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【摘 要】 电梯，作为一种垂直运输工具，应用越来越广泛和重要，功能和智能化程度不断提升。电梯系统内有大量高精密的电子、电力设备，其有大量半导体集成电路和敏感器件，如果电梯系统的防雷接地有缺陷，很容易遭受雷电电磁脉冲干扰，导致设备误动作，甚至会造成硬件的永久性损坏或人员伤亡。
【关键词】 电梯系统;防雷;接地
1.引言
高层建筑的雷击概率比较高，电梯设备一般安装在建筑物的顶层或者比较暴露的部位，电梯井是电力或通讯线路的主要走线通道。近年来，气候变暖，闪电次数增多，若电梯的防雷系统有缺陷，在雷雨季节，接闪装置接闪后，建筑物内灵敏度高、耐压低的微电子设备，必然会受到影响，发生停梯事故、甚至人身伤害。以下主要结合工程实例对电梯系统的防雷接地存在的技术问题进行分析，结合施工经验制定有效的电梯系统防雷的技术安全措施，以保证电梯系统使用中的安全可靠。
2.概述
電梯的防雷接地技术是保证电梯安全运行的重要内容之一，是高层建筑安全防护的重要环节。防雷是对建筑物用避雷针（网、线、带）和一些建筑物自身的金属物，作为接闪体，避免建筑物本身遭受到直击雷的破坏。接地，是防雷系统中最基础的环节，接地装置是防雷装置的重要组成部分。接地装置向大地泄放雷电流，限制防雷装置对地电压过高。除独立避雷针外，在接地电阻满足要求的前提下，防雷接地装置可以和其他接地装置共用。
防雷接地装置包括：雷电接受装置，直接或间接接受雷电的金属杆（接闪器），如避雷针、避雷带（网）、架空地线及避雷器等;接地线（引下线）;雷电接收装置与接地装置连接用的金属导体;接地装置，接地线和接地体的总和。防雷的目的是一旦有雷电流发生，尽快把雷电散发到大地，所以，接地装置接地电阻越低、等电位装置与接地装置间连接距离越短，雷电散发的越快，设备受雷电损坏的机率越低。
3.存在的主要技术问题
如某办公大楼工程，地上26层，地下2层，土壤电阻率在500欧姆以内，地桩采用50mm*50mm*5mm的接地角钢，长度2.5m，连接件用40*4mm的扁钢。由地网引至电源的地线分两部分，暗敷部分用50*50*5mm的热镀锌角钢，和40*4mm的镀锌扁钢，引用线用50mm2的铜芯线。交流接地在大楼的总配电系统中已完成，配电系统统一考虑，大楼一级配电中心到中心机房引至BVR50mm2三相五线动力电缆（A相，B相，C相，N相（零线）和PE相（交流地线）），局部等电位联结线4mm2。中心机房只考虑UPS交流工作接地系统。防雷接地与大楼同时施工，土建专业配合安装专业施工。大楼投入使用后，其中一个电梯遇雷雨季节，出现了故障，电子板线路短路。
在电梯故障检查工作中发现：安装工对该电梯中用到的零线和接地线施工不正确，电梯的保护接地未连接，把工作零线碰在接地线上，局部等电位联结线4mm2偏小，接地电阻，经测量约为10Ω（标准规定应≤4Ω）。
此电梯系统的配电为TN系统（用户具有独立变压器的供电电网），其电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护线与该接地点相连接，即保护接零系统（如图1）。在该系统中严禁电气装置的外露可导电部分单独接地，因为当接地的电气设备绝缘损坏而碰壳时，可能由于大地的电阻较大使保护开关或保护熔丝不能断开，于是电源中性点电位升高，导致所有接零的电气设备都带电。这样增加了触电危险性，严重时会对电梯中的弱电系统构成危害。
图1 保护接零系统
系统局部等电位联结线截面为4mm2偏小。用于电气安全的联结线只传导电位，不传送电流或只传导很小电流，其和PE线并联，PE线紧靠相线感抗小，联结线远离回路相线感抗大，绝大部分接地雷电电流是流经PE线而不是流经联结线返回电源。因此，局部等电位联结线截面的选择（见表1）可不用太大，但4mm2是偏小的，至少应选择6mm2的铜线。
表1 联结线的截面积选择
取值
类别 一般值 最小值 最大值
总等电位联结线 不小于0.5*进线PE（PEN）线截面积 6mm2铜线 16mm2铝线（采用机械保护） 50mm2铁导体 25mm2铜线或相同电导值的导线
局部等电位联结线 不小于0.5*进线PE线截面积（局部场所内最大PE线截面积）
电梯的保护接地未连接，把工作零线碰在接地线上，平时电梯系统尚能正常工作，不能发现隐患，发生雷电时电梯系统的敏感元器件受雷电电磁脉冲干扰，使线路短路。此工程经专业电气工程师整改，将所有电气设备的外露可导电部分可靠接地或接零。对用电设备用螺栓固定连接，采用跨接形式固定接地线，在有振动的地方加防松措施，对三相五线制采用接零保护（TN-C），在机房的分离点固定，且检测接地电阻值≤4Ω。
4.电梯系统防雷接地的技术措施
无论是老旧建筑还是新建楼房，电梯遭受雷击而发生故障停梯的情况常有发生，其中不乏上述实例中出现的电子板线路短路的情况，有的烧毁主微机板或信号处理板的情况。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伤害，因此，制定安全措施，防患于未然尤为重要。现总结主要的技术措施如下：
4.1保证电梯电源的引接规范性
根据GB50182的规定，电梯电源应专用，并应由建筑物配电间直接送至机房。因此，不仅包括三相电源线而且应包括零线和接地线都直接送至机房。主机房采用三相五线制的供电制式运行，电力电缆采用户外线路直接引入总配电箱，再由总配电室单独引入电缆到电梯机房，电力线是重要的的引雷途径，需进行有效三级防护。一级采用火花间隙放电器，二级采用半导体过电压保护器，三级采用半导体过电压保护器（用于吸收二级后的残余雷电杂波及其他操作的过电压）。如上述工程实例中，实际上在接地线上已出现了一定的电压降，只是未影响设备的使用，当雷电发生时，电梯发生故障，而且使通信板发生短路。 4.2正确使用计算机控制电梯的"逻辑地"
电气设备敷设接地装置后安全性能提高很多，电梯系统中的保护接地，不仅可以提高电梯使用的安全性，预防用电设备漏电造成触电事故，而且是计算机控制电梯的“逻辑地”所必需的。一般情况应按产品要求进行处理。当产品无要求时，根据GB50182的规定，对TN供电系统可以接到保护线（PE）上，也可与单独的接地装置连接，但该装置的对地电阻值必须≤4Ω，也可采用悬“逻辑地”的方法进行处理。因此，在電梯安装中是否正确使用计算机控制电梯的"逻辑地"，将直接影响到人身安全和设备安全。
4.3保证等电位的有效连接
等电位连接是内部防雷装置中的一部份，其目的在于将各金属体做永久的连接以形成导电通路，它保证电气的连续导通性并将预期可能加于其上的电流安全导走，减少雷电流所引起之电位差。等电位是用连接导线或过电压（电涌）保护器将处在需要防护空间内的防雷装置，建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接，使各外露导体可导电部分和装置外可导电部分电位基本相等的电气连接，形成等电位连接网络，以实现均压等电位，防止需要防护空间的火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。
4.4高层电梯机房的安全防护
电梯机房一般设在屋顶，雷电发生的瞬间，击在机房避雷针上，由避雷针通过引下线，将雷电流泄放大地，引下线自上而下产生一个变化旋转快速运动的磁场，机房内的电源线等相对切割磁力线，产生感应高压并沿线路传输击毁设备。对于电梯机房弱电部分，雷电引起的电磁脉冲，在机房内产生3G的变化电磁场，会引起网卡端口芯片的烧毁，所以必须防护，在电梯机房内使用40×4×300mm铜排设置等电位接地端子板，室内所有的机架（壳）、配线线槽、区域报警控制器的金属机架（壳）、金属线槽（或钢管）、电气竖井内的接地干线、设备保护接地、安全保护接地、浪涌保护器接地端近接至等电位接地端子板。屏蔽线槽有二点以上接地，屏蔽物端点接地。电梯机房实施雷电防护，电源防雷器件使用的地线是机房直流逻辑地线，与静电地，保护地，交流地，建筑物主钢筋等地实现瞬间等电位共地。
除上述主要措施外，雷雨季节前需对接地系统进行检查和维护，检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，接地网的接地电阻至少每年测量一次，发现问题及时采取措施。
5.结束语
电梯系统的防雷接地是电梯系统安全运行的一项重要内容，防雷接地是否贯通良好是衡量电梯系统安全的关键技术问题，任何防范不当，理解不全面，连线不规范，都将引起电梯故障，造成人员伤害，财产损失。因此，做好电梯系统的防雷接地能有效保证电梯系统及整个建筑物的安全。
参考文献：
[1]中国建筑标准设计研究院，国家建筑标准设计图集[S]02D501-2，等电位联结安装，北京：中国计划出版社.2007.
[2]中国建筑标准设计研究院，国家建筑标准设计图集[S]02D501-1-4，防雷与接地安装，北京：中国计划出版社.2007.
[3]王厚余.建筑物电气装置600问[J].北京：中国电力出版社，2013.
【关键词】 电梯系统;防雷;接地
1.引言
高层建筑的雷击概率比较高，电梯设备一般安装在建筑物的顶层或者比较暴露的部位，电梯井是电力或通讯线路的主要走线通道。近年来，气候变暖，闪电次数增多，若电梯的防雷系统有缺陷，在雷雨季节，接闪装置接闪后，建筑物内灵敏度高、耐压低的微电子设备，必然会受到影响，发生停梯事故、甚至人身伤害。以下主要结合工程实例对电梯系统的防雷接地存在的技术问题进行分析，结合施工经验制定有效的电梯系统防雷的技术安全措施，以保证电梯系统使用中的安全可靠。
2.概述
電梯的防雷接地技术是保证电梯安全运行的重要内容之一，是高层建筑安全防护的重要环节。防雷是对建筑物用避雷针（网、线、带）和一些建筑物自身的金属物，作为接闪体，避免建筑物本身遭受到直击雷的破坏。接地，是防雷系统中最基础的环节，接地装置是防雷装置的重要组成部分。接地装置向大地泄放雷电流，限制防雷装置对地电压过高。除独立避雷针外，在接地电阻满足要求的前提下，防雷接地装置可以和其他接地装置共用。
防雷接地装置包括：雷电接受装置，直接或间接接受雷电的金属杆（接闪器），如避雷针、避雷带（网）、架空地线及避雷器等;接地线（引下线）;雷电接收装置与接地装置连接用的金属导体;接地装置，接地线和接地体的总和。防雷的目的是一旦有雷电流发生，尽快把雷电散发到大地，所以，接地装置接地电阻越低、等电位装置与接地装置间连接距离越短，雷电散发的越快，设备受雷电损坏的机率越低。
3.存在的主要技术问题
如某办公大楼工程，地上26层，地下2层，土壤电阻率在500欧姆以内，地桩采用50mm*50mm*5mm的接地角钢，长度2.5m，连接件用40*4mm的扁钢。由地网引至电源的地线分两部分，暗敷部分用50*50*5mm的热镀锌角钢，和40*4mm的镀锌扁钢，引用线用50mm2的铜芯线。交流接地在大楼的总配电系统中已完成，配电系统统一考虑，大楼一级配电中心到中心机房引至BVR50mm2三相五线动力电缆（A相，B相，C相，N相（零线）和PE相（交流地线）），局部等电位联结线4mm2。中心机房只考虑UPS交流工作接地系统。防雷接地与大楼同时施工，土建专业配合安装专业施工。大楼投入使用后，其中一个电梯遇雷雨季节，出现了故障，电子板线路短路。
在电梯故障检查工作中发现：安装工对该电梯中用到的零线和接地线施工不正确，电梯的保护接地未连接，把工作零线碰在接地线上，局部等电位联结线4mm2偏小，接地电阻，经测量约为10Ω（标准规定应≤4Ω）。
此电梯系统的配电为TN系统（用户具有独立变压器的供电电网），其电力系统有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过保护线与该接地点相连接，即保护接零系统（如图1）。在该系统中严禁电气装置的外露可导电部分单独接地，因为当接地的电气设备绝缘损坏而碰壳时，可能由于大地的电阻较大使保护开关或保护熔丝不能断开，于是电源中性点电位升高，导致所有接零的电气设备都带电。这样增加了触电危险性，严重时会对电梯中的弱电系统构成危害。
图1 保护接零系统
系统局部等电位联结线截面为4mm2偏小。用于电气安全的联结线只传导电位，不传送电流或只传导很小电流，其和PE线并联，PE线紧靠相线感抗小，联结线远离回路相线感抗大，绝大部分接地雷电电流是流经PE线而不是流经联结线返回电源。因此，局部等电位联结线截面的选择（见表1）可不用太大，但4mm2是偏小的，至少应选择6mm2的铜线。
表1 联结线的截面积选择
取值
类别 一般值 最小值 最大值
总等电位联结线 不小于0.5*进线PE（PEN）线截面积 6mm2铜线 16mm2铝线（采用机械保护） 50mm2铁导体 25mm2铜线或相同电导值的导线
局部等电位联结线 不小于0.5*进线PE线截面积（局部场所内最大PE线截面积）
电梯的保护接地未连接，把工作零线碰在接地线上，平时电梯系统尚能正常工作，不能发现隐患，发生雷电时电梯系统的敏感元器件受雷电电磁脉冲干扰，使线路短路。此工程经专业电气工程师整改，将所有电气设备的外露可导电部分可靠接地或接零。对用电设备用螺栓固定连接，采用跨接形式固定接地线，在有振动的地方加防松措施，对三相五线制采用接零保护（TN-C），在机房的分离点固定，且检测接地电阻值≤4Ω。
4.电梯系统防雷接地的技术措施
无论是老旧建筑还是新建楼房，电梯遭受雷击而发生故障停梯的情况常有发生，其中不乏上述实例中出现的电子板线路短路的情况，有的烧毁主微机板或信号处理板的情况。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伤害，因此，制定安全措施，防患于未然尤为重要。现总结主要的技术措施如下：
4.1保证电梯电源的引接规范性
根据GB50182的规定，电梯电源应专用，并应由建筑物配电间直接送至机房。因此，不仅包括三相电源线而且应包括零线和接地线都直接送至机房。主机房采用三相五线制的供电制式运行，电力电缆采用户外线路直接引入总配电箱，再由总配电室单独引入电缆到电梯机房，电力线是重要的的引雷途径，需进行有效三级防护。一级采用火花间隙放电器，二级采用半导体过电压保护器，三级采用半导体过电压保护器（用于吸收二级后的残余雷电杂波及其他操作的过电压）。如上述工程实例中，实际上在接地线上已出现了一定的电压降，只是未影响设备的使用，当雷电发生时，电梯发生故障，而且使通信板发生短路。 4.2正确使用计算机控制电梯的"逻辑地"
电气设备敷设接地装置后安全性能提高很多，电梯系统中的保护接地，不仅可以提高电梯使用的安全性，预防用电设备漏电造成触电事故，而且是计算机控制电梯的“逻辑地”所必需的。一般情况应按产品要求进行处理。当产品无要求时，根据GB50182的规定，对TN供电系统可以接到保护线（PE）上，也可与单独的接地装置连接，但该装置的对地电阻值必须≤4Ω，也可采用悬“逻辑地”的方法进行处理。因此，在電梯安装中是否正确使用计算机控制电梯的"逻辑地"，将直接影响到人身安全和设备安全。
4.3保证等电位的有效连接
等电位连接是内部防雷装置中的一部份，其目的在于将各金属体做永久的连接以形成导电通路，它保证电气的连续导通性并将预期可能加于其上的电流安全导走，减少雷电流所引起之电位差。等电位是用连接导线或过电压（电涌）保护器将处在需要防护空间内的防雷装置，建筑物的金属构架、金属装置、外来导线、电气装置、电信装置等连接，使各外露导体可导电部分和装置外可导电部分电位基本相等的电气连接，形成等电位连接网络，以实现均压等电位，防止需要防护空间的火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。
4.4高层电梯机房的安全防护
电梯机房一般设在屋顶，雷电发生的瞬间，击在机房避雷针上，由避雷针通过引下线，将雷电流泄放大地，引下线自上而下产生一个变化旋转快速运动的磁场，机房内的电源线等相对切割磁力线，产生感应高压并沿线路传输击毁设备。对于电梯机房弱电部分，雷电引起的电磁脉冲，在机房内产生3G的变化电磁场，会引起网卡端口芯片的烧毁，所以必须防护，在电梯机房内使用40×4×300mm铜排设置等电位接地端子板，室内所有的机架（壳）、配线线槽、区域报警控制器的金属机架（壳）、金属线槽（或钢管）、电气竖井内的接地干线、设备保护接地、安全保护接地、浪涌保护器接地端近接至等电位接地端子板。屏蔽线槽有二点以上接地，屏蔽物端点接地。电梯机房实施雷电防护，电源防雷器件使用的地线是机房直流逻辑地线，与静电地，保护地，交流地，建筑物主钢筋等地实现瞬间等电位共地。
除上述主要措施外，雷雨季节前需对接地系统进行检查和维护，检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常，接地网的接地电阻至少每年测量一次，发现问题及时采取措施。
5.结束语
电梯系统的防雷接地是电梯系统安全运行的一项重要内容，防雷接地是否贯通良好是衡量电梯系统安全的关键技术问题，任何防范不当，理解不全面，连线不规范，都将引起电梯故障，造成人员伤害，财产损失。因此，做好电梯系统的防雷接地能有效保证电梯系统及整个建筑物的安全。
参考文献：
[1]中国建筑标准设计研究院，国家建筑标准设计图集[S]02D501-2，等电位联结安装，北京：中国计划出版社.2007.
[2]中国建筑标准设计研究院，国家建筑标准设计图集[S]02D501-1-4，防雷与接地安装，北京：中国计划出版社.2007.
[3]王厚余.建筑物电气装置600问[J].北京：中国电力出版社，2013.