电梯电气安全要求

全国电梯检验师考前辅导讲座电梯电气安全要求河北省特种设备监督检验院张彦朝[e-mail]0311-86135788引言•本课程主要对《电梯制造与安装安全规范》（GB7588-2003）中有关电气安全要求进行讲解。1、电磁兼容性•13.1.1.3电磁兼容性应符合EN12015和EN12016的要求。•【解读】随着电力电子技术在电梯动力装置的广泛应用，例如可控硅直流拖动系统、交流调压拖动系统、交流变频拖动系统等，其在完成电能形式变换和功率传送的同时，不可避免的会产生非正弦波，通过电源线或以电磁辐射进行传导，造成电网电压波形畸变，还会对附近的电气设备产生干扰。另一方面，现代电梯普遍应用了计算机控制和微电子技术，相对于传统的继电器控制系统更容易受到干扰。因此，限制电气设备通过电源或电磁辐射的干扰（EMI）以及提高自身抵御外界电磁干扰（EMS）的能力成为电梯产品的一项新要求，这就是本条所述的电磁兼容性（EMC）。•电磁兼容性（EMC）的定义为：设备或系统在其环境中能正常工作，且不对该环境中产生不允许的电磁骚扰的能力。EMC=EMI+EMS电磁兼容性标准•EN12015和EN12016是欧洲的两个关于电梯电磁兼容性标准，全称是：•EN12015电磁兼容性用于电梯、自动扶梯和自动人行道的产品系列标准辐射(Electromagneticcompatibility—Productfamilystandardforlifts，escalatorsandpassengerconveyors—Emission)•EN12016电磁兼容性用于电梯、自动扶梯和自动人行道的产品系列标准抗干扰性(Electromagneticcompatibility—Productfamilystandardforlifts，escalatorsandpassengerconveyors——Immunity)•我国的电梯标准GB7588-2003相应条款是“电磁兼容性宜符合EN12015和EN12016的要求”。鉴于我国尚无电梯电磁兼容性标准等情况，在标准前言中规定本条款为推荐性的。电气外壳防护等级•13.1.2在机房和滑轮间内，必须采用防护罩壳以防止直接触电。所用外壳防护等级不低于IP2X。•【解读】本条款是对机房和滑轮间内电气设备的防护等级要求。IP2X是防护等级表征符号，具体含义是：能够防止直径大于12mm，长度不大于80mm的固体异物进入壳内；能防止手指触及壳内带电部分或运动部件。中性线N和接地线•13.1.5零线N和接地线应始终分开。•依据13.1.1关于本章节适用范围的的规定，本条款的要求限于“动力电路主开关及其从属电路”和“轿厢照明电路开关及其从属电路”，即电源线进入电梯电路开关以后的电路部分。“始终分开”的目的是实现电梯电气系统接地保护，保障人身和设备安全。•对于采用TN-S（俗称三相五线制电源）供电的电梯，供电系统本身的零线和接地线是分开的，可以和电梯的电气系统直接对应连接，见图13-1。•对于采用TN-C-S（俗称三相四线制电源）供电的电梯，应在电梯电源进入机房后再将保护线PE（地线）与中性线N（零线）分开，见图13-2。分离点的接地电阻值要求不大于4Ω。图13-1TN-S系统图13-2TN-C-S系统电气设备保护线的错误接法示例电气设备保护线的正确接法示例接触器、继电接触器•13.2接触器、继电接触器、安全电路元件•13.2.1接触器和继电接触器•13.2.1.1主接触器(即按12.7要求使电梯驱动主机停止运转的接触器)应为GB1408.4所规定的下列类型：•a)AC-3，用于交流电动机的接触器；•b)DC-3，用于直流电源的接触器。•此外，这些接触器应允许启动操作次数的10％为点动运行。•13.2.1.2由于承受功率的原因，必须使用继电接触器去操作主接触器时，这些继电接触器应为GB1408.5中规定的下列类型：•a)AC-15，用于控制交流电磁铁；•b)DC-13，用于控制直流电磁铁。【解读】上述文中的AC-3、DC-3、AC-15、C-13并不是接触器的产品型号，是接触器的使用类别代号，见表13-1。电流种类使用类别典型用途交流AC-3鼠笼型异步电动机的起动、运转中分断AC-15控制容量大于72VA（闭合状态）的电磁铁负载直流DC-3并激电动机的起动、反接制动、点动DC-13控制电磁铁负载表13-1控制电路电器和开关元件的使用类别一览表（摘录）接触器、继电接触器接触器、继电接触器•13.2.1.3对于13.2.1.1中述及的主接触器和13.2.1.2中述及的继电接触器，下列a)和b)可认为是防止14.1.1.1相关故障的措施。•a)如果动断触点(常闭触点)中的一个闭合，则全部动合触点断开；•b)如果动合触点(常开触点)中的一个闭合，则全部动断触点断开。•【解读】本条款是针对控制电梯驱动主机运转的主接触器和驱动主接触器的继电接触器提出的特殊要求——触点动作一致性，也称之为机械联锁触点要求，其目的是实现对电气故障的防护。标准继电器正常状态标准继电器继电器动作标准继电器NormallyClosedcontactclosesaftertherelayde-energizesafteraweld.继电器粘连安全继电器标志肯定(强制)操纵继电器•Actuatorbarmovedclosertocontacts•Captivecontacts正常状态肯定(强制)操纵继电器继电器动作肯定(强制)操纵继电器•Normallyclosedcontactremainsopenafterweld(usedforself-diagnosticpurposes)Havingapositive-guidedrelaybyitselfdoesnotmakeacircuitmoresafe!Redundancyandafail-safecircuitareneeded.触点粘连电动机的保护•13.3.1直接与主电源连接的电动机应进行短路保护。•【解读】“直接与主电源连接”可以理解为电动机与主电源之间没有加入整流、调压、变频等电器装置。“短路保护”是当电路中发生短路时或接近于短路电流数值时立即切断电源的一种电气故障防护措施。•短路保护一般用熔断器或自动断路器实现。自动断路器的额定电流应不小于所用设备的最大工作电流,而被保护电路的单相短路电流应大于断路器瞬时脱扣电流的l.5倍。用熔断器对电动机机进行短路保护时,可按电动机额定电流的1.25倍选取熔体。电动机的保护•13.3.2直接与主电源连接的电动机应采用手动复位的自动断路器(13.3.3所述情况例外)进行过载保护，该断路器应切断电动机的所有供电。•【解读】本条款对直接与主电源连接的电动机进行过载保护以及保护方式、器件作出了规定。•13.3.3当对电梯电动机过载的检测是基于电动机绕组的温升时，则只有在符合13.3.6时才能切断电动机的供电。•【解读】电梯电动机过载的检测通常有监测电动机绕组的温升和监测通过电动机绕组的电流等几种。对基于电动机绕组温升的过载保护，例如现时电梯电动机较流行的在绕组内埋设热敏电阻方式，当温度监控装置感知到温度达到设定值动作后,应在轿厢运行到目的层站停靠或者就近平层之后才能切断电动机的供电停止运行，目的是疏散轿厢里的乘客，防止停梯关人。主开关•13.4主开关•13.4.1在机房中，每台电梯都应单独装设一只能切断该电梯所有供电电路的主开关。该开关应具有切断电梯正常使用情况下最大电流的能力。•该开关不应切断下列供电电路：•a)轿厢照明和通风(如有)；•b)轿顶电源插座；•c)机房和滑轮间照明；•d)机房、滑轮间和•底坑电源插座；•e)电梯井道照明；•f)报警装置。13.6.3照明和插座电源的控制13.6.3.1应有一个控制电梯轿厢照明和插座电路电源的开关。如果机房中有几台电梯驱动主机，则每台电梯轿厢均须有一个开关。该开关应设置在相应的主开关近旁。13.6.3.2机房内靠近入口处应有一个开关或类似装置来控制机房照明电源。井道照明开关(或等效装置)应在机房和底坑分别装设，以便这两个地方均能控制井道照明。13.6.3.3由13.6.3.1和13.6.3.2规定的开关所控制的电路均应具有各自的短路保护。主开关【解读】本条与主开关部分的13.4.1条相呼应，都是要求主开关不能控制轿厢照明和插座电路电源，以及对轿厢照明和插座电路、机房照明、井道照明的开关装设要求。•“井道照明开关(或等效装置)应在机房和底坑分别装设,以便这两个地方均能控制井道照明”是新增内容。就控制方式而言,实现这一条要求有两种模式:井道照明在机房和底坑独立控制；或井道照明在机房和底坑双联控制。通俗来说就是可以设置为:在机房或底坑开启井道照明后,关闭照明只能在原来开启照明的位置才行；或者无论机房或底坑开启的井道照明,在底坑或机房都可以对其关闭。图13-6是实施后者的一种参考电路图。图中的“机房指示灯”安装在机房开关附近可方便操作者确定井道照明灯点亮或熄灭。•图13-6井道照明参考电路图•13.4.2在13.4.1中规定的主开关应具有稳定的断开和闭合位置，并且在断开位置时应能用挂锁或其他等效装置锁住，以确保不会出现误操作。•应能从机房入口处方便、迅速地接近主开关的操作机构。如果机房为几台电梯所共用，各台电梯主开关的操作机构应易于识别。•如果机房有多个入口，或同一台电梯有多个机房，而每一机房又有各自的一个或多个入口，则可以使用一个断路器接触器，其断开应由符合14.1.2的电气安全装置控制，该装置接入断路器接触器线圈供电回路。•断路器接触器断开后，除借助上述安全装置外，断路器接触器不应被重新闭合或不应有被重新闭合的可能。断路器接触器应与一手动分断开关连用。•【解读】“在断开位置时应能用挂锁或其他等效装置锁住”是GB7588-2003的新增内容，其目的是防止电梯进行维护保养等施工过程中对电源开关实施误操作。如果主开关之一处于“断开”位置并“被锁住”，那么其他入口是不能闭合主开关的。•图13-4是一个有3个入口的机房电梯电源主开关设置的方案。图中KM1为断路器接触器,它满足13.4.1对主开关规定的所有要求,并与主开关QF1连用。断路器接触器KM1受安全装置开关SA1、SA2控制。而SA1、SA2分别设置在机房其它两个入口处。•电气故障的防护•14.1.1故障分析•在14.1.1.1中所列出的任何单一电梯电气设备故障，如果在14.1.1.2和(或)附录H所述的条件下不能被排除的话，其本身不应成为导致电梯危险故障的原因。•【解读】标准的这个定义应该说是严密的，它包括但不限于我们通常理解的电梯开门运行、超速运行、冲顶、撞底等危险故障，还把危险故障扩展为所有的出于操作者意志之外的运行。但是，这有一个前提，即操作者必须是遵守了操作规程的。不然，如果操作者在轿顶工作时没有按下急停开关，则电梯完全可能因为响应内指令、外召唤而运行，虽然这也是出于操作者意志之外的，但却不是本条所说的危险故障。电气故障的防护•14.1.1.1可能出现的故障：•a)无电压；•b)电压降低；•c)导线(体)中断；•d)对地或对金属构件的绝缘损坏；•e)电气元件的短路或断路以及参数或功能的改变，如电阻器、电容器、晶体管、灯等；•f)接触器或继电器的可动衔铁不吸合或吸合不完全；•g)接触器或继电器的可动衔铁不释放；•h)触点不断开；•i)触点不闭合；•j)错相。电气故障的防护•【解读】上述故障中，c)导线（体）中断不太容易理解，原因是它所指的不是某个具体故障，而是非常广泛的一种状态，使设计人员往往顾此失彼。试举两例：•1.电梯中都有一个相序保护继电器，可以同时起到缺相和错相保护作用，这个继电器通常都是放在变频器输入端前面的。而输入电源缺一相时驱动主机回路有电压，并且电压也不会降低，因此只能说是导线中断故障。但是实践中一些设计人员却没有考虑到变频器输出端到驱动主机之间的缺相，或者说导线中断了怎么办。在现场模拟此故障时，有的电梯一有内指令、外召唤，轿厢就会发生移动现象，这