在现代高层建筑中,电梯作为垂直交通的核心设备,其运行的安全性与稳定性直接关系到人员的生命安全和建筑物的正常运转。近年来,随着电力电子技术的广泛应用,电梯系统中的变频驱动、应急电源等关键部件在提升能效的同时,也带来了新的电能质量问题,其中“谐波污染”尤为突出。以菱王电梯为例,其部分型号在配备应急电源(EPS)后,出现了负载谐波含量较高的现象,引发了行业关注。
所谓谐波,是指电流或电压波形偏离标准正弦波的部分,通常由非线性负载产生。在电梯系统中,变频器、整流装置以及应急电源中的逆变器均属于典型的非线性负载。当这些设备工作时,会产生大量高次谐波,主要集中在3次、5次、7次等奇数次谐波。这些谐波不仅会增加线路损耗、导致设备过热,还可能干扰其他电气系统的正常运行,严重时甚至引发电气火灾或控制系统误动作。
菱王电梯作为国内知名的电梯制造商,其产品广泛应用于住宅、商业及公共设施中。为保障电梯在突发断电情况下的安全运行,多数项目均配备了应急电源系统。然而,在实际运行过程中,部分用户反馈在启用应急电源后,电梯控制系统出现异常抖动、运行不稳,甚至发生停梯故障。经专业检测机构排查,发现根本原因在于应急电源输出端的电流谐波畸变率(THDi)显著超标,最高可达25%以上,远高于国家标准规定的<5%的推荐值。
造成这一问题的主要原因有以下几个方面:首先,菱王电梯所采用的部分应急电源设备为了控制成本,采用了较为基础的逆变拓扑结构,如单极性调制或简单的PWM控制策略,这类设计在动态响应速度上表现尚可,但对谐波的抑制能力较弱。其次,应急电源在切换至电池供电模式时,输出电压波形质量下降,加之电梯驱动系统本身存在较强的非线性特性,两者叠加导致谐波放大效应明显。此外,部分现场安装未配置有效的滤波装置或谐波治理设备,使得谐波无法被有效吸收或衰减,进一步加剧了电网污染。
高谐波含量带来的直接影响不容忽视。一方面,谐波电流会在电缆、变压器和电机绕组中产生额外的涡流损耗和集肤效应,导致设备温升加快,绝缘老化加速,缩短使用寿命。另一方面,谐波电压可能干扰电梯控制柜内的PLC、编码器和安全回路,造成信号误判,影响平层精度,甚至触发紧急制动,危及乘客安全。更严重的是,若多台电梯共用同一配电系统,一台电梯产生的谐波可能通过母线传导至其他设备,形成“交叉污染”,影响整个楼宇的电能质量。
针对这一问题,业内已提出多项改进措施。首先,建议菱王电梯在新一代应急电源设计中引入先进的有源滤波技术(APF)或采用多电平逆变拓扑结构,从根本上降低输出谐波含量。例如,使用三电平或H桥级联结构可显著改善输出波形质量,将THDi控制在3%以内。其次,在现有设备无法更换的情况下,可在应急电源输出端加装无源LC滤波器或混合型滤波装置,针对性地抑制5次、7次等主导谐波成分。同时,优化控制算法,如采用SVPWM(空间矢量脉宽调制)或重复控制策略,也能有效提升逆变器的波形纯净度。
从系统集成角度出发,设计单位应在项目初期就进行电能质量评估,合理规划配电系统,避免将电梯应急电源与其他敏感负荷接在同一母线上。对于大型项目,建议设置独立的应急供电回路,并配备电能质量监测终端,实现对谐波、电压波动等参数的实时监控与预警。此外,定期开展电能质量检测和维护,及时发现并处理潜在隐患,也是保障电梯长期稳定运行的重要手段。
值得注意的是,国家相关标准如《GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波》和《GB 51348-2019 民用建筑电气设计标准》已对谐波限值作出明确规定。电梯制造商、设计院及运维单位应共同承担责任,确保系统整体符合规范要求。菱王电梯作为行业领先企业,更应主动承担社会责任,推动产品技术升级,提升应急电源的电磁兼容性和电能质量表现。
综上所述,菱王电梯应急电源负载谐波含量高的问题,虽源于技术与成本之间的权衡,但其潜在风险不容忽视。唯有通过技术创新、系统优化与规范管理相结合,才能真正实现电梯系统的安全、高效与绿色运行,为城市建筑的安全出行提供坚实保障。

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