电梯机房防雷设计

2018-07-06邬甦于洲张廷杰纪刚郭书奎四川省特种设备检验研究院机电设备检验三部四川成都610061

西部特种设备 2018年1期

邬甦于洲张廷杰纪刚郭书奎（四川省特种设备检验研究院机电设备检验三部四川成都 610061）

1 电梯机房的防直击雷措施

电梯机房位于建筑顶层，其防直击雷措施应与整个建筑的防直击雷措施结合起来。机房顶应设接闪杆、接闪带(网)保护。接闪带应沿机房顶周边设置，接闪网可利用顶板内的钢筋，网格尺寸应符合对本类防雷建筑的要求。接闪杆与接闪带(网)应互相连接，并通过建筑结构柱内或剪力墙内的钢筋，与建筑接地装置连接。

2 屏蔽措施

电梯机房、电梯井的位置，应选择在建筑中间核心部位，这样可以利用建筑本身的钢筋之间的等电位连接，形成初级屏蔽。不宜选择在靠外墙部位。应对电梯机房内部电磁场环境进行验证计算，以确定是否需要对机房采取附加的外部屏蔽措施。

应考虑当机房顶遭直接雷击时，机房内的磁场强度应不大于800A/m，雷电流取值应符合本类防雷建筑的要求，如二类防雷建筑取150kA，三类防雷建筑取100kA，也可根据地闪观测资料，取一定区域内的最大观测值，然后根据GB 50057-2010第6.3.2条第4款、第5款，计算屏蔽网格的宽度和安全距离值。

在闪电直接击在位于LPZ0A区的格栅形大空间屏蔽或与其联结的接闪器上的情况下，其内部LPZ1区内安全空间内某点的磁场强度。

图1 闪电直接击于屋顶接闪器是LPZ1区内的磁场强度

一般来说，对于框架结构的建筑，机房地板、顶板内都有纵横交错的钢筋网，网格尺寸也比较小，可以利用板内钢筋构成屏蔽网格。但四周墙壁除四角柱子处有钢筋外，墙壁内无钢筋，需要根据计算的网格宽度值，采用扁钢或圆钢设置屏蔽网格，并与机房地板、顶板、柱子内的钢筋做好等电位连接，构成法拉第笼式的屏蔽。

除了做好机房屏蔽，设备也应做好屏蔽。对于控制箱，应与机房内设置的局部等电位接地端子板连接。机房内部局部等电位接地端子板通过结构柱内钢筋接地。控制箱的外部金属盖板应盖好，不得敞开。

3 接地

接地是为了散泄雷电流和有效降低电位的有效办法。接地有多种类型，有通信之信号地、电源之交流地、人身之保护地、计算机系统之逻辑地，再加上防雷接地。由于用途不同，对地线之要求也不相同，防雷地的物理要求是：一旦有雷电流发生，尽快把雷电散发到大地。电梯轨道上下两端应接地，为此，应在电梯井道内设置接地干线，接地干线上下两端应接地，中间每三层与楼板内钢筋做等电位连接。电梯轨道上下两端与接地干线连接。机房法拉第笼式屏蔽网应多点接地。机房内的配电箱PE线、电梯控制箱、起重机、金属管（线槽）、金属门窗、电源SPD、信号SPD等均应与机房内的局部等电位接地端子板连接，等电位连接导线应使用具有黄绿相间色标的铜质绝缘导线，且导线表面应无毛刺、明显伤痕、残余焊渣，安装平整、连接牢固，绝缘导线的绝缘层无老化龟裂现象。

4 等电位连接

等电位连接是内部防雷装置中的一部分，其目的在于减少雷电流所引起的电位差。等电位是连接导线或过电压（电涌）保护器将处在需要防护的空间内的防雷装置。电梯机房内的所有金属组件，如电梯控制箱、配电箱、室内所有的机架(壳)、配线线槽、设备保护接地、安全保护接地、浪涌保护器接地端均应就近接至等电位接地端子板。金属管、金属线槽断开处也应跨接，跨接线或等电位联接带用的扁钢，都应用黄绿色标注。

图2 测量机房控制柜接地线电阻图

图3 等电位联结端子箱跨接方式图

5 电源和控制线路防雷设计

电源和控制线路除了做好屏蔽措施外，还应分级设置SPD。安装SPD的目的是防止闪电电涌和雷电感应过电压沿线路传递到设备端而损坏设备，是雷电损坏电子设备的主要形式。按照GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》的要求，电源线路的各级浪涌保护器（SPD）应分别安装在线路进入建筑物的入口、防雷区的界面和靠近被保护设备处。浪涌保护器的接地端应以最短距离与所处防雷地的等电位接地端子板连接，配电箱的保护接地线（PE）应与等电位接地端子板直接连接。

电梯控制系统主要由调速部分和逻辑控制部分构成，对于防雷保护应该重点考虑。调速部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要作用，目前，大多选用高性能的变频器，利用旋转编码器测量曳引电机转速，构成闭环矢量控制系统。通过对变频器参数的合理设置，不仅使电梯在运行超速和缺相等方面具备了保护功能，而且使电梯的起动、低速运行和停止更加平稳舒适。变频器自身的起动、停止和电机给定速度选择则都有逻辑控制部分完成，因此，逻辑控制部分是电梯安全可靠运行的关键。

其中，电梯机房内的控制柜内的PLC电子板，是防雷设计中的重中之重，必须根据具体情况，选择适配的电涌保护器。避雷器并联设置在建筑总配电箱及电表处，进行雷电电流放电，将雷击电涌在该段线路的残压控制在4 000V内，避免瞬间击毁设备。2006年开始，国内大部分建筑物已设第一级防雷SPD（一般设置在建筑总配电房内），这也是《建筑物防雷设计规范》中的最基本要求，故在电梯配置中不考虑该等级防雷SPD器件的配置。

针对电梯的操作性，建议选用模块化设计，更换方便的电涌保护器件。模块失效会自动脱离电梯控制系统，在顶层电梯机房三相电源配电箱或配电柜处并联安装三相电源避雷器，将雷击电涌残压控制在2 500V内，电梯避雷器保护应考虑第二级保护功能。

首先应在电梯的电源线路上，分级设置电源SPD。电源进线的总配电箱（柜）处或变压器的低压出线处应安装第一级SPD。第一级SPD应采用I级分类实验的SPD，电压保护水平不大于2 500V。由于第一级SPD沿线路距离电梯机房都比较长,且第一级SPD电压保护水平加上线路上的感应电压，有效电压保护水平大大超过电梯控制箱的耐压水平，因此，应设多级SPD。一般电梯机房内的配电箱是与总配电箱（柜）或变压器的低压出线端直接连接，中间无分配电箱，因此，一般第二级SPD应安装在电梯机房内的配电箱内。第二级SPD应选用Ⅱ级或Ⅲ级实验的SPD，SPD的电压保护水平加上两端引线的感应电压值，应小于电梯控制箱的耐压水平。电梯控制箱应尽量靠近机房配电箱，以缩短连接线路的长度，减小感应电压。