民用建筑电梯设备防雷措施

民用建筑电梯设备防雷措施

蔡启春

中山市科信网络工程有限公司广东中山528400

摘要：电梯作为人们生活密切相关的设备，它的稳定安全运行非常重要。针对电梯设备受雷击侵袭的来源及特点，具体分析、分类应对，统筹做好雷击灾害防范措施。

关键词：电梯设备统筹防雷措施

随着城市化进程的加速，我国高层建筑逐渐增多，电梯作为目前运用最广泛的楼宇垂直交通工具，已经成为和居民日常生活关系非常密切的设备之一。同时电梯作为建筑中的重要组成部分，也时时刻刻影响着人们的出行安全。每一年各个地方都有电梯发生故障引起安全事故的报道见诸报端。受雷电天气影响而产生故障的电梯，只有天上行雷，或是跳闸断电、停机，更甚至失控轿厢滑落引发安全事故。因此，电梯机房的防雷措施一定要做到安全可靠，技术先进，以最大概率地避免雷击事故的发生。虽然大多数的建筑物都安装了外部防雷装置，即使被雷电直接击中，也是电梯间外部损坏，而不会危机到内部电梯电气系统，但这样为什么电梯电气系统仍然因雷电而事故频发？笔者从雷电灾害产生的来源，从电梯设备易受雷击影响部位出发，具体分析，并提出对策。

一、雷电的来源

雷电是大气中一种激烈放电的现象，它的起源和大气电场有关。围绕地壳表面的大气电场虽然在不停的变动，但各地平均大气电场总是趋向稳定的、平衡的，直到大气发生强烈扰动，导致大气体荷发布发生变化，逐渐就会可能发生雷暴天气，出现闪电。发生闪电的云俗称雷雨云。雷雨云形式多样，其中积雨云最为主要，也最为人所了解。积雨云的起电机制原因现在尚无论断，这里也不做讨论。

积雨云的电荷聚集到一定程度时会向外放电。；就放电极性来区分，有首次负极和首次正极雷电。放电就作用对象来区分，云与云之间的放电简称为云闪，云和地之间的放电称为地闪。地闪对地表上的建筑物、电子设备危害甚大，是我们主要的防范对象。

二、雷电的危害方式

雷电发生灾害的发生主要是有两种形式。一是直接击中，带电云层对大地的某个附属物直接迅猛放电，称直击雷；二是间接感应，即感应雷，它又分两种，一是带电云层在静电荷的感应作用下，使地面某一范围内的物体（主要是金属材质的物体）带上异种电荷，当直击雷发生（或云层移动）过后，带上异种电荷的物体会出现局部高电压；第二种是直击雷在放电过程中，强大的脉冲电流对周围的金属物体产生电磁感应，发生高电压。感应雷和直击雷通常相伴而生，它们引发灾害的效应也称为雷击电磁脉冲，危害的方式绝大多数是通过连接导体，如雷电流或部分雷电流、被雷电击中的装置的电位升高以及电磁辐射干扰，因为方式各有侧重，所以也各有不同的防范方法。

三、雷电的伤害方式及对应的防范方法

目前绝大多数建筑物的外部直击雷防护措施均符合《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的要求，电梯机房的防直击雷措施也是齐全有效的，但由于其内部各种设备及监控、电源、信号通信线路回路迥异，所以比较容易受到感应雷的干扰侵害。

感应雷的入侵途径和雷电放电过程息息相关。作为地球大气中自然界最强大的脉冲放电过程，雷电放电产生的雷电电磁干扰传输途径多样，既能在空间中传播辐射干扰，也能通过导线传导干扰；或者二者兼之，复合干扰。基于以上原因，感应雷灾害的防范需要多种措施组合，才能形成一个完整的防雷体系。从电梯机房所处的自然使用环境考虑，需要做到以下几个方面

合理布置电梯机房内部设备，按需适当增加屏蔽层。

感应雷的主要伤害手段是闪电电磁感应，它具有空间传导性，能干扰设置于电梯机房内部的设备，引起误动作。为了减少被干扰的可能性，必须对电梯设备采取屏蔽措施。由于建筑物本身的框架结构钢筋在建设时经过焊接、绑扎处理，内部钢筋互相连通，相当于一座法拉第笼，具备简易的屏蔽功能，只是这个屏蔽功能受建筑物自身框架结构尺寸影响，有所欠缺，所以电梯机房的设备要摆放在适当的地方，与外层屏蔽层拉开距离，这段距离通常我们称为安全距离ds/1和ds/2；只有处于安全距离之外的电梯设备，才受到建筑物屏蔽层的保护。

安全距离可以根据以下公式计算：

安全距离ds/1分ds/2是源于落雷点位置的不同会导致雷电产生的强电磁场抵达电梯机房内部时，强度有所不同，其中雷电直接击中电梯机房时，安全距离是ds/2（套用公式2）雷电击中电梯机房以外附近空间时安全距离ds/1（套用公式1）。从公式可以看出，安全距离与屏蔽网格的宽度，也就是电梯机房的柱间距成正比，甚至是一比一的关系。一般的民用建筑电梯机房，长宽尺寸本来就小，扣除相应的安全距离后，可以利用的空间有限，有必要适当增加屏蔽层，削弱强电磁场，缩小安全距离的数值。具体做法是采用热镀锌Φ6圆钢组成1米×1米的屏蔽网格，同时与接地装置做好连接。

1合理的布线规划

当导体环路包围的、由雷电产生的强电磁场迅速变化时，环路就会产生感应电动势：如果这个环路是闭合回路，那么这个回路内便产生流动电流；如果这个环路在某个地方是断开的，则电荷会积累在环路断开处的两端，以电压的形式存在。这些电流和电压的大小，和雷电产生的电磁场、环路包围的面积都有关系。以雷电流动辄数十千安的量级，它在环路中产生的电流或者电压相对电梯电气设备的耐流耐压水平来说是一种巨大的伤害。所以，电梯电气设备间的连接布线要做好合理的规划，不能穿过安全距离区域，在规范允许的范围内，尽可能将各种线缆敷设在一起，线槽尽可能采用金属线槽，并且金属线槽做好接地处理。涉及不同专业设备之间的连接，也需统筹协商处理，切不可乱搭乱拉，埋下防雷安全事故的隐患。

2线路浪涌的防范

进入电梯机房的线路，无论是电源或信号线，在雷电发生时都会感应出暂态高电压浪涌，沿线路侵入电梯机房。从电梯设备发生雷电灾害的概率来说，由这方面引起的事故机率更高。为了杜绝这方面的危害，必须在线路进入电梯电气设备前加装浪涌保护器来削弱这部分感应高压浪涌。另外电梯内部引至外面的线路也要加以防范，比如外引到电梯机房大门外面的照明、监控线路，它们也要安装浪涌保护器，以免影响到电梯设备。如果有必要，上述线路还需要采取金属套管并且接地。

3完善接地措施

接地措施是防止感应雷侵袭的基础，能将电气干扰源引入大地，抑制雷击电磁脉冲干扰对电子设备的影响。电梯设备通常采用的供电系统地线作为接地措施，此时要仔细甄别该地线是不是符合要求，因为电力地线通常存在着入地路径曲折，感抗大，甚至接地电阻达不到要求，不利于快速泄放雷电流，缩短高过电压的保持时间；各个设备间的接地要就近和接地线单独连接，不允许各设备串联在一起后再接地，以防电位反击。

4统筹兼顾设置外部防雷装置。

在防直击雷方面，外部防雷装置的设计要结合本幢建筑物的具体构造特征，充分利用雷电流的分流原理，降低瞬变电磁场强度，加快雷电流的入地速度。例如适当增加天面接闪网格，用以增加电梯间接闪带与天面女儿墙接闪带的连接次数；电梯井额外增加均压环；引下线尽量避免设置在电梯间处，以防引下线泄流时对电梯机房产生电磁干扰；

总结：

电梯机房的防雷措施是保护人们安全的必要保障，切勿大意面对，统筹兼顾、措施合理，认真细致做好雷电灾害防范工作，才能避免灾害发生。

参考文献：

[1]王先冲《电磁场理论与应用》北京：科信出版社1991

[2]GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》2010

[3]GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》2012