高层建筑物电梯综合雷电防护技术探讨_许乾波.pdf

年月机电工程技术第卷第期 基 金 项 目：福 建 省 特 种 设 备 检 验 研 究 院 资 助 科 研 项 目（编 号：）收 稿 日 期：许 乾 波高 层 建 筑 物 电 梯 综 合 雷 电 防 护 技 术 探 讨 机 电 工 程 技 术，（）：高层建筑物电梯综合雷电防护技术探讨许 乾 波（福 建 省 特 种 设 备 检 验 研 究 院，福 州）摘 要：高 层 电 梯 综 合 防 雷 系 统 包 括 建 筑 物 外 部 防 雷 措 施 和 内 部 电 梯 防 雷 措 施，由 建 筑 物 主 体 结 构 的 接 闪 器、引 下 线、接 地 装 置、电梯 空 间 屏 蔽、共 用 接 地 系 统、设 备 屏 蔽、安 全 隔 离、等 电 位 连 接、合 理 布 线、浪 涌 保 护 等 措 施 构 成。为 了 保 障 高 层 电 梯 在 恶 劣 气 象环 境 下 仍 能 安 全 运 行，减 少 电 梯 雷 电 灾 害 事 故，结 合 福 建 省 高 层 电 梯 雷 击 灾 害 的 案 例，在 建 筑 物 防 雷 设 计 规 范、建 筑 物 电 子信 息 系 统 防 雷 技 术 规 范 的 基 础 上，开 展 高 层 建 筑 物 电 梯 雷 击 调 查 及 防 护 技 术 研 究，从 源 头 上 找 出 电 梯 可 能 存 在 的 雷 击 风 险，从 电梯 机 房 及 井 道 的 土 建 结 构 设 计 施 工、电 梯 供 电 电 源 的 设 计 施 工，到 电 梯 产 品 的 设 计、现 场 安 装，建 立 一 整 套 完 善 的 高 层 建 筑 物 电 梯综 合 防 雷 设 计 方 案，给 出 了 雷 电 防 护 整 改 措 施，完 善 电 梯 综 合 防 雷 系 统。研 究 结 果 表 明 所 提 的 高 层 电 梯 综 合 防 雷 系 统 更 能 有 效 提 高电 梯 抗 击 雷 击 能 力，确 保 了 电 梯 在 雷 雨 季 节 恶 劣 气 象 条 件 下 仍 能 安 全 可 靠 运 行。关 键 词：智 能 电 梯；雷 击 电 磁 脉 冲；外 部 防 雷 措 施；内 部 防 雷 措 施；综 合 防 雷 系 统中 图 分 类 号：文 献 标 志 码：文 章 编 号：（）（，）：，：；引 言年月日时 左 右，福 州 仓 山 区 洪 塘 支 路 园亭 新 村 居 民 小 区 遭 受 雷 击，此 次 雷 击 造 成号 楼 内台 电 梯 控 制 柜 内 的 变 频 器、开 关 电 源、控 制 主 板 损 坏，损 失 经 济 达万 元。事 故 说 明，现 代 电 梯 除 具 有 传 统 的电 力 拖 动 功 能 外，还 具 智 能 化 控 制 功 能，智 能 电 梯 系 统由 计 算 机、通 信 设 备、处 理 设 备、控 制 设 备、人 机 互 动等 智 能 化 电 子 设 备 构 成，也 需 要 具 备 防 雷 要 求。防雷 要 求 应 符 合 现 代 智 能 化 建 筑 物 电 子 信 息 系 统 的 雷 电 防护 标 准 建 筑 物 防 雷 设 计 规 范 、建 筑 物 电 子 信 息 系 统防 雷 技 术 规 范 要 求。但 是 目 前 电 梯 机 房 及 井 道 的空 间 结 构 位 置 无 法 满 足 建 筑 物 电 子 信 息 系 统 防 雷 技 术规 范 的“电 子 信 息 系 统 设 备 机 房 宜 选 择 在 建 筑 物 底 层中 心 部 位，其 设 备 应 远 离 外 墙 结 构 柱”要 求。电 梯 机 房突 出 建 筑 物 屋 面，易 遭 受 雷 击，雷 电 流 经 机 房 屋 顶 的 明敷 接 闪 带、机 房 柱 内 钢 筋 及 井 道 柱 内 钢 筋 分 流 入 地 时 产生 的 高 电 位 会 对 机 房 及 井 道 内 的 电 子 系 统 设 备 或 线 路 产生 闪 落 和 反 击 危 害。世 纪年 代 随 着 国 际 电 工 委 员 会雷 电防 护 系 列 标 准 的 引 入，国 家 住 建 部 出 台 了 首 部 雷 电 防 护技 术 的 国 家 标 准 建 筑 物 防 雷 设 计 规 范 ，标 准 规 定 了 建 筑 物 遭 受 直 接 雷 击 的 外 部 防 雷 措 施。并 于年 进 行 第 一 次 修 订，于年 重 新 修 订 实 施，增 加了 防 闪 电 电 涌 侵 入 措 施、防 闪 电 感 应 措 施 和 防 雷 击 电 磁脉 冲 措 施。后 来 随 着 现 代 智 能 化 建 筑 物 的 普 及，于 是 国家 住 建 部 于年 出 台 了 针 对 现 代 智 能 化 建 筑 物 电 子 信息 系 统 的 雷 电 防 护 标 准建 筑 物 电 子 信息 系 统 防 雷 技 术 规 范 ，并 于年 重 新 修 订 实 施，标准 规 定 了 通 信 接 入 网 和 电 话 交 换 系 统、信 息 网 络 系 统、安 全 防 范 系 统、火 灾 自 动 报 警 及 消 防 联 动 控 制 系 统、建筑 物 设 备 管 理 系 统、有 线 电 视 系 统、移 动 通 信 基 站、卫星 通 信 系 统 等 电 子 信 息 系 统 的 防 雷 技 术 规 范 要 求，很 遗憾 此 次 修 订 仍 没 有 现 代 智 能 化 电 梯 控 制 系 统 的 防 雷 技 术规 范 要 求。随 着 近 年 来 城 市 高 层 住 宅 的 增 加，高 层 电 梯 遭 受 雷电 灾 害 案 例 也 逐 年 增 加，电 梯 的 雷 电 防 护 概 念 才 引 起 了相 关 行 业 的 专 家 学 者 们 的 重 视，开 始 研 究 雷 电 防 护 技 术应 用 于 电 梯。目 前，国 内 地 方 气 象 部 门 也 开 始 进 行 电 梯雷 电 防 护 技 术 研 究，如 湖 南 省 气 象 局 出 台 了 电 梯 防 雷技 术 规 范 、福 建 省 气 象 局 出 台 了 民 用 建 筑 物 加 装 电 梯 防 雷 保 护 技 术 规 范、广 西 省 气 象 局 出 台 了 电 梯 防 雷 装 置 检 测技 术 规 范（），由 于 气 象 部 门 不 是电 梯 安 全 监 管 部 门，其 出 台 的 电 梯 防 雷 技 术 标 准 只 能 作为 参 考。然 而，由 于 国 内 电 梯 制 造 安 装 安 全 监 督 检 验 行业 专 家 学 者 们 对 电 梯 雷 电 防 护 技 术 的 还 未 形 成 一 个 统 一的 共 识，导 致 目 前 电 梯 从 制 造 安 装 均 没 有 采 取 雷 电 防 护措 施，如 国 内 电 梯 行 业 的 制 造 安 装、监 督 检 验 管 理 部 门出 台 的 电 梯 制 造 与 安 装 安 全 规 范（含第、号 修 改 单）、电 梯 工 程 施 工 质量 验 收 规 范 、电 梯 监 督 检 验 和 定 期检 验 规 则曳 引 与 强 制 驱 动 电 梯（含 第、号 修 改 单）等 电 梯 技 术 标 准 仍 没 有 涉 及 电 梯 雷 电 防 护 技 术 规 定，无法 为 电 梯 制 造 安 装 及 监 督 检 验 单 位 提 供 技 术 支 持 依 据。本 文 基 于 电 梯 雷 击 灾 害 调 查 及 防 护 技 术 的 研 究，分析 电 梯 可 能 存 在 的 雷 击 风 险，为 了 保 障 完 善 电 梯 综 合 雷电 防 护 功 能，提 出 从 设 计 原 则 和 在 机 房 和 井 道 内 的 加 强防 雷 措 施，保 障 电 梯 在 雷 雨 季 节 恶 劣 气 象 条 件 下 仍 能 安全 可 靠 运 行。设 计 原 则现 代 建 筑 物 综 合 防 雷 措 施 包 括 建 筑 物 外 部 防 雷 措 施和 建 筑 物 内 部 防 雷 措 施。外 部 防 雷 措 施 由 接 闪 器、引 下线、接 地 装 置 组 成，内 部 防 雷 措 施 由 防 雷 等 电 位 连 接 和与 外 部 防 雷 装 置 的 间 隔 距 离 及 电 涌 保 护 组 成。根 据 近 年 来 电 梯 雷 击 事 故 案 例 分 析，雷 击 电 磁 脉 冲是 造 成 电 梯 电 气 和 电 子 系 统 设 备 雷 击 事 故 的 主 要 原因。因 此，安 装 有 电 梯 的 高 层 建 筑 物 的 综 合 防 雷 设施 应 增 加 电 梯 防 雷 击 电 磁 脉 冲 措 施。高 层 电 梯 综 合 防雷 系 统 应 包 括 建 筑 物 外 部 防 雷 措 施 和 内 部 电 梯 防 雷 措 施，由 建 筑 物 主 体 结 构 的 接 闪 器、引 下 线、接 地 装 置、电 梯空 间 屏 蔽、设 备 屏 蔽、安 全 隔 离、等 电 位 连 接、合 理 布线、浪 涌 保 护 等 措 施 构 成 高 层 电 梯 综 合 防 雷 系 统（图）。图高 层 电 梯 综 合 防 雷 系 统电 梯 机 房 及 井 道 外 部 防 雷 措 施 接 闪 器根 据 建 筑 物 防 雷 设 计 规 范（）规定 突 出 建 筑 物 顶 层 屋 面 的 电 梯 机 房（无 机 房 井 道）屋 面应 设 接 闪 杆、接 闪 带（网）保 护，接 闪 带 等 接 闪 器 应 沿机 房 屋 面 周 边 明 敷 布 置，并 与 建 筑 物 顶 层 屋 面 接 闪 带 等明 敷 接 闪 器 连 接。电 梯 机 房（或 无 机 房 电 梯 井 道）屋 面明 敷 接 闪 器 禁 止 与 机 房 及 无 机 房 井 道 的 钢 筋 混 泥 土 墙 体内 梁 柱 内 钢 筋 焊 接。为 了 减 低 雷 击 电 磁 脉 冲 对 电 梯 机 房 井 道 内 电 气 电 子设 备 危 害，机 房 及 井 道 的 外 部 防 雷 措 施 应 增 加 空 间 屏 蔽措 施，对 于 超 高 层 建 筑 物 为 保 护 突 出 建 筑 物 屋 面 的 电 梯机 房 或 井 道 不 会 遭 受 直 击 雷（即 不 会 成 为 闪 击 点），应在 建 筑 物 屋 面 设 置 独 立 接 闪 杆（俗 称 避 雷 针）保 护 突 出屋 面 的 电 梯 机 房 或 井 道，独 立 接 闪 杆 与 机 房 最 近 外 墙 水平 距 离 不 得 小 于，且 独 立 接 闪 杆 的 接 地 连 接 线 应 与 建筑 物 主 体 结 构 外 墙 屋 面 接 闪 带 连 接，不 得 与 电 梯 机 房 屋 面接 闪 带 及 墙 体 结 构 梁 柱 及 剪 力 墙 钢 筋 连 接（即 不 让 雷 电 流通 过 电 梯 机 房 及 井 道 结 构 墙 体 钢 筋 流 入 泄 放 入 地）。引 下 线电 梯 机 房 及 井 道 墙 体 内 的 结 构 梁（或 柱）内 钢 筋 不得 作 为 专 用 防 雷 引 下 线。机 房 屋 面 敷 设 明 敷 接 闪 器（接闪 杆 或 接 闪 带）不 得 与 机 房 及 井 道 内 结 构 梁（或 柱）及年月 机 电 工 程 技 术 第卷第期剪 力 墙 内 钢 筋 连 接。接 地 装 置利 用 建 筑 物 接 地 装 置。建 筑 物 接 地 装 置 就 是 利 用 建筑 物 地 基 埋 地 的 竖 直 桩 基、水 平 地 梁 内 钢 筋 焊 接 等 组 成基 础 接 地 网。空 间 屏 蔽机 房 和 井 道 建 筑 结 构 空 间 屏 蔽 措 施。应 利 用 暗 敷 建筑 混 泥 土 结 构 柱 梁、楼 板 及 剪 力 墙 内 的 钢 筋、金 属 门 窗等 自 然 金 属 部 件 与 防 雷 装 置 连 接 构 成 格 栅 型 屏 蔽 空 间，形 成 一 个 法 拉 第 立 体 格 栅 屏 蔽 空 间（图），能 对 外 部 侵入 的 雷 电 电 磁 脉 冲 形 成 初 级 屏 蔽，使 之 受 到 一 定 程 度 的衰 减，从 而 有 助 于 减 缓 对 机 房 内 部 控 制 柜 屏 蔽 要 求 的 压力。电 梯