1事故概況

2017-08-06T19:00—21:00,位于福州市倉山區(qū)建新鎮(zhèn)洪塘支路26號的園亭新村居民小區(qū)遭受雷擊,此次雷擊造成3～5號樓內(nèi)各1臺電梯機房控制柜內(nèi)的變頻器、開關(guān)電源、控制電腦主板損壞,經(jīng)濟損失達10萬元。

2事故現(xiàn)場調(diào)查分析

經(jīng)現(xiàn)場勘察,建筑物屋面接閃帶上無明顯接閃雷電痕跡,屋檐屋角等易遭受雷擊部位均無雷擊受損痕跡,電梯機房電源線路從建筑物一層強電井的總配電箱內(nèi)沿強電井通往屋面電梯機房分配電箱,并分別在一層電源總配電箱內(nèi)安裝一級電源浪涌保護器,在電梯機房電源總配電箱內(nèi)安裝二級電源電涌保護器,電涌保護器選型及安裝符合《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343—2012）要求。機房總配電箱內(nèi)電源電涌保護器雷電計數(shù)器顯示為零,電梯電源線路無雷電浪涌侵入,電梯機房電源系統(tǒng)接地線引自建筑物一層電源總配電箱接地排,接地連接可靠無松動。綜上分析,本次園亭新村電梯雷電災害事故的原因可以排除由直擊雷擊中電梯所在建筑物或電梯供電的電源線路造成。

3閃電定位資料分析

根據(jù)福建省雷電監(jiān)測系統(tǒng)的閃電定位資料統(tǒng)計顯示,2017年8月6日距離福州市倉山區(qū)建新鎮(zhèn)洪塘支路26號園亭新村500m范圍內(nèi)發(fā)生兩次對地閃電,閃電定位資料如表1所示。第一次發(fā)生于2017-08-06T19:53:05,距離受災點約400m,放電電流為21.41kA:第二次發(fā)生于2017-08-06T19:56:49,距離受災點約100m,放電電流為20.992kA。

本次事故可以認定2017年8月6日福州市園亭新村發(fā)生了短時強對流雷暴天氣,其雷電活動強烈,先后兩次雷擊受災小區(qū)附近的時間間隔不到3s,兩次雷擊電磁脈沖是導致此次電梯雷電災害事故發(fā)生的首要原因。

4電梯雷擊災害事故分析

根據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343—2012）的規(guī)定,雷擊致?lián)p原因按雷擊點的不同位置可分為4種:雷擊建筑物上、雷擊建筑物附近、雷擊連接到建筑物的服務(wù)設(shè)施、雷擊連接到建筑物的服務(wù)設(shè)施附近。

根據(jù)閃電定位資料分析,本次電梯雷擊事故可能原因為"雷擊建筑物附近",強大的雷擊電磁脈沖產(chǎn)生的閃電感應(yīng)雷過電壓,造成電梯控制柜內(nèi)直流電子元器件損壞。

4.1電梯控制柜內(nèi)感應(yīng)電壓計算

電梯機房突出于建筑物屋頂天面,機房屋面樓板采用獨立鋼筋混泥土結(jié)構(gòu),四周墻體均采用磚混合結(jié)構(gòu),機房屋面暗敷于樓板內(nèi)的鋼筋網(wǎng)格與建筑物主體鋼筋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)無法實現(xiàn)電氣導通,機房天面及其墻體無法形成屏蔽空間,機房內(nèi)電源及控制線路均無屏蔽措施,機房空間內(nèi)電梯控制柜內(nèi)設(shè)備處于LPZ0B磁場區(qū)域內(nèi),本區(qū)域內(nèi)各物體不可能遭受直接雷擊,本區(qū)域內(nèi)的電磁場強度沒有衰減。下面計算兩次雷擊電梯機房內(nèi)磁場強度和控制柜內(nèi)的感應(yīng)電壓。

電梯機房處于LPZ0B磁場區(qū)域內(nèi),按式（1）計算機房內(nèi)磁場強度H0（引自《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057—2010）:

電梯機房控制柜內(nèi)部感應(yīng)電壓,按式（2）計算電梯控制柜內(nèi)最大的開路感應(yīng)電壓U0（引自《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057—2010）:

第一次雷擊的雷電流i0值為21.410kA,閃電定位點與電梯機房距離Sa為400m,按式（1）計算,i0=21.410kA,π=3.14,Sa=400m,故第一次雷擊電梯機房磁場強度H1≈8.52A/m。

第二次雷擊的雷電流i0值為20.992kA,閃電定位點與電梯機房距離Sa為100m,按式（1）計算,i0=20.992kA,π=3.14,Sa=100m,故第二次雷擊電梯機房磁場強度H2≈33.42A/m。

考慮電梯控制柜尺寸為0.5m×0.3m×1.2m,其電力線路與信息線路構(gòu)成的最大環(huán)路面積為0.6m2,真空磁導系數(shù)μ0為4π·10-7[V·s/（A·m）],首次負極性以后雷擊取波頭時間T1為0.25×10-6s,環(huán)路長度取柜體高度7=1.2m,環(huán)路寬度取柜體寬度ó=0.5m,按式（2）計算,第一次雷擊控制柜內(nèi)的感應(yīng)電壓U01≈25.68V,第二次雷擊控制柜內(nèi)的感應(yīng)電壓U02≈100.74V。

4.2電梯雷擊事故致?lián)p原因分析

現(xiàn)場勘查福州市園亭新村建筑物主體結(jié)構(gòu)雷電防護措施完善,電梯機房電源總配電箱內(nèi)電涌保護器指示正常,機房內(nèi)電源線路上的感應(yīng)過電壓已經(jīng)受到抑制,而電梯控制柜內(nèi)未安裝電涌保護器,兩次雷電電磁脈沖在控制柜內(nèi)回路中感應(yīng)產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓可以使電子設(shè)備工作失效。

第一次雷擊受災小區(qū)附近時,電梯控制柜內(nèi)部開路最大感應(yīng)電壓U01≈25.68V:第二次雷擊受災小區(qū)附近時,電梯控制柜內(nèi)部開路最大感應(yīng)電壓U02≈100.74V,兩次雷擊產(chǎn)生的感應(yīng)電壓數(shù)值為控制柜內(nèi)直流元器件工作電壓5V的幾十倍,直接造成電梯控制柜內(nèi)的直流電子元器件失效損壞?？梢?造成本次電梯雷擊損壞事故的原因是兩次雷擊受災小區(qū)附近產(chǎn)生的強大雷擊電磁脈沖在電梯機房控制柜內(nèi)回路中感應(yīng)產(chǎn)生瞬態(tài)過電壓,進而導致柜內(nèi)直流電子元器件失效損壞。

5電梯的雷電防御完善措施

本文對福州市園亭新村的電梯雷擊事故進行了雷擊致?lián)p原因分析,得出"雷擊建筑物附近"時在電梯控制柜內(nèi)產(chǎn)生的過電壓是導致電梯控制柜內(nèi)電子元器件失效的主要因素,需要在電梯控制柜內(nèi)增加安裝電涌保護器,使其與設(shè)備耐壓水平相適應(yīng),起到抑制雷電過電壓的作用。為防止福州市園亭新村發(fā)生其他3種雷擊致?lián)p原因的雷擊事故發(fā)生,電梯應(yīng)采取綜合防雷保護措施,做好機房空間屏蔽和線路及弱電控制設(shè)備屏蔽、設(shè)備等電位連接、電源及控制系統(tǒng)線路安裝相適配的電涌保護器、合理布線、防高電位反擊等措施,才能提高電梯的雷電防御能力,保證電梯在惡劣氣象條件下仍能安全運行。

6結(jié)論

本文根據(jù)閃電定位資料,確定了本次電梯雷擊事故的致?lián)p原因,通過計算受災電梯設(shè)備的磁場強度及感應(yīng)過電壓,得出如下結(jié)論:

(1）電梯在設(shè)計、安裝及監(jiān)督檢驗過程中,普遍只考慮電梯所在建筑物的外部防雷措施及電梯設(shè)備接地,忽視了機房井道的空間屏蔽、井道內(nèi)隨行控制線纜屏蔽、安全隔離、合理布線、高電位反擊等雷電防護技術(shù)的綜合利用。

(2）高層電梯的綜合防雷設(shè)施應(yīng)增加電梯防雷擊電磁脈沖措施。因此,高層電梯綜合防雷系統(tǒng)應(yīng)包括建筑物外部防雷措施和內(nèi)部電梯防雷措施。由建筑物主體結(jié)構(gòu)的接閃器、引下線、接地裝置、電梯機房及井道空間屏蔽、共用接地系統(tǒng)、設(shè)備安全隔離保護、設(shè)備屏蔽、等電位連接、合理布線、電涌保護、電子系統(tǒng)高電位反擊保護等措施,構(gòu)成高層電梯綜合防雷系統(tǒng)。