電梯檢驗中電磁干擾的分析及預(yù)防措施

張平林

[摘要]電磁干擾對電梯的安全運行有非常嚴(yán)重的影響，本文介紹了電梯所受到的電磁干擾，以及相關(guān)的電磁干擾的預(yù)防措施，并對這些措施進(jìn)行了驗證。

[關(guān)鍵詞]電梯檢驗，電磁干擾，預(yù)防，

1.引言

隨著電梯的廣泛應(yīng)用，電梯的安全運行也日益成為相關(guān)單位所關(guān)注的重點。電梯的控制系統(tǒng)是電梯運行的核心，但是控制系統(tǒng)很容易受到電磁干擾的影響而發(fā)生故障或是事故，所以必須要對電梯采取措施以消除所受到的電磁干擾。

電梯的控制系統(tǒng)采用變頻器等電力電子器件，尤其是高頻開關(guān)器件的應(yīng)用，這些電力電子裝置在工作時，因為其電壓和電流的波形都是在非常短的時間內(nèi)上升和下降的，這些具有陡變沿的脈沖信號會產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾[1]。電力電子裝置的高頻化和在容量化不僅導(dǎo)致器件所承受到的電應(yīng)力增加和開關(guān)損耗增加，而且會產(chǎn)生難以抑制的寬帶電磁干擾，威脅到電梯安全運行本身及至與其相關(guān)的其他電子設(shè)備的正常工作。

2.電梯控制系統(tǒng)中的電磁干擾

當(dāng)前的電梯控制系統(tǒng)通常都是采用調(diào)壓調(diào)頻控制，具有運行性能好、節(jié)約能源，調(diào)速性能好的優(yōu)點。歸納起來通常有以下4種情況的電磁干擾[2]：

（1）工頻諧波干擾。變頻器的功能是將工頻電流通過整流電路轉(zhuǎn)換成直流電流，然后通過逆變電路，把整流后的直流電逆變?yōu)轭l率和電壓可變的交流電。由于變頻器中大量使用了三極管、智能模塊等電力電子器件，變頻器以斷續(xù)的脈沖方式從電網(wǎng)吸收連續(xù)的正統(tǒng)波能量。這種脈沖電流在電網(wǎng)阻抗上形成了脈動的壓降疊加在工頻電壓上，造成了電網(wǎng)電壓產(chǎn)生畸變。對于同一供電系統(tǒng)的其他用電設(shè)備，特別是對電梯的控制系統(tǒng)來說是很強(qiáng)的干擾源。

（2）浪涌干擾。當(dāng)有感應(yīng)電或是雷電進(jìn)入到電梯系統(tǒng)，或者與電梯共用電源系統(tǒng)的其他大型設(shè)備的接通和斷開瞬間，都有可能在電梯的電源系統(tǒng)中形成浪涌干擾。這是一種能量比較大的干擾，具有較高的幅度和較陡的電壓上升速率。這種高能量的浪涌干擾，對電梯的控制系統(tǒng)有著極大的威脅，會使電梯的控制系統(tǒng)出現(xiàn)指令性錯誤，甚至造成事故的發(fā)生。

（3）射頻性質(zhì)的電磁干擾。變頻器的輸出部分通過高速晶體管開關(guān)來產(chǎn)生一系列寬度不同和極性一定的PWM矩形電壓波，這種具有陡峭邊沿的脈沖信號會產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾。

（4）泄漏電流干擾。系統(tǒng)中變頻器的輸出動力線與大地之間的分布電容，使對地泄漏電流通過接地線流入變頻器與外部設(shè)備，可使剩余電流斷路器、剩余電流繼電器產(chǎn)生誤動作。變頻器輸出動力線之間的分布電容，使得高頻泄漏電流通過，可使變頻器外接熱繼電器誤動作，變頻器過流跳閘。

3.抑制電磁干擾的措施

按抑制電磁干擾工作的類型，可把預(yù)防措施總結(jié)為以下三個方面：

（1）設(shè)置濾波器與電抗器。主要是抑制高次諧波干擾，在靠近變頻器的輸入端和輸出端分別安裝濾波器，輸入濾波器能最大限度地減少電源產(chǎn)生的高次諧波電壓；輸出濾波器則能最大限度地減少變頻器產(chǎn)生的高次諧波電壓。

在電源與輸入濾波器之間安裝輸入交流電抗器，能限制電源電壓突變與操作過電壓而引起的電流沖擊，抑制變頻器輸入電網(wǎng)的諧波電流。在輸出濾波器與電動機(jī)之間安裝輸出交流電抗器，掏抑制變頻器輸出的諧波電流。

（2）處理好各類連接導(dǎo)線。主要是抑制電磁噪聲干擾。電機(jī)的動力線纜要單獨放入金屬管內(nèi)，且金屬管通過金屬機(jī)架接地，起屏蔽干擾的作用。動力線要盡量短，通常情況下不要超過50m，大功率電梯也不能超過100m。使用4芯電纜的動力線時，其地線兩端分別接變頻器的PE端與電動機(jī)的接地端。

電梯系統(tǒng)的信號線要使用帶屏蔽層的雙絞線，各路信號分別各自絞合，絞合節(jié)距不大于15cm；信號線長度不應(yīng)大于20m，且盡量縮短；信號線與動力線及外部設(shè)備的控制線分開成束，各自屏蔽，屏蔽層良好接地，信號線與動力線、控制線不要平行布置，并且信號線與動力線的距離最好不小于20cm以上，相交時應(yīng)成直角。

（3）做好接地工作。主要包括直流地、安全地與防雷地。直流地的作用是掏電磁噪聲干擾，安全地的作用是掏泄漏電流干擾。

直流地是針對電梯控制系統(tǒng)的控制部件（PLC或PC）系統(tǒng)的接地，實際上是為各處理部件而建立的等電位點，通常被稱為信號地或邏輯地，目的是消除或掏耦合性干擾。

TSG T7001-2009《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則-曳引與強(qiáng)制驅(qū)動電梯》規(guī)定[3]：

(1)供電電源自進(jìn)入機(jī)房或者機(jī)器設(shè)備間起，中性線（N）與保護(hù)線（PE）應(yīng)當(dāng)始終分開。

(2)所有電氣設(shè)備及線管、線槽的外露可以導(dǎo)電部分應(yīng)當(dāng)與保護(hù)線（PE）可靠連接。

由TSG T7001-2009的規(guī)定可知，電梯的電源可采用TN-S，或TN-C-S系統(tǒng)。電梯的接地要優(yōu)先使用TN-S系統(tǒng)。但是當(dāng)采用TN-C-S系統(tǒng)時，在系統(tǒng)進(jìn)入機(jī)房后，在總開關(guān)箱處將PEN線分成N線和PE線。

在采用TN-S或TN-C-S系統(tǒng)時，為了增加保護(hù)的可靠性，還應(yīng)進(jìn)行重復(fù)接地，而且要求接地線的接地電阻不大于10Ω。在采用TN-C-S系統(tǒng)時，還必須確認(rèn)在機(jī)房以外的PEN線上沒有裝設(shè)可能斷開PEN線的電氣裝置[4]。

PE線只是在電氣設(shè)備發(fā)生絕緣損壞、搭殼等故障時，提供一個阻抗較小的故障回路，要切斷故障電源還必須靠自動切斷裝置。一般是利用電路的短路保護(hù)裝置，即熔斷器或自動空氣斷路器，在故障電流的作用下切斷故障電源。

4.總結(jié)

筆者在本文詳細(xì)闡述了電梯控制系統(tǒng)可能受到的電磁干擾的各類，以及對這些電磁干擾的預(yù)防措施，并且通過實踐證明，這些措施是非常有效的。

5.參考文獻(xiàn)

[1]杜彥林.淺談電力電子裝置的諧波和電磁干擾的危害及抑制[J].濟(jì)南：科技信息，2011（23）。

[2]胡浩，楊斌文.電梯系統(tǒng)中的電磁干擾及抗干措施[J].上海：低壓電器，2009（10）。

[3]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. 電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則-曳引與強(qiáng)制驅(qū)動電梯[S].北京：新華出版社，2010.2。

[4]魏孔平，朱蓉.電梯技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.6。