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[摘 要]通过阐述雷电闪击对电梯的影响，指出对电梯进行雷电防护的重要性；通过分析雷电闪击对电梯侵入损坏的途径，研究探讨电梯雷电防护的相应措施，结合电梯的结构，从防直击雷、屏蔽及科学布线、等电位连接、安装电涌保护器等方面探讨电梯整体综合的雷电防护系统。
[关键词]电梯 雷电防护 屏蔽 科学布线 等电位连接 电涌保护（SPD）
中图分类号：TU895 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-208-01
电梯在现代建筑中己经越来越广泛地被安装使用，是现代建筑里运送乘客的重要垂直运输设备，因此确保乘客在使用电梯过程中的人身安全是至关重要的。在雷雨多发季节，电梯因雷击受损的情况时有发生。雷电闪击时产生的雷电流和雷击电磁脉冲对电梯的安全运行构成极大的威胁，危及电梯内乘客的人身安全。因此，采取有效雷电防护措施对电梯的安全运行以保证乘客的人身安全就显得至关重要。本文通过分析相关的国家标准，结合电梯的结构探讨电梯雷电防护的具体做法，为设计电梯完整、科学、有效的雷电防护系统的提供参考。
1.电梯的结构分析
电梯主要由曳引机、控制柜、轿厢、门、导轨、限速器、缓冲器、对重装置、随行电缆和曳引机钢丝绳等部件组成。由电源系统、控制系统、通信系统及动力系统共同控制电梯的正常运行。按照其位置可分为四部分：电梯机房、井道、轿厢、层站，机房一般位于电梯井道的顶部，电梯的控制和动力系统均安装于此，是电梯的大脑和心脏，做好机房的防雷是电梯防雷的重点。
2.雷电侵入损坏电梯的途径
电梯整个系统都安装在建筑内，因此其遭受直击雷损坏的可能很小。但由于电梯系统中有很多各种各样的线路，当建筑物本身或附近有雷电发生时，巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场，从而使这些的导体产生高电压浪涌损坏电梯设备。因此，防止雷电侵入损坏电梯主要从雷电静电感应、雷电电磁感应、雷电电涌三个方面进行防护。电梯受雷击损坏的部位也主要集中在电气控制部分，因为电气控制部分一般都由微电子元件构成，承受瞬间高电压冲击的能力不强，在建筑物受到雷击或附近有闪电时，极易受到雷电电磁脉冲的侵入，从而损坏电梯的控制系统影响电梯的正常运行。
3.电样的雷电防护措施
3.1 直击雷防护
虽电梯不太可能遭受直击雷直接击中，但防直击雷是预防雷电感应的基础组成部分，完善的防直击雷系统，能快速有效地把雷电流分流并疏散到大地中去，从而对电梯的形成初步的保护。现代物筑一般都优先考虑利用建筑物原有的基础钢筋作为自然接地体，利用建筑物外墙柱子钢筋用作引下线，然后在天面敷设避雷带（网）从而形成防直击雷防护系统，当建筑物达到一定高度时还应采取防侧击雷措施。由于防击雷不是电梯雷电防护的重点，本文不详细论述，相关要求请参照《建筑防雷设计规范》（GB50057-2010）.
3.2 屏蔽及科学布线
屏蔽是利用各种金属物体来衰减雷电磁冲加在电梯设备上的电磁干扰或过电压能量。一般可利用建筑物本身的结构钢筋、金属构架、金属门窗、金属地板等相互连接在一起，形成一个法拉第笼，并分多点与防雷接地体可靠连接，从成形成一个初级的屏蔽网。但电梯机房一般位于建筑物顶楼，处于电磁环境最恶劣的地方，利用建筑物本身金属构件组成的屏蔽网达不到理想的屏蔽效果时，还应另外在电梯机房的六面敷设密度更高的金属屏蔽网，甚至有必要时设置多层屏蔽网以提高屏蔽效果。另外，电梯控制系统应设于机房中间位置，控制线路板以及其它设备的金属外箱也应接地并远离引下线位置安装，以进一步提高设备衰减雷电磁脉冲的能力。为防止雷电感应所产生的高压浪涌沿种金属线路（管道）入侵损坏电梯设备，所有线路应采用有金属屏蔽层的线缆敷设并在雷电防护区交界处做等电位连接并接地。当采用非屏蔽电缆时则应安装在金属线槽内或套金属管道敷设，金属线槽或金属管还应电气导通且在雷电防护区交界处做等电位连接并接地。除此之外，还应把电梯的动力线路（强电）和控制线路（弱电）分开敷设并保持足够的距离。
3.3 等电位连接
等电位连接的目的在于减少雷电流所引起之电位差。具体做法是用连接导线或电涌保护器将处在需要防护的空间内将防雷装置、建筑物的金属构架、金属设备、外来导线、电气装置等连接形成等电位连接网络，以实现均压等电位，防止雷电反击。在电梯机房内应敷设一接地干线，将电梯机房内所有的机架（壳）、设备保护接地、安全保护接地、浪涌保护器接地、控制器的金属机架（壳）、金属线槽（或钢管）、电气井道内的接地干线、接线箱的保护接地端、电梯轨道等，均应就近接至等电位接地干线上并可靠接地。
3.4 安装电涌保护器（SPD）
因雷电直击或雷电感应导致各种管线产生雷电流，沿电源或信号线侵入造成设备损坏是电梯遭受雷击事故的一大原因。因此，除了采用屏蔽電缆和外套金属铁管外还必须在各电源及信号线路上安装SPD以有效地限制瞬态雷电过电压和引导雷电流就近分流泄入大地。电涌保护器并联或串联于线路处，平时呈高阻态，当有瞬态电涌时，SPD就会导通，将电涌泄放到大地上，将线路两端的残余电压控制在一定范围内。电涌保护器的安装选用可参考以下原则：第一级SPD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4000伏内，避免瞬间击毁设备；第二级SPD应选用更换方便的电涌保护器件。SPD模块失效会自动脱离电梯控制系统，并且应能清晰地显示故障失障功能。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2500伏内；第三级SPD用于低压电气设备回路保护，应将雷击电涌的残压控制在各电子板或重要电气器件可以承受的范围之内。由于电梯使用的电子板种类繁多，各电子板之间线路和相关电气性能有较大差异，不同的电子板上存在不同电压级别的电源回路及信号回路，需要按照实际要保护的对象进行分析，挑选适当的第三级SPD，将残压限制在电路板可承受范围内，SPD的额定电压必须与保护的回路电压等级相匹配。另外，SPD应有过电流保护装置，并宜有劣化显示功能以便直观了解SPD是否正常工作。
需要特别指出的是本文所提三个保护等级只是泛指，并非每台电梯都需要按此等级配置进行防护。按照需防护的重要性和精细程度甚至可以进行四级、五级的保护，其原理是相同的，其最终目的都是将设备或元件的雷击电涌残压控制在可承受的范围内。
4.总结
电梯已越来越普及使用，其使用环境不容忽视，雷击会导致电梯出现故障给人们的出行带来许多不便，甚至危及乘客的人身安全，因此，电梯的防雷措施必须完善，在其设计施工时，应综合、系统地考虑，按照“综合治理，层层设防，安全可靠”的原则，与建筑的防雷装置密切融合，采取整体综合的防雷保护措施，构成一个完整的防雷体系，才能取得理想的效果，从而确保电梯的正常运行。
参考文献：
[1] 建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2004）[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.
[2] 建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）[S].北京：中国计划出版社，2011.
[3] 朱明，蔡木民，罗远晖，刘开道.对电梯防雷技术的探讨[J]. 科技资讯，2011，（25）
[4] 梁敏健.电梯防雷中的一些误区[J]. 环球市场信息导报，2012，（7）
[关键词]电梯 雷电防护 屏蔽 科学布线 等电位连接 电涌保护（SPD）
中图分类号：TU895 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）26-208-01
电梯在现代建筑中己经越来越广泛地被安装使用，是现代建筑里运送乘客的重要垂直运输设备，因此确保乘客在使用电梯过程中的人身安全是至关重要的。在雷雨多发季节，电梯因雷击受损的情况时有发生。雷电闪击时产生的雷电流和雷击电磁脉冲对电梯的安全运行构成极大的威胁，危及电梯内乘客的人身安全。因此，采取有效雷电防护措施对电梯的安全运行以保证乘客的人身安全就显得至关重要。本文通过分析相关的国家标准，结合电梯的结构探讨电梯雷电防护的具体做法，为设计电梯完整、科学、有效的雷电防护系统的提供参考。
1.电梯的结构分析
电梯主要由曳引机、控制柜、轿厢、门、导轨、限速器、缓冲器、对重装置、随行电缆和曳引机钢丝绳等部件组成。由电源系统、控制系统、通信系统及动力系统共同控制电梯的正常运行。按照其位置可分为四部分：电梯机房、井道、轿厢、层站，机房一般位于电梯井道的顶部，电梯的控制和动力系统均安装于此，是电梯的大脑和心脏，做好机房的防雷是电梯防雷的重点。
2.雷电侵入损坏电梯的途径
电梯整个系统都安装在建筑内，因此其遭受直击雷损坏的可能很小。但由于电梯系统中有很多各种各样的线路，当建筑物本身或附近有雷电发生时，巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场，从而使这些的导体产生高电压浪涌损坏电梯设备。因此，防止雷电侵入损坏电梯主要从雷电静电感应、雷电电磁感应、雷电电涌三个方面进行防护。电梯受雷击损坏的部位也主要集中在电气控制部分，因为电气控制部分一般都由微电子元件构成，承受瞬间高电压冲击的能力不强，在建筑物受到雷击或附近有闪电时，极易受到雷电电磁脉冲的侵入，从而损坏电梯的控制系统影响电梯的正常运行。
3.电样的雷电防护措施
3.1 直击雷防护
虽电梯不太可能遭受直击雷直接击中，但防直击雷是预防雷电感应的基础组成部分，完善的防直击雷系统，能快速有效地把雷电流分流并疏散到大地中去，从而对电梯的形成初步的保护。现代物筑一般都优先考虑利用建筑物原有的基础钢筋作为自然接地体，利用建筑物外墙柱子钢筋用作引下线，然后在天面敷设避雷带（网）从而形成防直击雷防护系统，当建筑物达到一定高度时还应采取防侧击雷措施。由于防击雷不是电梯雷电防护的重点，本文不详细论述，相关要求请参照《建筑防雷设计规范》（GB50057-2010）.
3.2 屏蔽及科学布线
屏蔽是利用各种金属物体来衰减雷电磁冲加在电梯设备上的电磁干扰或过电压能量。一般可利用建筑物本身的结构钢筋、金属构架、金属门窗、金属地板等相互连接在一起，形成一个法拉第笼，并分多点与防雷接地体可靠连接，从成形成一个初级的屏蔽网。但电梯机房一般位于建筑物顶楼，处于电磁环境最恶劣的地方，利用建筑物本身金属构件组成的屏蔽网达不到理想的屏蔽效果时，还应另外在电梯机房的六面敷设密度更高的金属屏蔽网，甚至有必要时设置多层屏蔽网以提高屏蔽效果。另外，电梯控制系统应设于机房中间位置，控制线路板以及其它设备的金属外箱也应接地并远离引下线位置安装，以进一步提高设备衰减雷电磁脉冲的能力。为防止雷电感应所产生的高压浪涌沿种金属线路（管道）入侵损坏电梯设备，所有线路应采用有金属屏蔽层的线缆敷设并在雷电防护区交界处做等电位连接并接地。当采用非屏蔽电缆时则应安装在金属线槽内或套金属管道敷设，金属线槽或金属管还应电气导通且在雷电防护区交界处做等电位连接并接地。除此之外，还应把电梯的动力线路（强电）和控制线路（弱电）分开敷设并保持足够的距离。
3.3 等电位连接
等电位连接的目的在于减少雷电流所引起之电位差。具体做法是用连接导线或电涌保护器将处在需要防护的空间内将防雷装置、建筑物的金属构架、金属设备、外来导线、电气装置等连接形成等电位连接网络，以实现均压等电位，防止雷电反击。在电梯机房内应敷设一接地干线，将电梯机房内所有的机架（壳）、设备保护接地、安全保护接地、浪涌保护器接地、控制器的金属机架（壳）、金属线槽（或钢管）、电气井道内的接地干线、接线箱的保护接地端、电梯轨道等，均应就近接至等电位接地干线上并可靠接地。
3.4 安装电涌保护器（SPD）
因雷电直击或雷电感应导致各种管线产生雷电流，沿电源或信号线侵入造成设备损坏是电梯遭受雷击事故的一大原因。因此，除了采用屏蔽電缆和外套金属铁管外还必须在各电源及信号线路上安装SPD以有效地限制瞬态雷电过电压和引导雷电流就近分流泄入大地。电涌保护器并联或串联于线路处，平时呈高阻态，当有瞬态电涌时，SPD就会导通，将电涌泄放到大地上，将线路两端的残余电压控制在一定范围内。电涌保护器的安装选用可参考以下原则：第一级SPD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4000伏内，避免瞬间击毁设备；第二级SPD应选用更换方便的电涌保护器件。SPD模块失效会自动脱离电梯控制系统，并且应能清晰地显示故障失障功能。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2500伏内；第三级SPD用于低压电气设备回路保护，应将雷击电涌的残压控制在各电子板或重要电气器件可以承受的范围之内。由于电梯使用的电子板种类繁多，各电子板之间线路和相关电气性能有较大差异，不同的电子板上存在不同电压级别的电源回路及信号回路，需要按照实际要保护的对象进行分析，挑选适当的第三级SPD，将残压限制在电路板可承受范围内，SPD的额定电压必须与保护的回路电压等级相匹配。另外，SPD应有过电流保护装置，并宜有劣化显示功能以便直观了解SPD是否正常工作。
需要特别指出的是本文所提三个保护等级只是泛指，并非每台电梯都需要按此等级配置进行防护。按照需防护的重要性和精细程度甚至可以进行四级、五级的保护，其原理是相同的，其最终目的都是将设备或元件的雷击电涌残压控制在可承受的范围内。
4.总结
电梯已越来越普及使用，其使用环境不容忽视，雷击会导致电梯出现故障给人们的出行带来许多不便，甚至危及乘客的人身安全，因此，电梯的防雷措施必须完善，在其设计施工时，应综合、系统地考虑，按照“综合治理，层层设防，安全可靠”的原则，与建筑的防雷装置密切融合，采取整体综合的防雷保护措施，构成一个完整的防雷体系，才能取得理想的效果，从而确保电梯的正常运行。
参考文献：
[1] 建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2004）[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.
[2] 建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）[S].北京：中国计划出版社，2011.
[3] 朱明，蔡木民，罗远晖，刘开道.对电梯防雷技术的探讨[J]. 科技资讯，2011，（25）
[4] 梁敏健.电梯防雷中的一些误区[J]. 环球市场信息导报，2012，（7）