对电梯防雷技术的探讨

对电梯防雷技术的探讨

摘要:目前,电梯制造和安装的相关国家标准并没有对电梯的防雷做出明确的规定,为了规范电梯的防雷做法,通过分析雷击电梯系统的原因及途径,对建筑物内电梯系统的防直击雷、屏蔽及布线、等电位连接、共用接地、合理安装SPD等综合防雷措施进行探讨,供防雷检测人员及电梯施工人员参考。

关键词:电梯防直击雷屏蔽等电位连接SPD

电梯时现代建筑物中必不可少的配套设施之一。随着我国经济飞速发展,高层不断增多,智能化水平迅速提高,电梯雷击事故呈上升趋势。目前,电梯制造和安装的相关国家标准并没有对电梯的防雷做出明确的规定,且各电梯制造厂对电梯的防雷设计也不相同,有的防雷效果好,有的差,有的甚至并没有做防雷设计。通过分析电梯遭受雷击的途径,提出了电梯的防雷做法,供防雷检测人员和安装施工人员参考。

1 电梯的原理及结构组成

电梯是机、电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体,电气部分相当于人的神经,控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度,密切协同,使电梯可靠运行。从电梯空间位置使用看,由四部分组成:依附建筑物的机房、井道;运载乘客或货物的空间——轿厢;乘客或货物出入的地点——层站。即机房、井道、轿厢、层站。

2 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:一是电器控制部分微电子程度很高,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。一般雷击途径如下。

(1)电梯所在建筑及附近建筑遭受直接雷击,带来巨大瞬变电磁场,致使电梯各线路感应出过电压、过电流造成控制系统损坏。

(2)电梯机房内有通信线路,监控设施线路架空引入,或楼顶其他用设施(如风机、航空灯、移动通信设施)与电梯共用供电线路等情况造成的雷击电磁脉冲过电压或过电流侵入。

(3)同一建筑内其他用电设备遭受雷击,因电源线路在配电室相连,传导分流造成电梯设备损坏。

3 电梯的雷电综合防护

3.1 外部防雷

根据《建筑物防雷设计规范》(GB50057-1994)的要求,建筑物安装应符合相应防雷等级的避雷针、避雷带、避雷网、引下线,引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置,其平均间距应符合要求。建筑物屋面

新增金属构件应就近与屋面防雷装置相连做等电位处理,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。

3.2 内部防雷

3.2.1 屏蔽及布线

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。有专家研究指出,雷击楼房时,顶上两层基本上能吸收雷电流的80%,因此雷击高层建筑时顶上两层遭受灾害的几率远大于下面各层。电梯机房采取有效屏蔽对减少电磁干扰是很有帮助的。

(1)做好防侧击雷工作,金属门窗应与避雷引下线焊接,以提高法拉第笼的屏蔽效果。

(2)所有线路应穿金属线槽或铁管布设,连接处作好跨接处理时,应在架空线上加钢缆规定,并将钢缆在两端就近接地。

(3)电梯井道宜设于建筑物中间位置,电梯控制系统应布设于机房中间位置,以最大限度减低雷击电磁脉冲干扰。

(4)电梯机房内连接各部件的电线和电缆要在线槽内走线,线槽要布置得合理美观。从配电板主开关输处端开始布线,把电梯的动力线路和控制线路分开敷设,从进机房电源起零线和接地线应始终分开,即采用三相五线制。

3.3 等电位连接

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,以达到减少电位差称为等电位连接。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。等电位连接是减小在防雷空间内发生火灾、爆炸、生命危险的一项很重要的措施。对电梯系统来说,等电位连接也是减少雷击事故的一个基本措施。

3.4 共用接地

由于各接地系统的功能要求不尽相同,其接地问题多样及复杂,如处理不当将留下严重隐患。高层建筑由于受周围建筑限制,防雷接地与其它接地一般较难分开,一般利用大楼基础钢筋网作为共用接地装置。应将交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地共用一组接地装置,但防雷接地在环形接地体上的接地点与其他几种接地的接地点之间的距离宜大于5m。接地电阻值要求小于等于4Ω或

或小于等于1Ω。

3.5 安装SPD保护

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。

4 结语

电梯作为建筑内的必需设备其使用环境不容忽视,如果因为雷电而导致电梯停运将会给人们的出行带来不便。随着新建高层建筑的不