前言
电气安全回路接地故障保护功能对防止电梯“开门走梯”等故障具有重要作用，对确保电梯安全运行具有重要意义。总结了标准和检规对电梯电气安全回路接地保护功能的相关要求，分析了电气安全回路接地故障类型。在此基础上总结了传统的接地故障保护功能检验
方法，并详细分析了基于对地泄漏电流检测原理的新型检验方法。该方法可实现电梯电气安全回路接地故障保护功能的快速、安全、准确测试。
标准要求
GB7588—2003《电梯制造与安装安全规范》第14.1.1.3条款规定：如果电路接地或接触金属构件而造成接地，该电路中的电气安全装置应：a）使电梯驱动主机立即停止运转；或b）在第一次正常停止运转后，防止电梯驱动主机再启动。恢复电梯运行只能通过手动复位。电梯的电气安全回路接地故障保护装置即为上述具有a）和b）功能的电气安全装置。GB5226.2—2002《机械安全机械电气设备第32部分：起重机械技术条件》第9.4.3条关于“接地故障、电压中断和电路连续性丧失引起误动作的防护”规定：控制电路的接地故障不应引起意外的启动、潜在危险的运动或妨碍起重机械的停止。
接地故障保护功能失效形式
电梯电气安全回路接地故障保护装置主要是回路中设置的接地保护线和熔断器（如陶瓷保险丝等），对应的接地保护功能失效类型主要表现在接地保护线设置错误，可分为接地保护线位置设置错误或回路中未设置接地保护线。
以某电梯门锁回路为例，图1所示为接地故障保护功能正常的电路，接地保护线设置于101和103端子之间。当102端子到104端子之间任意点发生意外接地时都将使门锁继电器MSJ被短路，同时熔断器FU被熔断，从而使电梯停止运转，达到安全保护作用。
图1接地故障保护功能正常的门锁回路
若接地保护线设置于门锁开关F1左侧，则当F1与104端之间发生意外接地时，则接地点与位置设置错误的接地保护线之间的开光将被短路，即无论这些被短路的开关是否处于断开或闭合状态都不影响门锁继电器MSJ的正常得电。若被短路开关为电梯某层门开关且该层门处于开门状态，电梯仍然可运行，导致严重的“开门走梯”故障。
若门锁回路中未设置接地保护线，当回路出现意外接地时也有可能导致“开门走梯”，此时表现为两点意外接地，即两个不同开关位置同时出现意外接地。以图1为例，若该回路中不设置接地保护线，当F1左侧和F1右侧同时发生意外接地时，F1将被短路，存在F1对应层门的“开门走梯”现象。考虑一种更为危险的隐患，若F1（假设为该电梯最低层站门锁开关）左侧和F3（假设为该电梯最高层站门锁开关）右侧同时发生意外接地，则该电梯所有层门都可能发生“开门走梯”。
相对于前述单点意外接地，两点意外接地发生的概率更小，因此，接地保护线位置设置错误比无接地保护线的电气安全回路更危险。电梯安装或维保过程中未按照设计图纸要求，电气安全回路接地端子连接错误，正负极反接或设计图纸自身存在设计缺陷，都可能导致接地保护线设置错误，使回路丧失接地故障保护功能。
传统检验方法
目前比较传统的电梯安全回路接地故障保护功能检验方法是绝缘电阻法和模拟接地法。
绝缘电阻法采用绝缘电阻仪测试回路的对地绝缘电阻，测试前需根据不同的回路供电电压等级选择不同的测试电压，且要先找到接地保护线并将其拆除。该方法改变了原有电路的结构，由于需使用外部高压信号，测试时也容易损毁电梯控制系统原有电子元件。
模拟接地法检验时，检验人员用导线直接将控制电路的导体和地线短接，人为模拟意外接地，通过观察控制电路接地故障保护装置是否有效、回路控制继电器能否可靠断开来判断回路是否正常。该测试方法实施时过程危险，不可控的短路电流容易导致人身触电，电火花容易引起火灾事故。
对地泄漏电流检验法
针对现有检验技术的不足，研究出一种基于对地泄电流检测原理的新型检验方法并开发出相应检测装置，该方法通过自动切换阶梯线性负载模块中功率电阻大小的方式，记录各个切换阶段回路的对地泄漏电流，通过对比各个接地泄漏电流与回路正常工作电流的特征，判断电梯电气安全回路接地故障保护型式是否符合相应标准要求，相对于传统的检验方法，该方法操作更为安全，具有更好的适用性。
4.1检验原理
对地泄漏电流检验法原理如图2所示，测试时断开回路中任意一个安全开关，以开关F2为例，并将F1、F3、JF等其他开关处于闭合状态，检测装置通过A和B两个信号输入端对电气安全回路中开关F2两端输入的信号进行采集和分析，以达到对整个回路接地故障保护功能有效性的检测。检测装置内部有高精度采样电阻，通过A、B信号输入端采集到采样电阻两端电压并根据欧姆定律，可计算出回路的正常工作电流。
图2对地泄漏电流检验方法原理图
对地泄漏电流法检测装置模块原理图如图3所示，通过检测装置的PE端与A端或B端间的阶梯线性负载模块对电气安全回路对地泄漏电流进行测试。检测装置包括采样电路、信号调理电路、处理电路、外围电路和阶梯线性负载电路。采样电路用于获取回路正常工作电流和对地泄漏电流。信号调理电路用于调理并计算得到被测控制电路的额定工作电流，使装置可同时兼容交流和直流模拟信号，该电路包括差分信号放大单元、模拟通道切换单元、滤波单元和真有效值转换单元。装置的控制计算核心位于处理电路及外围电路中，该模块一方面接收采样并经调理后的电流信号，另一方面控制阶梯线性负载电路。
图3对地泄漏电流法检测装置模块原理图
阶梯线性负载电路原理图如图4所示，包括多个功率继电器触点K0~K5和对应的功率电阻R20~R25，其中功率电阻阻值从R20~R25依次呈阶梯递减状态，其电阻大小如表1所示。处理电路通过控制功率继电气触点的通断时序，使之依次闭合，从而采集到的到每个功率继电器触点闭合时对应的接地泄漏电流为I20~I25。
图4阶梯线性负载电路原理图
表1功率电阻阻值
通过5个功率电阻被切换时对应的对地泄漏电流变化趋势判断被测控制电路接地故障保护功能有效性。若I20~I25呈明显的递增趋势，且都大于电梯电气安全回路工作电流，则被测回路接地故障保护功能有效；若I20~I25递增趋势不明显，且都小于电梯电气安全回路工作电流，则被测回路接地保护线设置错误；若I20~I25的阻值都为0，可判断被测回路为不接地系统，无接地保护线。对正常电气安全回路测试时的对地泄漏电流典型变化趋势如图5所示。
图5对正常回路测试时的对地泄露电流变化趋势
4.2检验步骤
参照一般电梯定期检验要求[1]，检验前确保环境温度保持在5～40℃范围内，相对湿度不应超过被检电梯正常工作的允许值，电网输入电压波动应在额定电压值±7%的范围内，且空气中不应含有腐蚀性和易燃性气体、导电尘埃。
开始测试时将被检电梯切换至检修运行状态，参考电气原理图、接线图等资料，将电梯电气安全回路的一个电气开关（如某一层门门锁开关或限速器电气安全开关）断开，并确保回路中其余安全开关处于闭合状态。使用电梯电气安全回路接地故障保护功能检测装置，参照图2所述方式连接到被检安全回路中，其中检测装置的PE信号采集端可连接到电梯钢丝绳、门框等裸露金属部位，实现接地。启动仪器，测试完所有对地泄漏电流后，检测装置自动判断并输出接地故障保护功能检验结果。检验结果可分为“接地正常”、“一般隐患”和“严重隐患”3种，“一般隐患”表示回路中未设置接地保护线，“严重隐患”表示回路中接地保护线位置设置错误。
结束语：
对地泄漏电流检验法采用自动化测量技术，通过被动测量方式采集被测电梯电气安全回路的电气属性。测试时不会烧毁损坏原有控制电路元器件，使用该方法开发的检测装置可实现自动化智能测试，测试过程安全可控，操作方便，除应用于电梯电气安全回路接地故障保护功能检验外，该方法也可推广应用于其他电路检测领域。
参考文献：
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［2］黄永坚，梁敏健.电梯电气安全回路故障检测方法综述［J］.海峡科技与产业，2016（10）：109-111.
［3］彭伟斌，刘志良，王毅.关于电梯安全回路接地故障防护问题的探讨［J］.中国特种设备安全，2017，33（01）：65-67.
