電梯機房防雷設計

鄔甦 于洲 張廷杰 紀剛 郭書奎（四川省特種設備檢驗研究院機電設備檢驗三部 四川成都 610061）

1 電梯機房的防直擊雷措施

電梯機房位于建筑頂層，其防直擊雷措施應與整個建筑的防直擊雷措施結合起來。機房頂應設接閃桿、接閃帶(網)保護。接閃帶應沿機房頂周邊設置，接閃網可利用頂板內的鋼筋，網格尺寸應符合對本類防雷建筑的要求。接閃桿與接閃帶(網)應互相連接，并通過建筑結構柱內或剪力墻內的鋼筋，與建筑接地裝置連接。

2 屏蔽措施

電梯機房、電梯井的位置，應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，形成初級屏蔽。不宜選擇在靠外墻部位。應對電梯機房內部電磁場環境進行驗證計算，以確定是否需要對機房采取附加的外部屏蔽措施。

應考慮當機房頂遭直接雷擊時，機房內的磁場強度應不大于800A/m，雷電流取值應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，也可根據地閃觀測資料，取一定區域內的最大觀測值，然后根據GB 50057-2010第6.3.2條第4款、第5款，計算屏蔽網格的寬度和安全距離值。

在閃電直接擊在位于LPZ0A區的格柵形大空間屏蔽或與其聯結的接閃器上的情況下，其內部LPZ1區內安全空間內某點的磁場強度。

圖1 閃電直接擊于屋頂接閃器是LPZ1區內的磁場強度

一般來說，對于框架結構的建筑，機房地板、頂板內都有縱橫交錯的鋼筋網，網格尺寸也比較小，可以利用板內鋼筋構成屏蔽網格。但四周墻壁除四角柱子處有鋼筋外，墻壁內無鋼筋，需要根據計算的網格寬度值，采用扁鋼或圓鋼設置屏蔽網格，并與機房地板、頂板、柱子內的鋼筋做好等電位連接，構成法拉第籠式的屏蔽。

除了做好機房屏蔽，設備也應做好屏蔽。對于控制箱，應與機房內設置的局部等電位接地端子板連接。機房內部局部等電位接地端子板通過結構柱內鋼筋接地。控制箱的外部金屬蓋板應蓋好，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，有通信之信號地、電源之交流地、人身之保護地、計算機系統之邏輯地，再加上防雷接地。由于用途不同，對地線之要求也不相同，防雷地的物理要求是：一旦有雷電流發生，盡快把雷電散發到大地。電梯軌道上下兩端應接地，為此，應在電梯井道內設置接地干線，接地干線上下兩端應接地，中間每三層與樓板內鋼筋做等電位連接。電梯軌道上下兩端與接地干線連接。機房法拉第籠式屏蔽網應多點接地。機房內的配電箱PE線、電梯控制箱、起重機、金屬管（線槽）、金屬門窗、電源SPD、信號SPD等均應與機房內的局部等電位接地端子板連接，等電位連接導線應使用具有黃綠相間色標的銅質絕緣導線，且導線表面應無毛刺、明顯傷痕、殘余焊渣，安裝平整、連接牢固，絕緣導線的絕緣層無老化龜裂現象。

4 等電位連接

等電位連接是內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。等電位是連接導線或過電壓（電涌）保護器將處在需要防護的空間內的防雷裝置。電梯機房內的所有金屬組件，如電梯控制箱、配電箱、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。金屬管、金屬線槽斷開處也應跨接，跨接線或等電位聯接帶用的扁鋼，都應用黃綠色標注。

圖2 測量機房控制柜接地線電阻圖

圖3 等電位聯結端子箱跨接方式圖

5 電源和控制線路防雷設計

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。按照GB50343-2012《建筑物電子信息系統防雷技術規范》的要求，電源線路的各級浪涌保護器（SPD）應分別安裝在線路進入建筑物的入口、防雷區的界面和靠近被保護設備處。浪涌保護器的接地端應以最短距離與所處防雷地的等電位接地端子板連接，配電箱的保護接地線（PE）應與等電位接地端子板直接連接。

電梯控制系統主要由調速部分和邏輯控制部分構成，對于防雷保護應該重點考慮。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，利用旋轉編碼器測量曳引電機轉速，構成閉環矢量控制系統。通過對變頻器參數的合理設置，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。

其中，電梯機房內的控制柜內的PLC電子板，是防雷設計中的重中之重，必須根據具體情況，選擇適配的電涌保護器。避雷器并聯設置在建筑總配電箱及電表處，進行雷電電流放電，將雷擊電涌在該段線路的殘壓控制在4 000V內，避免瞬間擊毀設備。2006年開始，國內大部分建筑物已設第一級防雷SPD（一般設置在建筑總配電房內），這也是《建筑物防雷設計規范》中的最基本要求，故在電梯配置中不考慮該等級防雷SPD器件的配置。

針對電梯的操作性，建議選用模塊化設計，更換方便的電涌保護器件。模塊失效會自動脫離電梯控制系統，在頂層電梯機房三相電源配電箱或配電柜處并聯安裝三相電源避雷器，將雷擊電涌殘壓控制在2 500V內，電梯避雷器保護應考慮第二級保護功能。

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 500V。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Ⅲ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。

6 運行維護

電梯的雷電防護，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，對于電梯機房的整個防雷系統應該全面考慮。

（1）首先應檢查所有接線是否正確，測量它們的接地電阻是否在規定范圍內，看系統和設備是否正常工作，有無異常情況，如有，應及時檢查，直至整個系統均正常運作。

（2）每年雷雨季節前應對接地系統進行檢查和維護。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，必要時應挖開地面抽查地下蔽部分銹蝕情況，如果發現問題應及時處理。接地網的接地電阻宜每年進行一次測量，高樓的機房接地電阻，可以通過引下線做三極法測量。

［1］GB50057-2010建筑物防雷設計規范.

［2］GB50343-2012 電子計算機機房設計規范.