对高层建筑电梯防雷技术的探讨

时间：2024-05-19

刘炼锋赵雅静

(咸宁市气象局,湖北咸宁 437100)

对高层建筑电梯防雷技术的探讨

刘炼锋赵雅静

(咸宁市气象局,湖北咸宁 437100)

本文就高层建筑电梯防雷保护这一关键的安全问题,针对雷电入侵电梯的原因、主要途径和预防措施来阐述,从建筑物内电梯系统的防直击雷、屏蔽及布线、等电位连接、SPD安装等措施进行探讨。

高层建筑电梯防直击雷屏蔽等电位连接 SPD

2006年6月,重庆市某区内的电梯在遭遇雷击之后发生故障,使得10名住户在电梯内被困20分钟;2011年8月,武汉市青山区的一名女士在乘坐电梯过程中电梯遭受到了雷击,电梯突然急坠;2012年7月18日下午,梧州市区内发生强雷暴天气,雷雨云持续出现雷闪2个小时左右,位于新兴三路的某银行的电梯停止运转。

类似的新闻在我们日常生活中越来越常见,电梯作为现代高层建筑中运送乘客的重要垂直运输设备,在雷雨季节因雷击事故受损的情况时有发生。因此,采取有效的雷电防护措施对电梯的安全运行以保证乘客的人身安全就显得至关重要。本文通过分析电梯遭受雷击的相关途径,提出了相对完整、科学、有效的雷电防护方法。

1 电梯遭受雷击的原因及途径

电梯遭受雷击损坏器件主要集中在电气控制部分。主要原因;一是电器控制部分电子化程度很高,内受能力比较差,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。

一般雷击途径可分为以下4类;直击雷、侵入波、反击和雷电感应。根据实际情况,现代智能建筑都有较好的外部防雷装置和良好的接地系统,直击雷经外部防雷设施将雷电流经接闪器、引下线和接地体直接引入大地,因此智能建筑中发生直击雷和侵入波危害的情况不太多,危害建筑物弱电设备的主要途径是反击和雷电感应。反击是因为强大的雷电流在接地电阻和引下线上造成很高的电阻和感应电压降,使无雷击时处于低电位的接地装置或与之相连的金属物体出现很高的电位,使设备发生击穿。雷电感应是指雷电直接击在建筑物上或附近,雷电流通道的电磁场对建筑物外部和内部都会产生空间感应。如果建筑物、电梯机房和管线无屏蔽,在建筑物和设备的某些部位上将感应出很高的电动势,达到危害电梯设备的程度。雷电感应往往通过弱电设备的电源线、信号线进入,造成过电压继而击穿设备敏感的微电子器件,引起设备电源中断、通信中断、元件模块烧毁等,直接造成电梯主板的损害。若电梯的控制系统出现故障,电梯自然无法正常运行。

2 电梯防止雷电入侵的防护措施

2.1 外部防雷

根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的要求,建筑物应安装相应防雷等级的避雷针(带、线、网)、引下线。引下线应沿建筑物四周均匀布置,其平均间距应符合要求。建筑物屋面金属构件应就近与屋面防雷装置相连,建筑物屋面新增非金属物体应设接闪器,并就近与屋面防雷装置相连做等电位处理,且有良好的接地。电梯的建筑多为高层建筑,应根据实际情况采取防侧击雷措施,建筑物的高度在45m(二类)或60m(三类)以上的外墙上的栏杆、门窗等较大金属物应与防雷装置连接,电梯机房的金属门窗应就近与防雷装置连接。如果电梯是室外观光电梯,建筑物外墙上安装的观光电梯,都应将其轨道、轿厢、厅门等与建筑物防雷装置连接,做好防侧击雷保护措施。

2.2 内部防雷

2.2.1 屏蔽及布线

高层电梯电源盒通信线路较长,受感应的受感应的线路较长,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。雷击高层建筑时顶上两层遭受雷击的概率大于下面各层 ,电梯机房应采取有效屏蔽,减少电磁干扰。设计时宜将电梯井道设于建筑物中心部位,远离外墙钢筋混凝土柱内主筋所作的引下线的位置。电梯控制系统应布设于机房中间位置,以最大限度减少雷击电磁脉冲的干扰。电梯的电源、控制、通讯等线缆最好采用金属管敷设,连接处作好跨接处理,至少在屏蔽金属管的两端就近良好接地,保证电磁屏蔽,减少雷击电磁脉冲对电梯控制系统造成干扰。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,并将钢缆两端就近引至共用接地装置。

2.2.2 等电位连接

等电位连接的目的在于减少雷电流所引起之电位差。将建筑物中各电气装置和其它装置外露的金属及可导电部分,与人工或自然接地体用导体连接起来。等电位体连接在正常工作时不通过电流,只传递电位,仅仅在雷击或过电压出现时才通过电流。对电梯系统来说,等电位连接是减少雷击事故的一个基本措施。

2.2.3 限压保护

限压保护是指在电源线路和信号线路的关键部位、重要敏感端口安装电涌保护器(SPD)。它是限制瞬时过电压和泄放电涌电流的电子装置,并联或串联于线路中,平时呈高阻态。当有瞬态电涌时候,SPD就会导通,电涌泄放到大地上,从而将线路两端的残余电压钳制在允许范围内,因此可作为设备的最后保护。电源一般采TNS系统,按防雷区的划分实行多级保护,对电梯系统配置三级以上保护,各级SPD合理配合,能对雷击灾害起到有效防止作用。

需要特别指出的是本文所提三级保护只是泛指,并非每台电梯都需要按此等级配置进行防护。按照需防护的重要性和精细程度甚至可以进行四级、五级的保护,其原理是相同的,其最终目的都是将设备或元件的雷击电涌残压控制在可承受的范围内。