高层建筑电梯电气系统防雷技术研究

高层建筑电梯电气系统防雷技术研究

利国滔

迅达（中国）电梯有限公司佛山分公司

摘要：目前，电梯作为现代化高层建筑不可少的一环，发挥着重要的作用。不过在雷雨天气，由于雷击可以产生非常多的过电流或电磁脉冲，极易损害到电梯的电气系统，甚至失效，还对人员安全造成威胁。因此，本文有针对性地进行研究，以期提高高层建筑物的电梯电气系统的防雷技术，降低安全隐患。

关键词：高层建筑；电梯电气系统；雷击因素；防雷措施

Researchonlightningprotectiontechnologyofelevatorelectricalsysteminhigh-risebuilding

LiGuotao

Schindler(China)ElevatorCo.,Ltd.Foshanbranch

Abstract:Atpresent,Elevatorasamodernhigh-risebuildingsindispensablelink,Playanimportantrole.Butinathunderstorm,Becauselightningstrikes,agreatdealofovercurrentorelectromagneticpulsescanbeproduced,Anelectricalsystemthatdamagestheelevatoreasily,Evenfail,Italsoposesathreattopersonnelsecurity.Therefore,Thispaperistargetedresearch,Inordertoimprovethelightningprotectiontechnologyofelevatorelectricalsysteminhigh-risebuildings,Reducesecurityrisks.

Keywords:Highrisebuilding；Elevatorelectricalsystem；Lightningfactor；Iightningprotection

引言

随着电梯电气系统智能化水平的不断提高，但电梯雷击的事故也时有发生。现阶段，相关国家标准还没有对电梯的防雷做出明确的规定，而且因为电梯的生产厂家众多，各家对防雷的设计也不尽相同，有些电梯防雷技术比较好，有一些就较差，甚至有些都没有防雷措施，很容易发生安全事故。为了使雷电的危害能够有效降低，必须采取综合防雷措施，以保障人们的生命和财产安全。

1.电梯电气系统雷电灾害成因

电梯一般是由机房、轿厢、轨道还有楼层的显示器按钮等组成，电梯的运行都靠电脑控制箱系统、电源供应系统和紧急通信系统等动力系统。在高层建筑中，电梯的轨道贯穿于整个建筑层面，如果被雷击中后，使电梯电气系统产生雷电的高电位反应，同时产生电磁脉冲，给电梯电气系统造成损坏，严重的还会失效。其中，雷电入侵建筑物与弱电系统的途径较多，智能建筑的外部防雷装置与接地系统一般都布设得较为全面，雷电感应与反击则是危害建筑物弱电系统的最主要因素。反击是因为雷电流在接地电阻与引线下将引发很高的电阻与电压，如果雷击发生时处于低电位下，接地装置则能够与金属物体相连接，进而出现非常高的电位，会击穿电气系统；雷电感应则是指雷电处于建筑物的上方或者是附近，雷电流通过磁场会在建筑物内形成空间感应。

电梯电气系统遭受雷电灾害的影响因素有很多，主要是与其内部的电器设计有关：一是，在电梯电器控制部位设置时没有注意微电量的检测。如果微电量过大时，就算无被雷击中，电压一旦加大有可能造成整个系统瘫痪；二是，电梯机房的设计对电梯运行也会造成影响。电梯机房最好是设在楼层底部，不过较多的建筑将机房建在楼层顶的顶部，这样就难免遭受雷电的袭击了。

2.电梯电气系统的防雷措施

如上文所说，电梯电气系统的雷电灾害有很多种，所以要想使雷电对电梯电气系统造成的影响降到最低，就需要我们采取一些相应的防护措施。现在建筑物的框架比较多使用钢筋水泥制成，屋顶也会安装避雷带、避雷针等，可以防雷击。而高层建筑在安装电梯时，也会做好防雷设施，一般安全防雷评估等级分为二类防雷建筑等级，雷击电流的参数为120kA；电梯设备要尽量避开直击雷引线以下的物体，更要避免发生雷电侧击现象，以免影响到设备的运行。

1．1防直击雷和侧击雷

雷电击中建筑物有两种情况，一种是直击雷，另一种就是侧击雷【1】。对于直击雷，我们可以在建筑物的外围做好防雷措施，或者在电梯的外围做一些防护措施，比如我们可以在建筑物外围安装避雷针，或者接引下线和接地线等外部防雷措施，这些方法可以有效地避免电梯电气系统遭受直击雷的伤害。一般来说，电梯的机房设置在楼顶位置，而且高度会高出放物面，所以很容易受到直击雷的伤害，所以在建筑物外部设置避雷、防雷措施，可以有效防止机房被雷击。所谓侧击雷，就是虽然雷电没有击中建筑物，但是形成于建筑物周围。目前，高层建筑物的高度越来越高，而越高的建筑物就越容易受到侧击雷的伤害，所以应该针对不同高度的建筑物，设置程度不同的防雷措施，防止侧击雷对电梯电气系统造成损害。而且，对于电梯机房的金属门窗也应该做好防护措施。现在有很多高层建筑物采用观光电梯，对于这些观光电梯，应该在电梯的轨道以及其他和建筑物相连接的地方做好防雷措施，避免侧击雷的伤害。

1.2电梯的共用接地系统

在不同的地区，电梯的共用接地系统是不同的，而且在实际的施工过程中，也会遇到各种各样的接地问题。如果在一开始就没有处理好接地系统，那么就会对今后的电梯电气系统造成一定的影响，埋下了安全隐患。因为，受到周围建筑的影响，高层建筑物通常将防雷接地和气体接地系统连接在一起，甚至有的高层建筑将基础钢筋网当成是公用的接地装置。在实际的作业中，接地系统应该同时具备交流工作、安全保护、防雷接地以及安全保护的作用，而且，为了安全起见，防雷接地要和其他种类的接地点至少保持五米以上的距离才可以，电阻值应该控制在1Ω和4Ω之间。

1.3电梯机房的防静电接地系统

因为电梯机房的位置原因，使其很容易受到静电的影响，所以应该做好电梯机房的防静电接地系统[2]。另外，所有的电梯都应该将可导电装置和设备直接接地，如果出现特殊情况，放静电接地和其他接地不得不共用同一个接地装置的时候，要对接地电阻值进行严格的控制。对于一类建筑物的防雷击保护措施的接地极不能够和防静电的接地干线共用，而且也不可以和静电接地共用。雷电的冲击性通常产生较大的电流幅值，如果共用接地系统，产生的电阻有很强的冲击性，并且会对其他接地系统造成损害，严重时还会对人员和设备造成危害。所以在电梯机房中，对于两个或者两个以上的电子设备，必须要分别采用不同的接地设备，以防止相互之间因存在电位差而导致放电。

1.4屏蔽和布线

在很多的高层建筑物中，会使用本身所有的钢筋和金属结构，组成一个法拉第笼，用法拉第笼来进行屏蔽，所谓的屏蔽就是指减少交变电磁场，通过导电材料来穿透到指定的区域，实现屏蔽[3]。因为电梯机房通常设置于建筑物的顶部，所以如果可以对电梯机房设置有效的屏蔽措施，将大大减少电磁的干扰。将电梯机房的金属门窗和引下线焊接在一起，可以提高防雷击的能力，加大法拉第笼的屏蔽作用。我们应该对建筑物中的所有线路都要在相互连接之处做好跨接处理，使两端就近接地，或者在线路穿金属线槽或者是钢管的时候进行布设。还应该在电梯机房的中间位置设置电梯控制系统，这样可以有效的降低受到雷击电磁脉冲的影响。对于所有涉及到电梯电气系统的线缆都应该安置在槽内，对于机房中的所有电源，都要采用分开布线的方法，将电梯的控制线路和动力线路也要分开布设。

1．5等电位连接

等电位连接就像将保护器连接到防雷装置上，用保护器来分开金属物体，这样可以减少雷电流，即使是电梯电气系统正在运行的时候，等电位连接也不会通过电流，只是起到传递的作用。如果一旦出现雷击现象，就会通过电流。这种促使可以有效地避免在防雷空间内发生爆炸或者火灾等威胁生命安全的危险。可以说，等电位连接是电梯电气系统进行防雷的基础措施，也是十分有效的措施。

1.6安装SPD保护

SPD保护是电涌保护器的缩写，通常安装在电梯控制系统中，SPD保护可以有效地限制过电压。平常保持高阻力的状态，如果在电梯电气系统中出现瞬间电涌的时候，SPD就会立刻发挥作用，将线路两端的惨压控制在规定的范围内。通过合理的接地、屏蔽等措施，侵入弱电系统的过电压幅值大幅降低，但可能超过设备耐受水平，因此须装设必要的过电压保护装置,将侵入的浪涌过电压钳制到允许程度。电梯系统的电源一般采用TN―S系统，电源系统一般按防雷区的划分实行多级保护,对电梯系统应配置三级以上保护,各级防雷器合理配合。

第一级电源避雷器(SPD)可以安装在总配电柜,其标称放电电流不宜小于60kA(8/20μs波形)；第二级电源SPD安装在电梯所在建筑物的配电柜等,其标称放电电流要求大于等于40kA(8/20μs波形)；第三级电源SPD安装在电梯系统配电箱,其标称放电电流要求大于等于20kA(8/20μs波形)。SPD连接导线应平直,其长度不宜大于0.5m。当电压开关形SPD至限压型SPD之间线路长度小于10m,限压型SPD之间的线路长度小于5m时,在两级SPD之间应加装退耦装置。SPD应有过电流保护装置,并宜有劣化显示功能。

3.结语

电梯电气系统作为高层建筑物的重要载体，在施工前，应该先规划好防雷系统，设置科学有效的防雷装置，并且在工程完成后，还要定期检查防雷装置，这样才可以大大提高电梯电气系统的防雷安全性，保障人们的生产生活安全。

参考文献：

[1]许乾波.高层建筑物电梯电气系统防雷技术分析[J].机电技术,2015,(6):142-143.

[2]林家亮.对高层建筑物电梯电气系统防雷技术的几点探讨[J].科学与财富,2016,(7):50-50.

[3]叶晓军,周健亨.高层建筑物电梯电气系统防雷技术探讨[J].军民两用技术与产品,2017,(8):197.

[4]赵京东,许海丽.电气系统中电涌保护器的雷电流能量配合设计[J].科学与财富,2012,(11):329.