電梯機(jī)房防雷設(shè)計(jì)

鄔甦 于洲 張廷杰 紀(jì)剛 郭書奎（四川省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院機(jī)電設(shè)備檢驗(yàn)三部 四川成都 610061）

1 電梯機(jī)房的防直擊雷措施

電梯機(jī)房位于建筑頂層，其防直擊雷措施應(yīng)與整個(gè)建筑的防直擊雷措施結(jié)合起來(lái)。機(jī)房頂應(yīng)設(shè)接閃桿、接閃帶(網(wǎng))保護(hù)。接閃帶應(yīng)沿機(jī)房頂周邊設(shè)置，接閃網(wǎng)可利用頂板內(nèi)的鋼筋，網(wǎng)格尺寸應(yīng)符合對(duì)本類防雷建筑的要求。接閃桿與接閃帶(網(wǎng))應(yīng)互相連接，并通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)柱內(nèi)或剪力墻內(nèi)的鋼筋，與建筑接地裝置連接。

2 屏蔽措施

電梯機(jī)房、電梯井的位置，應(yīng)選擇在建筑中間核心部位，這樣可以利用建筑本身的鋼筋之間的等電位連接，形成初級(jí)屏蔽。不宜選擇在靠外墻部位。應(yīng)對(duì)電梯機(jī)房?jī)?nèi)部電磁場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算，以確定是否需要對(duì)機(jī)房采取附加的外部屏蔽措施。

應(yīng)考慮當(dāng)機(jī)房頂遭直接雷擊時(shí)，機(jī)房?jī)?nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)不大于800A/m，雷電流取值應(yīng)符合本類防雷建筑的要求，如二類防雷建筑取150kA，三類防雷建筑取100kA，也可根據(jù)地閃觀測(cè)資料，取一定區(qū)域內(nèi)的最大觀測(cè)值，然后根據(jù)GB 50057-2010第6.3.2條第4款、第5款，計(jì)算屏蔽網(wǎng)格的寬度和安全距離值。

在閃電直接擊在位于LPZ0A區(qū)的格柵形大空間屏蔽或與其聯(lián)結(jié)的接閃器上的情況下，其內(nèi)部LPZ1區(qū)內(nèi)安全空間內(nèi)某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

圖1 閃電直接擊于屋頂接閃器是LPZ1區(qū)內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的建筑，機(jī)房地板、頂板內(nèi)都有縱橫交錯(cuò)的鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸也比較小，可以利用板內(nèi)鋼筋構(gòu)成屏蔽網(wǎng)格。但四周墻壁除四角柱子處有鋼筋外，墻壁內(nèi)無(wú)鋼筋，需要根據(jù)計(jì)算的網(wǎng)格寬度值，采用扁鋼或圓鋼設(shè)置屏蔽網(wǎng)格，并與機(jī)房地板、頂板、柱子內(nèi)的鋼筋做好等電位連接，構(gòu)成法拉第籠式的屏蔽。

除了做好機(jī)房屏蔽，設(shè)備也應(yīng)做好屏蔽。對(duì)于控制箱，應(yīng)與機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置的局部等電位接地端子板連接。機(jī)房?jī)?nèi)部局部等電位接地端子板通過(guò)結(jié)構(gòu)柱內(nèi)鋼筋接地?？刂葡涞耐獠拷饘偕w板應(yīng)蓋好，不得敞開。

3 接地

接地是為了散泄雷電流和有效降低電位的有效辦法。接地有多種類型，有通信之信號(hào)地、電源之交流地、人身之保護(hù)地、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之邏輯地，再加上防雷接地。由于用途不同，對(duì)地線之要求也不相同，防雷地的物理要求是：一旦有雷電流發(fā)生，盡快把雷電散發(fā)到大地。電梯軌道上下兩端應(yīng)接地，為此，應(yīng)在電梯井道內(nèi)設(shè)置接地干線，接地干線上下兩端應(yīng)接地，中間每三層與樓板內(nèi)鋼筋做等電位連接。電梯軌道上下兩端與接地干線連接。機(jī)房法拉第籠式屏蔽網(wǎng)應(yīng)多點(diǎn)接地。機(jī)房?jī)?nèi)的配電箱PE線、電梯控制箱、起重機(jī)、金屬管（線槽）、金屬門窗、電源SPD、信號(hào)SPD等均應(yīng)與機(jī)房?jī)?nèi)的局部等電位接地端子板連接，等電位連接導(dǎo)線應(yīng)使用具有黃綠相間色標(biāo)的銅質(zhì)絕緣導(dǎo)線，且導(dǎo)線表面應(yīng)無(wú)毛刺、明顯傷痕、殘余焊渣，安裝平整、連接牢固，絕緣導(dǎo)線的絕緣層無(wú)老化龜裂現(xiàn)象。

4 等電位連接

等電位連接是內(nèi)部防雷裝置中的一部分，其目的在于減少雷電流所引起的電位差。等電位是連接導(dǎo)線或過(guò)電壓（電涌）保護(hù)器將處在需要防護(hù)的空間內(nèi)的防雷裝置。電梯機(jī)房?jī)?nèi)的所有金屬組件，如電梯控制箱、配電箱、室內(nèi)所有的機(jī)架(殼)、配線線槽、設(shè)備保護(hù)接地、安全保護(hù)接地、浪涌保護(hù)器接地端均應(yīng)就近接至等電位接地端子板。金屬管、金屬線槽斷開處也應(yīng)跨接，跨接線或等電位聯(lián)接帶用的扁鋼，都應(yīng)用黃綠色標(biāo)注。

圖2 測(cè)量機(jī)房控制柜接地線電阻圖

圖3 等電位聯(lián)結(jié)端子箱跨接方式圖

5 電源和控制線路防雷設(shè)計(jì)

電源和控制線路除了做好屏蔽措施外，還應(yīng)分級(jí)設(shè)置SPD。安裝SPD的目的是防止閃電電涌和雷電感應(yīng)過(guò)電壓沿線路傳遞到設(shè)備端而損壞設(shè)備，是雷電損壞電子設(shè)備的主要形式。按照GB50343-2012《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》的要求，電源線路的各級(jí)浪涌保護(hù)器（SPD）應(yīng)分別安裝在線路進(jìn)入建筑物的入口、防雷區(qū)的界面和靠近被保護(hù)設(shè)備處。浪涌保護(hù)器的接地端應(yīng)以最短距離與所處防雷地的等電位接地端子板連接，配電箱的保護(hù)接地線（PE）應(yīng)與等電位接地端子板直接連接。

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，對(duì)于防雷保護(hù)應(yīng)該重點(diǎn)考慮。調(diào)速部分的性能對(duì)電梯運(yùn)行時(shí)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，利用旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量曳引電機(jī)轉(zhuǎn)速，構(gòu)成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)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(dòng)、低速運(yùn)行和停止更加平穩(wěn)舒適。變頻器自身的起動(dòng)、停止和電機(jī)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(yùn)行的關(guān)鍵。

其中，電梯機(jī)房?jī)?nèi)的控制柜內(nèi)的PLC電子板，是防雷設(shè)計(jì)中的重中之重，必須根據(jù)具體情況，選擇適配的電涌保護(hù)器。避雷器并聯(lián)設(shè)置在建筑總配電箱及電表處，進(jìn)行雷電電流放電，將雷擊電涌在該段線路的殘壓控制在4 000V內(nèi)，避免瞬間擊毀設(shè)備。2006年開始，國(guó)內(nèi)大部分建筑物已設(shè)第一級(jí)防雷SPD（一般設(shè)置在建筑總配電房?jī)?nèi)），這也是《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中的最基本要求，故在電梯配置中不考慮該等級(jí)防雷SPD器件的配置。

針對(duì)電梯的操作性，建議選用模塊化設(shè)計(jì)，更換方便的電涌保護(hù)器件。模塊失效會(huì)自動(dòng)脫離電梯控制系統(tǒng)，在頂層電梯機(jī)房三相電源配電箱或配電柜處并聯(lián)安裝三相電源避雷器，將雷擊電涌殘壓控制在2 500V內(nèi)，電梯避雷器保護(hù)應(yīng)考慮第二級(jí)保護(hù)功能。

首先應(yīng)在電梯的電源線路上，分級(jí)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)安裝第一級(jí)SPD。第一級(jí)SPD應(yīng)采用I級(jí)分類實(shí)驗(yàn)的SPD，電壓保護(hù)水平不大于2 500V。由于第一級(jí)SPD沿線路距離電梯機(jī)房都比較長(zhǎng),且第一級(jí)SPD電壓保護(hù)水平加上線路上的感應(yīng)電壓，有效電壓保護(hù)水平大大超過(guò)電梯控制箱的耐壓水平，因此，應(yīng)設(shè)多級(jí)SPD。一般電梯機(jī)房?jī)?nèi)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(wú)分配電箱，因此，一般第二級(jí)SPD應(yīng)安裝在電梯機(jī)房?jī)?nèi)的配電箱內(nèi)。第二級(jí)SPD應(yīng)選用Ⅱ級(jí)或Ⅲ級(jí)實(shí)驗(yàn)的SPD，SPD的電壓保護(hù)水平加上兩端引線的感應(yīng)電壓值，應(yīng)小于電梯控制箱的耐壓水平。電梯控制箱應(yīng)盡量靠近機(jī)房配電箱，以縮短連接線路的長(zhǎng)度，減小感應(yīng)電壓。

6 運(yùn)行維護(hù)

電梯的雷電防護(hù)，從大部分的雷擊電梯事故來(lái)看，主要是感應(yīng)雷擊造成電梯故障，因此，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)感應(yīng)雷擊的防護(hù)，綜合采取屏蔽、接地、等電位連接、安裝SPD等措施，對(duì)于電梯機(jī)房的整個(gè)防雷系統(tǒng)應(yīng)該全面考慮。

（1）首先應(yīng)檢查所有接線是否正確，測(cè)量它們的接地電阻是否在規(guī)定范圍內(nèi)，看系統(tǒng)和設(shè)備是否正常工作，有無(wú)異常情況，如有，應(yīng)及時(shí)檢查，直至整個(gè)系統(tǒng)均正常運(yùn)作。

（2）每年雷雨季節(jié)前應(yīng)對(duì)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(wú)銹蝕、接地體附近地面有無(wú)異常，必要時(shí)應(yīng)挖開地面抽查地下蔽部分銹蝕情況，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。接地網(wǎng)的接地電阻宜每年進(jìn)行一次測(cè)量，高樓的機(jī)房接地電阻，可以通過(guò)引下線做三極法測(cè)量。

［1］GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范.

［2］GB50343-2012 電子計(jì)算機(jī)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范.