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电梯检验中电磁干扰的分析及预防措施

时间:2020-02-03 05:20:10

[摘要]电磁干扰对电梯的安全运行有非常严重的影响,本文介绍了电梯所受到的电磁干扰,以及相关的电磁干扰的预防措施,并对这些措施进行了验证。
  [关键词]电梯检验,电磁干扰,预防,
  1.引言
  随着电梯的广泛应用,电梯的安全运行也日益成为相关单位所关注的重点。电梯的控制系统是电梯运行的核心,但是控制系统很容易受到电磁干扰的影响而发生故障或是事故,所以必须要对电梯采取措施以消除所受到的电磁干扰。
  电梯的控制系统采用变频器等电力电子器件,尤其是高频开关器件的应用,这些电力电子装置在工作时,因为其电压和电流的波形都是在非常短的时间内上升和下降的,这些具有陡变沿的脉冲信号会产生很强的电磁干扰[1]。电力电子装置的高频化和在容量化不仅导致器件所承受到的电应力增加和开关损耗增加,而且会产生难以抑制的宽带电磁干扰,威胁到电梯安全运行本身及至与其相关的其他电子设备的正常工作。
  2.电梯控制系统中的电磁干扰
  当前的电梯控制系统通常都是采用调压调频控制,具有运行性能好、节约能源,调速性能好的优点。归纳起来通常有以下4种情况的电磁干扰[2]:
  (1)工频谐波干扰。变频器的功能是将工频电流通过整流电路转换成直流电流,然后通过逆变电路,把整流后的直流电逆变为频率和电压可变的交流电。由于变频器中大量使用了三极管、智能模块等电力电子器件,变频器以断续的脉冲方式从电网吸收连续的正统波能量。这种脉冲电流在电网阻抗上形成了脉动的压降叠加在工频电压上,造成了电网电压产生畸变。对于同一供电系统的其他用电设备,特别是对电梯的控制系统来说是很强的干扰源。
  (2)浪涌干扰。当有感应电或是雷电进入到电梯系统,或者与电梯共用电源系统的其他大型设备的接通和断开瞬间,都有可能在电梯的电源系统中形成浪涌干扰。这是一种能量比较大的干扰,具有较高的幅度和较陡的电压上升速率。这种高能量的浪涌干扰,对电梯的控制系统有着极大的威胁,会使电梯的控制系统出现指令性错误,甚至造成事故的发生。
  (3)射频性质的电磁干扰。变频器的输出部分通过高速晶体管开关来产生一系列宽度不同和极性一定的pWM矩形电压波,这种具有陡峭边沿的脉冲信号会产生很强的电磁干扰。
  (4)泄漏电流干扰。系统中变频器的输出动力线与大地之间的分布电容,使对地泄漏电流通过接地线流入变频器与外部设备,可使剩余电流断路器、剩余电流继电器产生误动作。变频器输出动力线之间的分布电容,使得高频泄漏电流通过,可使变频器外接热继电器误动作,变频器过流跳闸。
  3.抑制电磁干扰的措施
  按抑制电磁干扰工作的类型,可把预防措施总结为以下三个方面:
  (1)设置滤波器与电抗器。主要是抑制高次谐波干扰,在靠近变频器的输入端和输出端分别安装滤波器,输入滤波器能最大限度地减少电源产生的高次谐波电压;输出滤波器则能最大限度地减少变频器产生的高次谐波电压。
  在电源与输入滤波器之间安装输入交流电抗器,能限制电源电压突变与操作过电压而引起的电流冲击,抑制变频器输入电网的谐波电流。在输出滤波器与电动机之间安装输出交流电抗器,掏抑制变频器输出的谐波电流。
  (2)处理好各类连接导线。主要是抑制电磁噪声干扰。电机的动力线缆要单独放入金属管内,且金属管通过金属机架接地,起屏蔽干扰的作用。动力线要尽量短,通常情况下不要超过50m,大功率电梯也不能超过100m。使用4芯电缆的动力线时,其地线两端分别接变频器的pE端与电动机的接地端。
  电梯系统的信号线要使用带屏蔽层的双绞线,各路信号分别各自绞合,绞合节距不大于15cm;信号线长度不应大于20m,且尽量缩短;信号线与动力线及外部设备的控制线分开成束,各自屏蔽,屏蔽层良好接地,信号线与动力线、控制线不要平行布置,并且信号线与动力线的距离最好不小于20cm以上,相交时应成直角。
  (3)做好接地工作。主要包括直流地、安全地与防雷地。直流地的作用是掏电磁噪声干扰,安全地的作用是掏泄漏电流干扰。
  直流地是针对电梯控制系统的控制部件(pLC或pC)系统的接地,实际上是为各处理部件而建立的等电位点,通常被称为信号地或逻辑地,目的是消除或掏耦合性干扰。
  TSG T7001-2009《电梯监督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯》规定[3]:
  (1)供电电源自进入机房或者机器设备间起,中性线(N)与保护线(pE)应当始终分开。
  (2)所有电气设备及线管、线槽的外露可以导电部分应当与保护线(pE)可靠连接。
  由TSG T7001-2009的规定可知,电梯的电源可采用TN-S,或TN-C-S系统。电梯的接地要优先使用TN-S系统。但是当采用TN-C-S系统时,在系统进入机房后,在总开关箱处将pEN线分成N线和pE线。
  在采用TN-S或TN-C-S系统时,为了增加保护的可靠性,还应进行重复接地,而且要求接地线的接地电阻不大于10Ω。在采用TN-C-S系统时,还必须确认在机房以外的pEN线上没有装设可能断开pEN线的电气装置[4]。
  pE线只是在电气设备发生绝缘损坏、搭壳等故障时,提供一个阻抗较小的故障回路,要切断故障电源还必须靠自动切断装置。一般是利用电路的短路保护装置,即熔断器或自动空气断路器,在故障电流的作用下切断故障电源。
  4.总结
  笔者在本文详细阐述了电梯控制系统可能受到的电磁干扰的各类,以及对这些电磁干扰的预防措施,并且通过实践证明,这些措施是非常有效的。
  5.参考文献
  [1]杜彦林.浅谈电力电子装置的谐波和电磁干扰的危害及抑制[J].济南:科技信息,2011(23)。
  [2]胡浩,杨斌文.电梯系统中的电磁干扰及抗干措施[J].上海:低压电器,2009(10)。
  [3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 电梯监督检验和定期检验规则-曳引与强制驱动电梯[S].北京:新华出版社,2010.2。
  [4]魏孔平,朱蓉.电梯技术[M].北京:化学工业出版社,2006.6。
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