高层建筑物电梯综合雷电防护技术探讨

高层建筑物电梯综合雷电防护技术探讨

何涛

陕西省西安市北关十字陕西省气象局

摘要：本文主要研究和讨论了高楼电梯的综合雷电防护技术，从设计理念、电梯机房与井道的外部防雷策略以及电梯机房与井道的内部防雷策略三个角度进行了深入的探讨。经过研究发现，高级电梯综合防雷系统能够显著增强电梯抵御雷击的能力，从而保证即使在雷雨季节的恶劣天气环境中，电梯也能够安全稳定地工作。

关键词：高层建筑物电梯；雷电防护技术；外部防雷措施；内部防雷措施

近期的电梯雷击事件研究揭示，雷电电磁脉冲是导致电梯的电力及其电子装置发生雷击的关键原因。所以，在配置电梯的高楼中，不仅要实施基本的外部与内部的防雷策略，也要专门为电梯实施防止雷电的电磁脉动的方法，这样才能充分增强电梯及其相应的电器、电子设备的抗雷性，从而保障电梯的安全性与稳定性。

1电梯机房及井道外部防雷措施

1.1接闪器

依据《建筑物防雷设计规范》的要求，电梯机房（无机房井道）的顶部屋面应配备接闪杆和接闪带（网）进行保护。接闪带等接闪器应在机房屋面周围明显布置，并与建筑物顶部屋面的接闪带等明显接闪器相连接。为了降低雷电电磁脉冲对电梯机房井道内的电气电子设备的伤害，禁止将电梯机房（或无机房电梯井道）的屋顶明接闪器与机房和无机房井道的钢筋混凝土墙体内梁柱内的钢筋焊接[1]。为了增强机房和井道的外部防雷措施，应该加强空间屏蔽措施。对于超高层建筑，为了保护突出屋面的电梯机房或井道不受直接雷击（也就是不会成为闪电点），应在建筑物屋顶设置独立的接闪杆（也就是避雷针）以保护这些突出屋面的电梯机房或井道。独立接闪杆与机房最近的外墙水平距离不得少于1米，同时，独立接闪杆的接地连接线应与建筑物主体结构的外墙屋面接闪带相连。电力不能通过f重流接闪带和墙体结构梁柱以及剪力墙钢筋进行连接，也就是说，雷电流不能通过电梯机房和井道结构墙体钢筋进入并泄放到地面[5]。

1.2引下线

在电梯设备室和通风管道的壁面中，其中的钢筋不能被用于特定的防雷接地。明敷接闪器（接闪杆或接闪带）在机房的屋顶上，不能和机房以及井道中的建筑物的梁（或柱）和剪力墙的钢筋相接。为了保障防雷设备的功能，明敷接闪器（接闪杆或接闪带）在机房和井道的建筑中，不能和剪力墙的钢筋相接。由于这些建筑的梁（或柱）以及剪力墙中的钢筋被用作防雷的导线，它们的存在将直接对接闪器的防雷性能产生影响。若将接闪器和这些钢筋相连，有可能产生电流的断开，从而使得防雷设备无法正常工作，更有可能触发诸如火灾之类的危险情况。所以，有必要实行策略来防止这样的状况，从而保障建筑物和设备的安全。

1.3空间屏蔽机房和井道建筑结构空间屏蔽措施

应该将建筑混凝土结构的柱梁、楼板和剪力墙内的钢筋、金属门窗等自然金属部件与防雷设备相连，形成一个法拉第立体格栅屏蔽空间。这样可以对外部侵入的雷电电磁脉冲进行初级屏蔽，并在一定程度上减少其影响，从而有助于缓解对机房内部控制柜屏蔽需求的压力。当电梯机房的屏障网格尺寸减少时，其防护性能会得到提升，同时也会使得控制器和墙壁的防护距离减少。根据计算，当建筑物的剪力墙的钢筋网格布局的宽度小于0.15 m米，那么电梯的控制器和剪力墙之间的安全间隔至少需要达到0.53 m米。

2电梯机房及井道内部防雷措施

2.1设备屏蔽

一体化的掩蔽工具。为了降低雷电引发的电磁脉冲波动，需要全面采取“机房和井道建筑结构空间防护、设备防护、线缆防护”等方法。采取了机房与井道的建筑结构空间防护策略。在建筑物的混凝土框架、屋顶、地面，以及剪切墙体里的钢筋、金属门窗等天然的金属部分，都需要被防雷装置所覆盖，从而创造出一个网状的大型空间隔离。这就是设备的保护方法[2]。如控制柜这样的电子信息设备，应选用其金属柜体作为防护材料，并且应在机房的中心位置进行布置，以防止与机房和井道建筑的结构柱和剪力外墙发生接触。线缆的防护也应采用此方法。对于将控制箱和车厢相连的信号导线，需要使用防护性的导线，而将控制箱和每一个站点的外部控制板相联的信号导线，则需要安装在金属导轨上，或者使用防护性的导线。在金属导轨中，需要按照强度和电流的不同进行导轨布置，并且导轨的两侧的金属防护层需要紧密地和相关的设备的金属部件相连。

2.2安全隔离

应将控制柜设置在机房的中心位置，或者远离机房和井道的建筑结构柱和剪力外墙。表1显示了控制柜屏蔽体到机房内的格栅式屏蔽墙的dw以及从屋顶到dr的最低安全距离。

表1控制柜屏蔽体与机房空间格栅型屏蔽墙距离dw和屋顶距离dr的最小安全距离值

数据来源：《建筑物电子信息系统防雷技术规范》相关数据记录

请注意，W代表了机房内的隔离网的宽度。SF是一个掩码因子。dw代表了机房内的格栅式防护设备和控制器防护设备之间的水平安全距离，dr则是指机房内的格栅式防护设备的顶端到控制器防护设备的垂直安全距离。

显然，如果机房的屏障网格是由剪切墙构成，其宽度W≤0.15 m小于W≤0.15 m米，那么在这种情况下，机房中的控制器和剪切墙之间的安全距离dw应大于dw≥0.53 m米，同样，控制器和机房顶部的安全距离dr也应大于dr≥1.724 m米。当剪力墙的网格宽度w减少时，机房内的屏障网格会减少，这将导致控制柜与机房内的格栅式屏障墙以及顶部的安全距离也会相应减少[3]。

2.3等电位连接

在机房与井道中，电力与电子器件需要使用S型星形的等电位连接方式进行相互联系。S型星形的等电位连接方式是指，所有的设备在机房与井道中的接地点必须对齐相同的接地基准。也就是说，将机房中的电梯驱动主体以及支撑金属架与井道中的所有垂直金属导轨的电气联系视为机房与井道的等电位联系方式的接地基准，并且所有导轨的底部必须与电梯井道底坑预留的接地点相对齐。在机房中，所有的驱动器、控制器、电力供应器、电梯的主要开关、屏蔽线的金属外壳、电子装置的防静电接地、保护保护、功能性的接地和浪涌保护器的接地都需要在S型布局的接地基准上进行最小的间隔。所有井道内的层门金属结构、外部按钮板的金属外壳、电子设备的防静电接地端、安全保护接地端、功能性接地端、浪涌保护器接地端以及底坑限速器的张紧轮等，都应该以最短的距离与S型结构的接地基准点进行连接。

2.4合理布线

线缆敷设。应将电子信息系统的线缆安装在金属线槽和金属管道中，并且应尽量靠近等电位的金属元件进行布置，而不应该将其放置在机房和井道的空间中以阻挡建筑物的外墙。电缆的电磁感应环路的面积。应该努力缩小由电源线和信号线构建的电磁感应环路的面积。保持电子信息线路和防雷接地（或者是在机房井道空间内的建筑结构柱梁和剪力墙的暗部钢筋）之间的安全间隔。在1000 mm的范围内，最大的平行净距和300 mm的交叉净距。电力信号线路和防护地下线路的安全间隔。最低的平行净间隔为50毫米，而最低的交错净间隔为20毫米。380 V的电力电缆和电子信息线缆之间的安全间隔。对于平行布置的最低距离为130毫米，而对于连通的金属沟道或者钢管，其最低距离为70毫米。对于连通的各种金属沟道或者钢管（如果是相同的沟道，应该用金属板隔开），其最低的间隔为10毫米。

4结语

总的来说，可以通过对电梯机房和井道的土建结构设计和施工、电梯供电电源的设计和施工，以及电梯产品的设计和现场安装等各个环节的全面思考和执行，来构建一套完整的高层建筑电梯综合防雷设计方案。这样做会对提升电梯的雷击预警策略产生积极影响，进一步确保电梯在极端的雷暴天气环境中依然能稳定且可信赖地工作。

参考文献

[1]吴勇. 电梯机房系统防雷设计[J]. 现代建筑电气,2023,14(06):50-54.

[2]许乾波. 高层建筑物电梯综合雷电防护技术探讨[J]. 机电工程技术,2023,52(02):269-272+291.

[3]陆明明,薛风国,杨军,周长明,齐海超,严肃,陈亮. 电梯的雷电防护技术研究[J]. 黑龙江气象,2022,39(02):22-23+30.