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既有住宅加建电梯的防雷思考

发表时间：2020/12/30 来源：《建筑科技》2020年7月上作者：陈青邓华君

[导读] 本文对电梯的综合防雷考虑出发，对电梯的防雷要点进行总结，以期达到减少雷电影响，提高电梯运行的可靠性安全性。

中山市新立防雷科技有限公司陈青
广东信业建设工程有限公司邓华君

摘要: 本文对电梯的综合防雷考虑出发，对电梯的防雷要点进行总结，以期达到减少雷电影响，提高电梯运行的可靠性安全性。
关键词: 既有住宅；加建电梯；防雷保护；措施
        前言:随着我市老龄人口增多，既有住宅加建电梯需求越来越大，群众呼声越来越强烈.为推动该工作，我市先后出台细化了旧楼加建电梯规范性文件，并制定了扶持鼓励政策,安排专项财政补助资金，鼓励人民群众进行旧楼加建电梯。“推进老旧小区加装电梯”也被列入2019年中山十件民生实事当中，这一年起，中山旧楼加建电梯迎来一波高峰。然而中山属于雷电多发区域，每年因为雷电受灾的事故层出不穷。作为机电产品之一的电梯也容易受到雷电影响而出现故障停运，甚至造成财产损失及人员伤亡。因此，加建电梯的防雷安全也应在规划设计过程中予以考虑，电梯的防雷装置也应与电梯主体同时投入使用。
       在历年的雷电灾害统计数据中，电梯因雷电影响而损坏的事例屡见不鲜。部分事例统计如下：
       2018年5月27日14时，香洲区珠海华发物业管理服务有限公司九洲管理处华景西苑小区遭雷击造成第32栋住宅内2部电梯主板，小区内监控主机、摄像头、门禁倒杆等设施设备受损,直接经济损失3.5万元。
        2018年8月7日18时15分，清远市英德市英城街英德市碧桂园遭受雷击，雷灾造成小区15台电梯停运。直接经济损失10万元，间接经济损失15万元。
        2018年8月21日23时38分，茂名市茂南区双山五路茂名华达石化物业公司遭雷击，造成77栋、78 栋住宅楼的4台电梯设备损坏。直接经济损失7万元。
        2018年8月21日18时30分，东莞市南城区东莞大道与环城路交汇处139 号广东中信物业服务有限公司遭雷击，损坏2块印刷线路板组件、2块半导体组件、2块电梯按钮。直接经济损失3万元,间接经济损失6万元。
        2018年8月22日17时，广州市番禺区钟村街祈福新邨倚云居7栋遭受雷击，造成3台电梯损坏直接经济损失 3.65万元。而祈福新邨天湖居小区８座也在2018年8月10日18时10分遭受雷击，造成1台电梯损坏。直接经济损失 1.95 万元。
        分析以上事故案例发生的原因，均与电梯本身的防雷装置缺乏或者不完善有很大关系。相比自带电梯的新建建筑，老旧建筑加建的电梯更容易受到雷电侵袭。自带电梯的新建建筑大多数会把电梯设置在建筑内部甚至几何中心，建筑的防雷装置构成一个初级的“法拉第笼”，客观上可以降低雷电对电梯的侵袭和干扰，而加建电梯一般位于老旧建筑的外围，不一定在老旧建筑原有的防雷装置保护范围内；老旧建筑原有的防雷装置由于建设年代较早，缺乏维护保养等原因，存在了原设计标准偏低，防雷装置失效甚至是无防雷装置等多种情况。因此，老旧建筑加建电梯，在设计前应对老旧建筑原有防雷装置进行检测评估，判断是否满足现行规范要求，加建电梯部分也应与老旧建筑的防雷装置统筹考虑，加建电梯的防雷分类也应该与该建筑的防雷分类相同，并符合现行有效的强制性防雷规范要求。
        一、加建电梯的防直击雷措施应注意的问题：
        加建电梯的占地面积较小，其的接地装置是利用加建电梯的基础钢筋作为接地装置，以垂直接地体为主的小型地网。要注意验算在周围地面以下距地面不应小于0.5m，每根引下线所连接的钢筋表面积总和S是否满足以下要求：
        第二类防雷建筑：或第三类防雷建筑：。
        应根据加建电梯的防雷分类，选择相应的公式计算S。当加建电梯与原有建筑的防雷装置的接闪器连成整体时，取0.44；若原有建筑没有也未计划加装防雷装置时,取0.66。当S未满足要求时,应在周围加设人工接地装置。为提高散流效果和降低接地电阻可将其与原有建筑的接地装置联结成一体。若加建电梯处于人员高度密集区域，宜在周围采用附加网状接地装置或地表层敷设绝缘层等方法减少人体接触电压和跨步电压的风险。

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        加建电梯内应至少设计两根防雷引下线，并均匀对称布置。防雷引下线的布置应与电梯内部线缆保持安全距离以减少干扰。
        加建电梯的接闪器也应与原有建筑的接闪器联结成一体。
        二、加建电梯的防感应雷措施：
        根据雷灾事故调查统计分析可知，广东地区，电梯遭受雷击而发生多次故障停梯的情况经常发生，其中不乏伴随出现烧毁电路板的情况，且通常烧毁的大部分是控制系统电源主板及桥厢内串行通讯板损坏。出现此类故障会造成电梯的紧急制动停止，并有可能对电梯乘客造成恐慌甚至受伤。在加建电梯的直击雷措施较为完善的情况下，电梯内部的防感应雷措施也不容忽视。
        1、安装SPD
        在电梯控制系统使用电涌保护器（SPD）能对防止雷击灾害起到更有效的作用，电梯控制系统内部存在大量低压控制线路，电涌保护器（SPD）用于限制瞬时过电压和泄放电涌电流的电器器件，并联或串联于线路处，平时呈高阻态，当有瞬态电涌时候，SPD就会导通，将电涌泄放到大地上，将线路两端的残余电压（以下简称“残压”）控制在被保护设备的耐压水平范围内,同时还要考虑线路连接长度等因素。为方便后期巡检，SPD应具备状态指示功能有条件的可具备远程报警功能。电梯内的SPD可以分为电源线路以及信号线路两部分。
        电源线路SPD的一级保护：老旧电梯的电源线路一般从原有建筑的总电箱处引出，根据前期调研情况，由于老旧建筑的配电箱未装有SPD。因此应在总电箱处安装一级试验的电涌保护器，其电压保护水平不应大于2.5kV，冲击电流不应小于12.5KA 。电梯的专用配电箱应安装SPD二级保护，其电压保护水平和冲击电流值应满足电梯设备的要求.若加建电梯处于雷电高发区域或所在建筑有被雷击史，宜在后级分配电箱增设SPD的三级保护。其参数选型应与前级SPD能量配合。
       考虑电梯控制板或信号采集部分大都为低压工作回路，承受瞬间高压冲击的能力不强但如果发生损坏会导致电梯出现瞬时故障，造成损坏的情况。故有必要在信号线路安装相应的SPD对控制系统中的重要电路板进行保护，以有效防止因PLC电路板损坏而造成的电梯瞬时故障。针对电梯使用的电路板种类繁多，各PLC电路板之间线路和相关电气性能有较大差异，而且每种电路板上存在不同电压级别的回路。需要按照实际要保护的对象进行分析挑选适当的SPD保护电路板。信号线路SPD除了考虑电压、通流量匹配外，还要选择其插入损耗小，能够满足设备传输速率、带宽的要求。
        2、加建电梯的屏蔽
        由于电梯机房处于建筑物的最顶端，虽然直击雷装置也构成一个初级的屏蔽体，但是由于雷电流在接闪器接闪的瞬间产生很强的电磁脉冲及静电感应，有可能会对电梯房中的电气设备造成过电压、过电流干扰，甚至造成控制柜内的PLC及变频器等的损坏。
        为了减少电磁脉冲对控制柜中的冲击，在电梯机房中沿天面、地面及四周的墙壁敷设钢板，组合成一个封闭的六面体。对电磁波尤其是对低频电磁波具有极强的吸附性及屏蔽效果，从而对电磁辐射及电磁脉冲防护起到事半功倍的效果。
同时，电梯内各种线路应采用屏蔽线路，屏蔽线路至少应两端接地。
        3、电梯机房的等电位连接
        电梯机房控制系统的接地应采用共用接地装置。电梯轨道、井道内的金属线槽、电梯各类控制箱金属外壳都应连接在一起，实现等电位联结。当有雷电时可以保证电梯机房及井道内的电气金属设备处于等电位，既不会由于电位差造成设备损坏，也不会由于地电位反击造成设备损坏。
        三、加建电梯的综合防雷
        电梯属于综合性机电产品，其防雷保护涵盖了直击雷防护和感应雷防护等方方面面。加建电梯无法与主体建筑同时设计施工，导致内部的情况更为复杂，因此要求防雷从业人员从综合防雷的角度着眼于全面，从易受雷击的细节做起，一点一滴的筑牢加建电梯的“防雷安全墙”。
参考文献
[1]《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
[2]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2012
[3]《广东省雷电灾害实例汇编 2018 年》