屏蔽金屬管的兩端就近良好接地，保證電磁屏蔽，減少雷擊電磁脈沖對(duì)電梯控制系統(tǒng)造成干擾。對(duì)于樓與樓之間的架空線路如無(wú)法采取屏蔽處理時(shí)，應(yīng)在架空線上加鋼纜固定，并將鋼纜兩端就近引至共用接地裝置。

3、等電位連接：

等電位連接的目的在于減小雷電流在分開(kāi)的裝置、諸導(dǎo)電物體之間的電位差?！督ㄖ锓览自O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057—2010）第6.3.4條第3款規(guī)定：所有電梯軌道、電纜橋架等大尺寸的內(nèi)部導(dǎo)電物，其等電位連接應(yīng)以最短路徑連到最近的等電位連接帶或其它已做了等電位連接的金屬物，各導(dǎo)電物之間宜附加多次互相連接。電梯導(dǎo)軌的底端和頂端分別與防雷裝置連接，作為雷電流泄放的通道之一。高層電梯機(jī)房金屬門(mén)窗、金屬構(gòu)架應(yīng)接地，作等電位處理。在電梯機(jī)房?jī)?nèi)使用40x4x300mm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。

4、安裝SPD：

電源和控制線路除了做好屏蔽措施外，還應(yīng)分級(jí)設(shè)置SPD。安裝SPD的目的是防止閃電電涌和雷電感應(yīng)過(guò)電壓沿線路傳遞到設(shè)備端而損壞設(shè)備，是雷電損壞電子設(shè)備的主要形式。

首先應(yīng)在電梯的電源線路上，分級(jí)設(shè)置電源SPD。電源進(jìn)線的總配電箱（柜）處或變壓器的低壓出線處應(yīng)安裝第一級(jí)SPD。第一級(jí)SPD應(yīng)采用I級(jí)分類(lèi)實(shí)驗(yàn)的SPD，電壓保護(hù)水平不大于2.5kV。由于第一級(jí)SPD沿線路距離電梯機(jī)房都比較長(zhǎng)，且第一級(jí)SPD電壓保護(hù)水平加上線路上的感應(yīng)電壓，有效電壓保護(hù)水平大大超過(guò)電梯控制箱的耐壓水平，因此，應(yīng)設(shè)多級(jí)SPD。一般電梯機(jī)房?jī)?nèi)的配電箱是與總配電箱（柜）或變壓器的低壓出線端直接連接，中間無(wú)分配電箱，因此，一般第二級(jí)SPD應(yīng)安裝在電梯機(jī)房?jī)?nèi)的配電箱內(nèi)。第二級(jí)SPD應(yīng)選用Ⅱ級(jí)或Ш級(jí)實(shí)驗(yàn)的SPD，SPD的電壓保護(hù)水平加上兩端引線的感應(yīng)電壓值，應(yīng)小于電梯控制箱的耐壓水平。電梯控制箱應(yīng)盡量靠近機(jī)房配電箱，以縮短連接線路的長(zhǎng)度，減小感應(yīng)電壓。

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)，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)，以有效防止因電梯主板損壞而造成的電梯瞬時(shí)故障。

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，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。

各電梯主板之間線路和相關(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)碾娪勘Ｗo(hù)器保護(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。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)。SPD主要安裝在以下位置：（1）控制柜內(nèi)電腦主微機(jī)板處；（2）電梯主板電源輸入輸出及信號(hào)處理通訊板IO控制線路；（3）控制柜內(nèi)繼電器板各低壓回路的匯總板線路處；（4）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)處也應(yīng)安裝SPD。

結(jié)束語(yǔ)

電梯的雷電防護(hù)，應(yīng)采取系統(tǒng)的防雷措施。從大部分的雷擊電梯事故來(lái)看，主要是感應(yīng)雷擊造成電梯故障，因此，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)感應(yīng)雷擊的防護(hù)，綜合采取屏蔽、接地、等電位連接、安裝SPD等措施。其中，電梯機(jī)房?jī)?nèi)的控制柜內(nèi)的電梯主板，是防雷設(shè)計(jì)中的重中之重，必須根據(jù)具體情況，選擇適配的電涌保護(hù)器。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB50057—2010，建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB50343—2004，建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[S].