居民小區(qū)電梯四遭雷擊事故分析及對策

朱建國

摘 要：本文根據(jù)針特例對電梯的結構和海南省雷電的特點進行了分析，根據(jù)雷擊現(xiàn)場的具體情況，對外部防雷、內部防雷、等電位連接、安裝SPD等綜合防雷措施進行了探討。

關鍵詞：電梯防雷、外部防雷、內部防雷、SPD

2016年8月、2017年7-9月，海南省定安縣某小區(qū)電梯先后四次遭雷擊，導致電梯控制系統(tǒng)主板、變頻器驅動板、擴張板、轎頂板等電子版燒毀，給電梯使用單位造成了巨大的經濟損失，也給電梯維保單位找了不少麻煩，據(jù)此，本文簡要地分析一下這些事故，提出一些防雷措施。

一、雷擊過程分析

該小區(qū)強電、弱電線路入戶處均未做過電壓防護，會導致雷電波入侵；建筑物屋面層均出現(xiàn)強電、弱電線路捆綁在避雷帶上穿PVC管進入電梯機房或住戶家，未做任何屏蔽設施和過電壓防護，會導致雷電電磁感應和雷電波入侵；建筑物天面違章搭蓋金屬屋面小屋，金屬屋面未接地；天面搭蓋私家花園、加裝的太陽能熱水器超出接閃器保護范圍，易遭受直擊雷損害。

電梯從空間位置使用看， 由四個部份組成：機房、井道、轎廂和層站。機房位于井道的頂部，即樓房頂層；轎廂是運載乘客的空間；層站是乘客或貨物出入轎廂的地點。電梯機房一般都設在建筑最高處，直接雷擊首當其沖。該小區(qū)屋面搭蓋金屬屋面小屋和私家花園，加裝的太陽能熱水器均留下安全隱患。電梯遭受雷擊損壞器件主要集中在電氣控制部分，該小區(qū)電梯控制系統(tǒng)主板、變頻器驅動板、擴張板、轎頂板被雷電擊穿燒毀，主要原因：一是在建筑最高處設獨立高出屋面電梯機房，屋面強電、弱電線路捆綁在避雷帶上進入電梯機房，電磁環(huán)境較差，雷擊電磁脈沖損壞概率大；二是電器控制部份微電子化程度高，耐受能力較差，幾十伏上百伏過電壓就能損壞其設備。

二、電梯防雷擊措施：

1、外部防雷：

根據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB50057—2010）的要求，建筑物安裝應符合相應防雷等級的避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、引下線，引下線應沿建筑物四周均勻或對稱布置，其平均間距應符合要求。建筑物屋面新增金屬構件應就近與屋面防雷裝置相連做等電位處理，建筑物屋面新增非金屬物體應設接閃器，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。宜利用基礎內的鋼筋作為共用接地裝置，應將交流工作接地、安全保護接地、直流工作接地、防雷接地共用一組接地裝置，但防雷接地在環(huán)形接地體上的接地點與其他幾種接地的接地點之間的距離宜大于5m。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與防雷裝置連接，電梯機房的金屬門窗應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，都應將其軌道、轎廂、廳門等與建筑物防雷裝置連接，做好防側擊雷保護措施。

2、 內部防雷：

電源及信號線路的屏蔽及布線高層電梯電源和通信線路較長，受感應的線路較長，電梯機房一般位于大樓頂層，電磁環(huán)境惡劣。雷擊高層建筑時頂上兩層遭受雷擊的概率大于下面各層，電梯機房應采取有效屏蔽，減少電磁干擾。設計時宜將電梯井道設于建筑物中心部位，遠離外墻鋼筋混凝土柱內主筋所作的引下線的位置。電梯控制系統(tǒng)應布設于機房中間位置，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，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。

3、等電位連接：

等電位連接的目的在于減小雷電流在分開的裝置、諸導電物體之間的電位差?！督ㄖ锓览自O計規(guī)范》（GB50057—2010）第6.3.4條第3款規(guī)定：所有電梯軌道、電纜橋架等大尺寸的內部導電物，其等電位連接應以最短路徑連到最近的等電位連接帶或其它已做了等電位連接的金屬物，各導電物之間宜附加多次互相連接。電梯導軌的底端和頂端分別與防雷裝置連接，作為雷電流泄放的通道之一。高層電梯機房金屬門窗、金屬構架應接地，作等電位處理。在電梯機房內使用40x4x300mm銅排設置等電位接地端子板，室內所有的機架（殼）、配線線槽、設備保護接地、安全保護接地、浪涌保護器接地端均應就近接至等電位接地端子板。區(qū)域報警控制器的金屬機架（殼）、金屬線槽（或鋼管）、電氣豎井內的接地干線、接線箱的保護接地端等，應就近接至等電位接地端子板。

4、安裝SPD：

電源和控制線路除了做好屏蔽措施外，還應分級設置SPD。安裝SPD的目的是防止閃電電涌和雷電感應過電壓沿線路傳遞到設備端而損壞設備，是雷電損壞電子設備的主要形式。

首先應在電梯的電源線路上，分級設置電源SPD。電源進線的總配電箱（柜）處或變壓器的低壓出線處應安裝第一級SPD。第一級SPD應采用I級分類實驗的SPD，電壓保護水平不大于2.5kV。由于第一級SPD沿線路距離電梯機房都比較長，且第一級SPD電壓保護水平加上線路上的感應電壓，有效電壓保護水平大大超過電梯控制箱的耐壓水平，因此，應設多級SPD。一般電梯機房內的配電箱是與總配電箱（柜）或變壓器的低壓出線端直接連接，中間無分配電箱，因此，一般第二級SPD應安裝在電梯機房內的配電箱內。第二級SPD應選用Ⅱ級或Ш級實驗的SPD，SPD的電壓保護水平加上兩端引線的感應電壓值，應小于電梯控制箱的耐壓水平。電梯控制箱應盡量靠近機房配電箱，以縮短連接線路的長度，減小感應電壓。

考慮電梯微機電源或信號采集部分大都為低壓工作回路，承受瞬間高電壓沖擊的能力不強，如果發(fā)生損壞會導致電梯出現(xiàn)瞬時故障，造成乘客受困甚至受傷的情況，故有必要引入第三級電涌保護器對控制系統(tǒng)中的重要電子板進行保護，以有效防止因電梯主板損壞而造成的電梯瞬時故障。

電梯控制系統(tǒng)主要由調速部分和邏輯控制部分構成。調速部分的性能對電梯運行時乘客的舒適感有著重要作用，目前，大多選用高性能的變頻器，通過對變頻器參數(shù)的合理設置，不僅使電梯在運行超速和缺相等方面具備了保護功能，而且使電梯的起動、低速運行和停止更加平穩(wěn)舒適。變頻器自身的起動、停止和電機給定速度選擇則都有邏輯控制部分完成，因此，邏輯控制部分是電梯安全可靠運行的關鍵。

各電梯主板之間線路和相關電氣性能有較大差異，而且每種電子板上存在不同電壓級別的電源回路及信號回路。需要按照實際要保護的對象進行分析，挑選適當?shù)碾娪勘Ｗo器保護電子板。對在電子板的工作電壓和控制電路電壓中的各等級供電線路進行SPD保護，并且SPD的額定電壓必須與保護的回路電壓等級相匹配。電梯控制系統(tǒng)中，一般采用4芯式的通訊電纜，其中2根傳輸電源，另2根傳輸CAN-bus信號。SPD主要安裝在以下位置：（1）控制柜內電腦主微機板處；（2）電梯主板電源輸入輸出及信號處理通訊板IO控制線路；（3）控制柜內繼電器板各低壓回路的匯總板線路處；（4）由于電梯對講系統(tǒng)一般設計為總線式設計，所以在對講主機電源線路及4芯信號處也應安裝SPD。

結束語

電梯的雷電防護，應采取系統(tǒng)的防雷措施。從大部分的雷擊電梯事故來看，主要是感應雷擊造成電梯故障，因此，應重點加強感應雷擊的防護，綜合采取屏蔽、接地、等電位連接、安裝SPD等措施。其中，電梯機房內的控制柜內的電梯主板，是防雷設計中的重中之重，必須根據(jù)具體情況，選擇適配的電涌保護器。

參考文獻：

[1] GB50057—2010，建筑物防雷設計規(guī)范[S].

[2] GB50343—2004，建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范[S].