電壓暫降的殘余電壓與持續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時間，分析測試數據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穩定運行。

關鍵詞：電壓暫降 ?自動扶梯 ?殘余電壓 ?起始角

1、綜述

近年來，隨著航空運輸業的快速發展，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體驗。自動扶梯作為大型公共交通傳動機械，其穩定運行是保障旅客安全出行的條件之一，在疏導客流中發揮著重要作用，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、導軌系統、主傳動系統驅動主軸、梯路張緊裝置、扶手系統、梳板、扶梯骨架和電氣系統等組成。當扶梯穩定運行時，控制柜通過測量電機端的反饋量，輸出開關脈沖信號，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，變頻器在實現自動扶梯節能和速度調節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

電壓暫降的發生幾乎無任何先兆，也不易提前察覺，在國內認識電壓暫降的過程中，先后采用過的術語還有：“電壓凹陷”、“電壓跌落”和“電壓驟降”等。2009年起，術語被統一為“電壓暫降”，作為電能質量的重要指標之一。電壓暫降定義為在電力系統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10ms至1min后恢復正常的工作狀態。而目前已知發生電壓暫降的原因有系統內的短路故障、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。根據某機場近幾年運行數據統計分析，發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）上級變電站開關故障跳閘（5）上級變電站倒閘操作（6）上級變電站電網波動（7）上級變電站線路發生線路接地或其他不明原因的故障。

4、殘余電壓與持續時間的測試

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、暫降發生儀、錄波測試儀、配電箱等設備建立電壓暫降測試平臺，進行大量實測工作，收集數據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時間的影響數據，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分成兩部分，即扶梯上行和下行。通過調節電壓暫降的起始角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、測試數據分析

通過測量數據，從自動扶梯的運行狀態、負載率、電壓暫降相數及起始角全面分析殘余電壓和持續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，持續時間無論多長自動扶梯不受影響;（2）持續時間在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;發生兩相電壓暫降在70%時會影響扶梯;（2）持續時間在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，持續時間無論多長，自動扶梯不受影響;（2）持續時間在20ms以內，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時間10ms內才不會受到影響;（4）在發生三相電壓暫降時影響最大，在殘余電壓60%時，持續時間20ms扶梯就會停止。

5.2.2起始角為45°

測試結果同起始角與0°時相同。

5.2.3起始角為90°

測試結果同起始角與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）持續時間10ms以內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，持續時間20ms扶梯就會停止。

通過測試數據分析，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時間的影響，殘余電壓在80%以上時，對扶梯無任何影響;持續時間在10ms以上，殘余電壓不同程度的跌落，扶梯會出現頓挫感、運行緩慢或停止運行現象;發生三相電壓暫降殘余電壓70%左右，持續時間40ms以上，會造成扶梯停止運行。

6 結束語

電壓暫降使自動扶梯急停，對扶梯來說是一種損害，對于一些設計不良或調試不好的自動扶梯，容易造成傳動系統或整個結構的損害。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。

參考文獻

[1] 徐建方，李向東，李耿，等.基于公共交通型自動扶梯客傷的人機分析與研究 [J].包裝工程

[2] 蔡 志明，邵輝.基于系統動力學方法的乘坐自動扶梯風險概率研究

[3] 鄧方華，方夏，許有才，等模糊故障樹的自動扶梯安全評價系統 [J].計算機與數字工程

[4] 中國國家標準化管理委員會.自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規范：GB 16899～ 2011 Is].北京：中國標準出版社