電壓暫降的殘余電壓與持續(xù)時間對自動扶梯的影響

王鳳軍 陳爽

摘要：自動扶梯被廣泛運用于車站、機場、商場等公共場所，給人們的出行帶來極大的便利，由于自動扶梯保護功能多，對電網(wǎng)電源要求高，在承載人員多、乘客安全意識差的條件下，增大了乘坐自動扶梯的危險性。本文通過模擬電壓暫降測試殘余電壓和持續(xù)時間，分析測試數(shù)據(jù)對自動扶梯運行的影響，為解決措施提供參考，以保障自動扶梯安全持續(xù)穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：電壓暫降 ?自動扶梯 ?殘余電壓 ?起始角

1、綜述

近年來，隨著航空運輸業(yè)的快速發(fā)展，運行安全保障壓力增大，某機場自動扶梯受電壓暫降影響，發(fā)生不同程度的停梯事件，影響著旅客的出行需求及機場的服務(wù)體驗。自動扶梯作為大型公共交通傳動機械，其穩(wěn)定運行是保障旅客安全出行的條件之一，在疏導(dǎo)客流中發(fā)揮著重要作用，電壓的異常波動，使自動運行的扶梯突然停止，輕微時旅客需拖著承重的行李上下扶梯，嚴重時容易造成人身傷亡，給機場、旅客帶來不同程度的傷害和損失。

2、自動扶梯的工作原理

自動扶梯由梯路和兩旁的扶手組成。其主要的部件有梯級、牽引鏈條及鏈輪、導(dǎo)軌系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)驅(qū)動主軸、梯路張緊裝置、扶手系統(tǒng)、梳板、扶梯骨架和電氣系統(tǒng)等組成。當扶梯穩(wěn)定運行時，控制柜通過測量電機端的反饋量，輸出開關(guān)脈沖信號，來控制電機變頻運行，牽引電機出力帶動旅客隨著梯級踏板做上、下行運動。而自動扶梯裝置里面，變頻器在實現(xiàn)自動扶梯節(jié)能和速度調(diào)節(jié)中又起著重要的作用，但是變頻器對電壓又非常的敏感，變頻器自身的交流欠壓保護、直流欠壓保護、過流保護等在電壓暫降的作用下，如果時間超過主板失電保護的時間，自動扶梯主板就會發(fā)出安全回路斷電故障，使扶梯立即停止運行，當扶梯上有乘客時，就容易造成乘客摔落。

3、電壓暫降的原因

電壓暫降的發(fā)生幾乎無任何先兆，也不易提前察覺，在國內(nèi)認識電壓暫降的過程中，先后采用過的術(shù)語還有：“電壓凹陷”、“電壓跌落”和“電壓驟降”等。2009年起，術(shù)語被統(tǒng)一為“電壓暫降”，作為電能質(zhì)量的重要指標之一。電壓暫降定義為在電力系統(tǒng)中電壓的某點工頻電壓方均根值突然降低至10%-90%，并在短暫持續(xù)10ms至1min后恢復(fù)正常的工作狀態(tài)。而目前已知發(fā)生電壓暫降的原因有系統(tǒng)內(nèi)的短路故障、大型電動機啟動、大型變壓器空載勵磁、大容量無功補償電容器組的投切等。根據(jù)某機場近幾年運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，發(fā)生的原因主要集中在：（1）上級電源10kV變電站重合閘動作（2）上級電源10kV變電站備自投動作（3）雷雨天氣的影響（4）上級變電站開關(guān)故障跳閘（5）上級變電站倒閘操作（6）上級變電站電網(wǎng)波動（7）上級變電站線路發(fā)生線路接地或其他不明原因的故障。

4、殘余電壓與持續(xù)時間的測試

4.1 測試目的

為了測試電壓暫降中殘余電壓和持續(xù)時間對自動扶梯運行的影響，以機場某品牌自動扶梯為測試對象，選取3臺在長度、坡度、人流量不同的扶梯進行測試。以自動扶梯、暫降發(fā)生儀、錄波測試儀、配電箱等設(shè)備建立電壓暫降測試平臺，進行大量實測工作，收集數(shù)據(jù)700多條。通過實際測試，獲得較全面的自動扶梯對殘余電壓和持續(xù)時間的影響數(shù)據(jù)，對制定電壓暫降的方法提供重要的參考價值。

4.2 測試過程

將自動扶梯的運行狀態(tài)分成兩部分，即扶梯上行和下行。通過調(diào)節(jié)電壓暫降的起始角0°、45°、90°、135°，負載率0%、30%、60%、100%，單相、兩相、三相電壓暫降的多種情況進行實驗，完成扶梯各個工況的測試。

5、測試數(shù)據(jù)分析

通過測量數(shù)據(jù)，從自動扶梯的運行狀態(tài)、負載率、電壓暫降相數(shù)及起始角全面分析殘余電壓和持續(xù)時間對自動扶梯的影響。

5.1 下行：

5.1.1起始角為0°

（1）殘余電壓在80%以上，持續(xù)時間無論多長自動扶梯不受影響;（2）持續(xù)時間在10ms以上，任何程度的殘余電壓不會影響扶梯;（3）三相電壓暫降的影響最大，殘余電壓為60%時，持續(xù)時間30ms扶梯就會停止。

5.1.2起始角為45°

（1）單相和三相電壓暫降在80%以上對扶梯沒有影響;發(fā)生兩相電壓暫降在70%時會影響扶梯;（2）持續(xù)時間在10ms以上，任何程度的電壓暫降都不會影響扶梯;（3）三相電壓暫降時影響最大，殘余電壓為60%時，持續(xù)時間20ms扶梯就會停止。

5.1.3起始角為90°

三相電壓暫降影響最大，在殘余電壓60%時，持續(xù)時間大于30ms扶梯停止外，其余情況同起始角與45°時相同。

5.1.4起始角為135°

測試結(jié)果同起始角與45°時相同。

5.2 上行：

5.2.1起始角為0°

（1）殘余電壓在80%以上，持續(xù)時間無論多長，自動扶梯不受影響;（2）持續(xù)時間在20ms以內(nèi)，任何程度的單相殘余電壓不會影響扶梯;（3）兩相、三相電壓暫降只有在持續(xù)時間10ms內(nèi)才不會受到影響;（4）在發(fā)生三相電壓暫降時影響最大，在殘余電壓60%時，持續(xù)時間20ms扶梯就會停止。

5.2.2起始角為45°

測試結(jié)果同起始角與0°時相同。

5.2.3起始角為90°

測試結(jié)果同起始角與0°時相同。

5.2.4起始角為135°

（1）殘余電壓除兩相暫降在70%以上無影響外，單相和三相均在80%以上不受影響;（2）持續(xù)時間10ms以內(nèi)的任何殘余電壓都不會影響扶梯;三相電壓暫降的殘余電壓在60%時，持續(xù)時間20ms扶梯就會停止。

通過測試數(shù)據(jù)分析，自動扶梯受電壓起始角的影響不大，主要是受殘余電壓和持續(xù)時間的影響，殘余電壓在80%以上時，對扶梯無任何影響;持續(xù)時間在10ms以上，殘余電壓不同程度的跌落，扶梯會出現(xiàn)頓挫感、運行緩慢或停止運行現(xiàn)象;發(fā)生三相電壓暫降殘余電壓70%左右，持續(xù)時間40ms以上，會造成扶梯停止運行。

6 結(jié)束語

電壓暫降使自動扶梯急停，對扶梯來說是一種損害，對于一些設(shè)計不良或調(diào)試不好的自動扶梯，容易造成傳動系統(tǒng)或整個結(jié)構(gòu)的損害。在自動扶梯上配置不間斷電源（UPS）、超級電容、備用電源來補償電壓的短暫下降，主要是對短暫的電壓下降予以補償或直接切換，等電壓正常后再切回主供電源回路，以維持自動扶梯的正常運行。

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