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高層建筑電梯防雷工程

文檔作者：陳剛黃冠軍文檔來源： 1．湖南省氣象局 2．湖南省郴州市氣象局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月04日
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· 程與應(yīng)用·
高層建筑電梯防雷工程
陳 剛 ， 黃冠軍
(1．湖南省氣象局，湖南武漢410125；
2．湖南省郴州市氣象局，湖南郴州426100)
現(xiàn)代建筑電氣
摘 要：介紹了高層建筑中電梯防雷的特點(diǎn)。從防直擊雷、屏蔽及布線、共用接
地、等電位聯(lián)結(jié)、合理安裝電涌保護(hù)器等方面探討了電梯防雷的主要措施。闡述了
電梯運(yùn)行維護(hù)的注意事項。提出電梯機(jī)房操控柜內(nèi)的PLC電路板是高層建筑中
電梯防雷設(shè)計的重點(diǎn)，要依據(jù)實際工程項目情況，選擇適配的電涌保護(hù)器。
關(guān)鍵詞：高層建筑；電梯；防雷措施；等電位聯(lián)結(jié)
中圖分類號： ru 856 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1674—8417f2016)1l-00394)3
DOI：10．1661s／j．enki．1674—8417．2016．1 1．01 1
0 引 言
隨著現(xiàn)代高層建筑的迅速發(fā)展，電梯已成為
人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚拇怪苯煌üぞ摺Ｔ?
電梯設(shè)備智能化水平迅速提高的同時，電梯的雷
擊事故呈上升趨勢。在雷暴季節(jié)，電梯遭受雷擊
而發(fā)生故障停機(jī)的情況經(jīng)常發(fā)生，其中不乏伴隨
出現(xiàn)燒毀電路板的情況，且通常燒毀的大部分是
電梯控制箱內(nèi)的主微機(jī)板或信號處理板。出現(xiàn)
此類故障會造成電梯的緊急制動停止，并有可能
對電梯乘客造成恐慌甚至受傷。因而，對高層建
筑的電梯防雷工程應(yīng)給予高度重視和強(qiáng)化落實。
1 電梯防雷特點(diǎn)
1．1 電梯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
電梯主要由曳引機(jī)、控制柜、轎廂、門、導(dǎo)軌、
限速器、緩沖器、對重裝置、隨行電纜和曳引機(jī)鋼
絲繩等部件組成，而電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通信系
統(tǒng)及動力系統(tǒng)共同控制電梯的正常運(yùn)行。電梯按
黃冠軍(1971一)，男，工程師，從事防雷檢測工作。
陳剛{1975一)，男，
高級工程師。從事防
雷檢測工作。
照其位置，可分為電梯機(jī)房、井道、轎廂、層站，機(jī)房
一般位于電梯井道的頂部，電梯的控制和動力系
統(tǒng)均安裝在此。機(jī)房防雷是電梯防雷的重點(diǎn)。
1．2 電梯電路特點(diǎn)
目前，電梯設(shè)備的功能化和智能化程度有了
很大提升，交流變頻調(diào)速、PLC控制單元、智能網(wǎng)
絡(luò)等技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍。這些高精密的電
子、電力設(shè)備具有大量的半導(dǎo)體集成電路和敏感
器件，其耐受瞬間過電壓能力極低。同時由于高
層建筑的雷擊概率比較高，電梯設(shè)備的安裝位置
一般在建筑物的頂層或者比較暴露的部位，電梯
井也往往被利用為電力或通信線路的走線通道，
因此在雷暴季節(jié)，電梯遭受雷擊而發(fā)生故障停梯
的情況經(jīng)常發(fā)生。
1．3 雷電入侵電梯的主要途徑
雷電入侵建筑物和弱電設(shè)備的途徑較多，主
要有雷電直擊電涌侵入、地電位反擊、雷電感應(yīng)
3種途徑。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)，危害建筑物弱電設(shè)備最常
． 39．
圜絲 建
No．I I、1o1．7 fSeriaI No．83)20I6
見的途徑是地電位反擊和雷電感應(yīng)。地電位反
擊是因為強(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)
備的某些部位上感應(yīng)很高的電動勢，則危害電梯
設(shè)備。雷電感應(yīng)往往通過弱電設(shè)備的電源線、信
號線進(jìn)入，出現(xiàn)過電壓，繼而擊穿設(shè)備敏感的微
電子器件，從而設(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壞。
2 電梯防雷的主要措施
2．1 電梯機(jī)房直擊雷防護(hù)
電梯機(jī)房位于建筑物頂層，其直擊雷防護(hù)應(yīng)
與整個建筑物的直擊雷防護(hù)結(jié)合起來，機(jī)房頂應(yīng)
設(shè)接閃桿、接閃帶(網(wǎng))維護(hù)。接閃帶應(yīng)沿機(jī)房頂
周邊設(shè)置，接閃網(wǎng)可運(yùn)用頂板內(nèi)的鋼筋，網(wǎng)格尺
度應(yīng)符合對本類防雷修建的需求。接閃桿與接
閃帶(網(wǎng))應(yīng)相互連接，并經(jīng)過修建布局柱內(nèi)或剪
力墻內(nèi)的鋼筋，與修建接地裝置連接。
2．2 屏蔽措施
電梯機(jī)房、電梯井的方位應(yīng)選在建筑物中心
部位，不宜選在靠外墻部位，這樣能運(yùn)用建筑物
鋼筋之間的等電位聯(lián)結(jié)，構(gòu)成初級屏蔽。應(yīng)對電
梯機(jī)房內(nèi)部電磁場環(huán)境進(jìn)行驗證核算，以斷定是
不是需要對機(jī)房采取附加的外部屏蔽措施。
當(dāng)機(jī)房頂遭直接雷擊時，按照GB 50174—
2008{電子計算機(jī)機(jī)房設(shè)計規(guī)范》要求，機(jī)房內(nèi)的
磁場強(qiáng)度應(yīng)不大于800 A／m，雷電流取值應(yīng)符合
本類防雷建筑物的需求，如二類防雷建筑物
取150 kA，三類防雷建筑物取100 kA，也可依據(jù)
地閃觀測材料，取特定區(qū)域內(nèi)的最大觀測值。依
據(jù)GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》¨J
第6．3．2條第4款、第5款，核算屏蔽網(wǎng)格的寬
度和安全間隔值。
通?？蚣懿季值慕ㄖ?，機(jī)房地板、頂板內(nèi)
都有縱橫交錯的鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺度較小，能夠運(yùn)
· 40．
· 程與應(yīng)川·
用板內(nèi)鋼筋構(gòu)成屏蔽網(wǎng)格。附近墻面除四角柱
子處有鋼筋外，墻面內(nèi)無鋼筋，需依據(jù)核算的網(wǎng)
格寬度值，選用扁鋼或圓鋼設(shè)置屏蔽網(wǎng)格，并與
機(jī)房地板、頂板、柱子內(nèi)的鋼筋做好等電位聯(lián)結(jié)，
構(gòu)成法拉第籠式屏蔽 J。
除了機(jī)房屏蔽，設(shè)備也應(yīng)屏蔽。對于操控
箱，應(yīng)與機(jī)房內(nèi)設(shè)置的等電位接地端子板連接。
機(jī)房內(nèi)部等電位接地端子板經(jīng)過布局柱內(nèi)鋼筋
接地。操控箱的外部金屬蓋板應(yīng)蓋好，不得打
開。機(jī)房內(nèi)部電源線、操控線等應(yīng)穿金屬管或金
屬線槽敷設(shè)，金屬管、金屬線槽斷開處也應(yīng)進(jìn)行
跨接。
2．3 防雷接地
電梯軌跡上下兩頭應(yīng)接地，在電梯井道內(nèi)設(shè)
置接地主干線，接地主干線上下兩頭應(yīng)接地，中間
每三層與樓板內(nèi)鋼筋做等電位聯(lián)結(jié)。電梯軌跡上
下兩頭與接地主干線連接。機(jī)房法拉第籠式屏蔽
網(wǎng)應(yīng)多點(diǎn)接地。機(jī)房內(nèi)的配電箱PE線、電梯操控
箱、起重機(jī)、金屬管(線槽)、金屬門窗、電源電涌保
護(hù)器(Surge Protective Device，SPD)、信號SPD等均
應(yīng)與機(jī)房內(nèi)的等電位接地端子板聯(lián)結(jié)。
2．4 等電位聯(lián)結(jié)
電梯機(jī)房內(nèi)的金屬組件，如電梯操控箱、起
重機(jī)、金屬穿線管(線槽)、配電箱、金屬門窗等均
應(yīng)與等電位接地端子板聯(lián)結(jié)，并組成S型等電位
聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)。金屬管、金屬線槽與設(shè)備的銜接處應(yīng)
進(jìn)行跨接，金屬管、金屬線槽斷開處也應(yīng)跨接。
2．5 電源和操控線路防雷措施
電源和操控線路除了做好屏蔽外，還應(yīng)分級
設(shè)置SPD，避免閃電電涌和雷電感應(yīng)過電壓沿線
路傳遞到設(shè)備端而損壞設(shè)備，是避免雷電損壞電
子設(shè)備的首選方式。
在電梯的電源線路上分級設(shè)置電源SPD。電
源進(jìn)線的總配電箱(柜)處或變壓器的低壓出線處
應(yīng)裝置第一級SPD。第一級SPD應(yīng)選用I級分類
試驗的SPD，電壓保護(hù)水平不大于2．5 kV。因第
一級SPD沿線路間隔電梯機(jī)房都比較長，且第一
級SPD電壓保護(hù)水平加上線路上的感應(yīng)電壓，超
越電梯操控箱的耐壓水平，因而應(yīng)設(shè)多級SPD。通
常電梯機(jī)房內(nèi)的配電箱是與總配電箱(柜)或變壓
· I：程 應(yīng)川·
器的低壓出線端直接連接，中心無分配電箱，因而
通常第二級SPD應(yīng)裝置在電梯機(jī)房內(nèi)的配電箱
內(nèi)。第二級SPD應(yīng)選用Ⅱ級或Ⅲ級試驗的SPD，其
電壓保護(hù)水平加上兩頭引線的感應(yīng)電壓值應(yīng)小于
電梯操控箱的耐壓水平。電梯操控箱應(yīng)盡量接近
機(jī)房配電箱，以縮短連接線路的長度，減小感應(yīng)
電壓 4。。
電梯微機(jī)電源或信號收集板大都為低壓回
路，接受瞬時高電壓沖擊的能力不強(qiáng)。如果電梯
微機(jī)電源或信號收集板損壞，致使電梯呈現(xiàn)瞬間
失控，故有必要結(jié)合PLC電路板上有集成的電涌
保護(hù)元件作為第三級SPD，對操控體系中的重要
電路板進(jìn)行保護(hù)，以有效避免因PLC電子板損壞
而形成的電梯瞬間失控。
電梯控制系統(tǒng)主要由調(diào)速部分和邏輯控制部
分構(gòu)成。通過對變頻器參數(shù)的合理設(shè)置，不僅使電
梯在運(yùn)行超速和缺相等方面具備了保護(hù)功能，而且
使電梯的起動、低速運(yùn)行和停止更加平穩(wěn)舒適。變
頻器自身的起動、停止和電機(jī)給定速度選擇都由邏
輯控制部分完成，因此邏輯控制部分是電梯安全、可
靠運(yùn)行的關(guān)鍵，是電梯防雷的重點(diǎn) J。
電梯專用的電子板品種繁復(fù)，各PLC電子板
之間線路和關(guān)聯(lián)電氣功能有較大區(qū)別，而且每種
電子板上存在不一樣電壓等級的電源回路及信
號回路。需依照維護(hù)的目標(biāo)進(jìn)行剖析，選擇合適
的SPD保護(hù)電子板。對電子板的作業(yè)電壓和操
控電路電壓中的各等級供電線路進(jìn)行SPD保護(hù)，
而且SPD的額定電壓要與被保護(hù)的回路電壓等
級相匹配。大部分受雷擊的電子板都是頂層電
梯機(jī)房操控柜內(nèi)的PLC電子板。
在電梯操控體系中，通常選用4芯式的通信
電纜：2根傳輸電源，2根傳輸CAN．bus信號。SPD
裝置在以下方位：① 操控柜內(nèi)計算機(jī)主微機(jī)板處；
② PLC電源輸 輸出及信號處置通信板I／O操
控線路處；③ 操控柜內(nèi)繼電器板各低壓回路的匯
總板線路處；④ 對講機(jī)電源線路及4芯信號處。
3 電梯運(yùn)行維護(hù)
防雷工程施工單位須按設(shè)計要求施工，工程
建設(shè)管理部門應(yīng)有專人負(fù)責(zé)監(jiān)督。避雷器安裝
絲 建 圜
No．11、1ot．7(SeriaI No 831 21lj6
之后，應(yīng)檢查所有接線是否正確安裝，然后運(yùn)行
測試，查看系統(tǒng)和設(shè)備是否正常工作及有無異常
情況。如發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時處理，直至整個系統(tǒng)
正常運(yùn)作。
按照《氣象法》的要求和SPD產(chǎn)品運(yùn)行維護(hù)
需要，電梯應(yīng)進(jìn)行定期的檢查。
(1)每年雷雨季節(jié)前應(yīng)對接地系統(tǒng)進(jìn)行檢
查和維護(hù)。主要檢查連接處是否緊固、接觸是否
良好、接地引下線有無銹蝕、接地體附近地面有
無異常，必要時應(yīng)挖開地面抽查地下隱蔽部分銹
蝕情況，如果發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時處理。
(2)接地系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)每年進(jìn)行一次
測量，保證達(dá)到防雷、防電涌的接地要求。
(3)每年雷雨季節(jié)前和雷雨季節(jié)后應(yīng)對運(yùn)
行中的SPD進(jìn)行檢查。如果SPD產(chǎn)品指示異常，
應(yīng)及時進(jìn)行更換。雷雨季節(jié)要加強(qiáng)外觀巡視，發(fā)
現(xiàn)異常應(yīng)盡快處理。
4 結(jié) 語
綜上所述，電梯的雷電防護(hù)是較復(fù)雜的系統(tǒng)
工程。從雷擊電梯事件來看，大多是雷電感應(yīng)造
成電梯故障，因而應(yīng)著重加強(qiáng)對感應(yīng)雷擊的防
護(hù)，采取屏蔽、接地、等電位聯(lián)結(jié)、裝設(shè)SPD等措
施。電梯機(jī)房操控柜內(nèi)的PLC電路板是防雷設(shè)
計的重點(diǎn)，要依據(jù)具體狀況選擇適配的SPD。
[1] 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范：GB 50057-2010[S]．
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921．
收稿H劃：2016 09 28
(下轉(zhuǎn)第52頁)
． 41．
近設(shè)備處安裝適合的信號SPD，其參數(shù)選擇應(yīng)能
滿足設(shè)備及系統(tǒng)的正常工作要求 引。
4 結(jié)語
本文探討了加油站防雷檢測的相關(guān)問題。
加油站的防雷檢測工作極其復(fù)雜繁瑣，檢測人員
必須充分理解相關(guān)規(guī)范條文，并且結(jié)合現(xiàn)場實際
情況綜合分析，才能判定其防雷措施是否真正起
到保護(hù)作用。
[1] 爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范：QX／T
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林洪亮．石油庫防雷接地設(shè)計[J]．現(xiàn)代建筑電氣，
2015，6(12)：25-28．
收稿H期：2016—07—27
Discussion Oil Inspection Problem of Lightning Protection for Gas Station
GAO Yunpeng
(Wuxi Meteorological Bureau，Wuxi 214101，China)
Abstract：The inspection actuality of lightning protection for gas station was introduced．According to the relevant
technical specifications，the problems needing attention of lightning protection inspection for gas station were discussed in
terms of parameters selection of surge protection device，discharging channel，shielding and equipotential bonding of weak
current system．It can provide references for the lightning protection design of similar projects．
Key words：gas station；inspection of lightning protection；surge protective device；discharging channel；
shielding；equipotential bonding
t- ，：0 一 0 0 0 一： t ? 氣 c(I <1 ’ 11 ’0

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