對高層建筑電梯防雷技術(shù)的探討

劉煉鋒 趙雅靜

(咸寧市氣象局,湖北咸寧 437100)

對高層建筑電梯防雷技術(shù)的探討

劉煉鋒 趙雅靜

(咸寧市氣象局,湖北咸寧 437100)

本文就高層建筑電梯防雷保護(hù)這一關(guān)鍵的安全問題,針對雷電入侵電梯的原因、主要途徑和預(yù)防措施來闡述,從建筑物內(nèi)電梯系統(tǒng)的防直擊雷、屏蔽及布線、等電位連接、SPD安裝等措施進(jìn)行探討。

高層建筑 電梯 防直擊雷 屏蔽 等電位連接 SPD

2006年6月,重慶市某區(qū)內(nèi)的電梯在遭遇雷擊之后發(fā)生故障,使得10名住戶在電梯內(nèi)被困20分鐘;2011年8月,武漢市青山區(qū)的一名女士在乘坐電梯過程中電梯遭受到了雷擊,電梯突然急墜;2012年7月18日下午,梧州市區(qū)內(nèi)發(fā)生強(qiáng)雷暴天氣,雷雨云持續(xù)出現(xiàn)雷閃2個小時左右,位于新興三路的某銀行的電梯停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

類似的新聞在我們?nèi)粘Ｉ钪性絹碓匠Ｒ?電梯作為現(xiàn)代高層建筑中運(yùn)送乘客的重要垂直運(yùn)輸設(shè)備,在雷雨季節(jié)因雷擊事故受損的情況時有發(fā)生。因此,采取有效的雷電防護(hù)措施對電梯的安全運(yùn)行以保證乘客的人身安全就顯得至關(guān)重要。本文通過分析電梯遭受雷擊的相關(guān)途徑,提出了相對完整、科學(xué)、有效的雷電防護(hù)方法。

1 電梯遭受雷擊的原因及途徑

電梯遭受雷擊損壞器件主要集中在電氣控制部分。主要原因;一是電器控制部分電子化程度很高,內(nèi)受能力比較差,幾十伏上百伏過電壓就能摧毀;二是電梯機(jī)房均設(shè)置于電磁環(huán)境較差的樓頂,遭受雷擊電磁脈沖損壞幾率較大。

一般雷擊途徑可分為以下4類;直擊雷、侵入波、反擊和雷電感應(yīng)。根據(jù)實(shí)際情況,現(xiàn)代智能建筑都有較好的外部防雷裝置和良好的接地系統(tǒng),直擊雷經(jīng)外部防雷設(shè)施將雷電流經(jīng)接閃器、引下線和接地體直接引入大地,因此智能建筑中發(fā)生直擊雷和侵入波危害的情況不太多,危害建筑物弱電設(shè)備的主要途徑是反擊和雷電感應(yīng)。反擊是因?yàn)閺?qiáng)大的雷電流在接地電阻和引下線上造成很高的電阻和感應(yīng)電壓降,使無雷擊時處于低電位的接地裝置或與之相連的金屬物體出現(xiàn)很高的電位,使設(shè)備發(fā)生擊穿。雷電感應(yīng)是指雷電直接擊在建筑物上或附近,雷電流通道的電磁場對建筑物外部和內(nèi)部都會產(chǎn)生空間感應(yīng)。如果建筑物、電梯機(jī)房和管線無屏蔽,在建筑物和設(shè)備的某些部位上將感應(yīng)出很高的電動勢,達(dá)到危害電梯設(shè)備的程度。雷電感應(yīng)往往通過弱電設(shè)備的電源線、信號線進(jìn)入,造成過電壓繼而擊穿設(shè)備敏感的微電子器件,引起設(shè)備電源中斷、通信中斷、元件模塊燒毀等,直接造成電梯主板的損害。若電梯的控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障,電梯自然無法正常運(yùn)行。

2 電梯防止雷電入侵的防護(hù)措施

2.1 外部防雷

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010的要求,建筑物應(yīng)安裝相應(yīng)防雷等級的避雷針(帶、線、網(wǎng))、引下線。引下線應(yīng)沿建筑物四周均勻布置,其平均間距應(yīng)符合要求。建筑物屋面金屬構(gòu)件應(yīng)就近與屋面防雷裝置相連,建筑物屋面新增非金屬物體應(yīng)設(shè)接閃器,并就近與屋面防雷裝置相連做等電位處理,且有良好的接地。電梯的建筑多為高層建筑,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取防側(cè)擊雷措施,建筑物的高度在45m(二類)或60m(三類)以上的外墻上的欄桿、門窗等較大金屬物應(yīng)與防雷裝置連接,電梯機(jī)房的金屬門窗應(yīng)就近與防雷裝置連接。如果電梯是室外觀光電梯,建筑物外墻上安裝的觀光電梯,都應(yīng)將其軌道、轎廂、廳門等與建筑物防雷裝置連接,做好防側(cè)擊雷保護(hù)措施。

2.2 內(nèi)部防雷

2.2.1 屏蔽及布線

高層電梯電源盒通信線路較長,受感應(yīng)的受感應(yīng)的線路較長,電梯機(jī)房一般位于井道頂部(樓房頂層),這恰好是雷擊建筑物電磁環(huán)境惡劣的地方。雷擊高層建筑時頂上兩層遭受雷擊的概率大于下面各層 ,電梯機(jī)房應(yīng)采取有效屏蔽,減少電磁干擾。設(shè)計時宜將電梯井道設(shè)于建筑物中心部位,遠(yuǎn)離外墻鋼筋混凝土柱內(nèi)主筋所作的引下線的位置。電梯控制系統(tǒng)應(yīng)布設(shè)于機(jī)房中間位置,以最大限度減少雷擊電磁脈沖的干擾。電梯的電源、控制、通訊等線纜最好采用金屬管敷設(shè),連接處作好跨接處理,至少在屏蔽金屬管的兩端就近良好接地,保證電磁屏蔽,減少雷擊電磁脈沖對電梯控制系統(tǒng)造成干擾。對于樓與樓之間的架空線路如無法采取屏蔽處理時,應(yīng)在架空線上加鋼纜固定,并將鋼纜兩端就近引至共用接地裝置。

2.2.2 等電位連接

等電位連接的目的在于減少雷電流所引起之電位差。將建筑物中各電氣裝置和其它裝置外露的金屬及可導(dǎo)電部分,與人工或自然接地體用導(dǎo)體連接起來。等電位體連接在正常工作時不通過電流,只傳遞電位,僅僅在雷擊或過電壓出現(xiàn)時才通過電流。對電梯系統(tǒng)來說,等電位連接是減少雷擊事故的一個基本措施。

2.2.3 限壓保護(hù)

限壓保護(hù)是指在電源線路和信號線路的關(guān)鍵部位、重要敏感端口安裝電涌保護(hù)器(SPD)。它是限制瞬時過電壓和泄放電涌電流的電子裝置,并聯(lián)或串聯(lián)于線路中,平時呈高阻態(tài)。當(dāng)有瞬態(tài)電涌時候,SPD就會導(dǎo)通,電涌泄放到大地上,從而將線路兩端的殘余電壓鉗制在允許范圍內(nèi),因此可作為設(shè)備的最后保護(hù)。電源一般采TNS系統(tǒng),按防雷區(qū)的劃分實(shí)行多級保護(hù),對電梯系統(tǒng)配置三級以上保護(hù),各級SPD合理配合,能對雷擊災(zāi)害起到有效防止作用。

需要特別指出的是本文所提三級保護(hù)只是泛指,并非每臺電梯都需要按此等級配置進(jìn)行防護(hù)。按照需防護(hù)的重要性和精細(xì)程度甚至可以進(jìn)行四級、五級的保護(hù),其原理是相同的,其最終目的都是將設(shè)備或元件的雷擊電涌殘壓控制在可承受的范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

電梯作為高層建筑的必需設(shè)備,其使用環(huán)境不容忽視。雷擊導(dǎo)致電梯停運(yùn)將會給人們的出行帶來許多不便,甚至危及使用人員的生命安全,所以電梯防雷應(yīng)受到足夠的重視。在設(shè)計施工時,就應(yīng)從直擊雷、屏蔽及布線、等電位連接、限壓保護(hù)等方面綜合、系統(tǒng)的考慮防雷措施,通過層層防護(hù)才能有效減少雷電對電梯造成的損害。

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[3]鄒越華,關(guān)象石.對《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的理解[J]．建筑電氣,2013,32(3):148—156.

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