摘要：本文分析冶金行业工厂环境中存在的干扰问题，并提出有效的解决方案。

    电气设备运行时会向外发出电磁干扰，对电网造成谐波污染，干扰其它正在运行的电子设备、电气设备、通信设备等的正常工作，同时来自空间环境的电磁干扰也会对电网、传输信号、电气设备等产生干扰，如此种种，电磁干扰反复交叠形成复杂的电磁干扰，使得正常运行的设备经常出现看似没有原因的故障。电磁干扰的存在使得供电质量下降、功率因数降低、绝缘老化加速、噪音增加，造成过压、过流及控制系统误动作、精度降低等，因此干扰问题不容忽视，必须采取有效措施予以解决。

    1 干扰种类
    1.1供电电源干扰
    冶金工业设备的大型化，使得某些工业生产线装机容量可达几十万千瓦，其中不乏有感性负载、变频设备、熔炼设备、电焊机等。大电机的启动，不仅启动电流很大，而且有很低的滞后功率因数，从而造成电网电压大幅波动，波形畸变，甚至形成浪涌；变频调速装置、炼钢电弧炉、大型轧钢机等大容量冲击性负载造成电网电压剧烈波动。电网上常有上百伏甚至上千伏尖峰脉冲干扰。外部环境中大电弧电流产生的强大交变磁场、大功率变频器发出的强大磁场以及雷电等，通过空间电磁藕合将干扰引入供电线路，除此之外还有许多因素造成电网谐波污染，其后果是危害同一电网上其它用电设备，严重时会使这些设备无法正常工作。

    1.2信号传输过程干扰
    信号传输包括控制信号（开关量、模拟量）传输、检测信号传输、通信信号传输。当信号长距离传输时，传输线路屏蔽层或绝缘层损坏或接地系统不合理，信号线与动力线没有分层或分管道敷设等都会造成传输线路中的信号被干扰，造成信号失真，控制系统工作异常。比如，信号线与电源线同管道敷设时，会产生共模、差模电压，从而形成对信号的干扰。
    1.3场干扰
    在工业现场，电气控制系统常呈现分布式布置，部分集中于主控室内，部分置于各工作点或操作点，检测元件及执行元件处于设备现场，它们均处于工业现场恶劣的电磁环境中。电磁干扰通过电源供电、线路传输、空间电磁藕合直接影响电子设备正常工作，使其中的电平发生变化或产生脉冲干扰。
    1.4控制柜内部干扰
    控制柜内接触器线圈、继电器线圈、变压器、PLC、变频器等都会向外发出电磁干扰，干扰柜内其它元器件、电子设备的正常工作。变频器输出电源线、中高频输出线等发出电磁干扰，进柜电源线引入干扰等。

    2 抗干扰措施
    2.1供电系统及电源抗干扰措施
    为保证电气自动控制系统最大程度地免于干扰，首先从电气系统供电干扰采取措施。
    （1）供电干线采用金属恺装电缆或埋地方式引入厂房，以减少空间电磁波的干扰。正确地设计供电系统接地点和接地装置，是供电系统抗电磁干扰的重要措施之一。
    （2）采取隔离变压器，可有效阻止电网侧谐波的传导性输入，同时在用电户启动大负荷设备时，可减小对电网的冲击。
    （3）在谐波源附近设置若干单调谐或高通滤波支路，吸收谐波电流，达到抑制谐波电流进入公用电网的目的；此外，有源滤波器可实现动态滤波，且能动态补偿功率因数和无功功率，降低用电设备冲击性无功功率引起的电网电压波动。
    （4）采用浪涌吸收器，可有效抑制大的尖峰脉冲，尤其在雷电发生时，可迅速释放浪涌能量，使供电线路上产生的巨大脉冲电流得到抑制。
    （5）从配电系统引入到控制系统的电源线采用屏蔽电缆，同时采取合理的接地措施，防止空间电磁干扰。
（6）在电源进线引入控制系统前，采用稳压电源，其具备抗双向干扰能力。当电网出现电压波动时，稳压电源会以10～30ms的响应速度对电压幅值进行补偿，确保输出电压精度高、失真度低，同时还可提高线路功率因数，削弱用电设备对电网的干扰，另外还具备过流、过压、欠压、过载、短路等保护功能。
      （7）在设计、施工中注意合理配置三相负荷，改善三相不平衡度。用电企业增设无功补偿装置，提高功率因数，以限制无功功率对电网的冲击，减少电网电压的波动。实际应用中有静态补偿与动态补偿。前者是针对平均功率因数或平均无功功率的补偿，适用于负载变化较缓慢的无功功率的补偿；后者是针对用电负荷具有冲击性无功功率的补偿，以抑制冲击性无功功率引起的公用电网的电压波动。

    2.2信号传输过程中抗干扰措施
    信号在传输过程中如果受到干扰，会出现信号失真，影响控制系统的可靠性、控制精度，因此需对信号传输过程中的干扰采取措施。
    （1）传输电缆采用屏蔽电缆，屏蔽电缆有屏蔽双绞线、同轴电缆。双绞线使线间电磁感应方向发生改变，相互抵消，在一定程度上可抑制电磁干扰，外加屏蔽层可加强抗干扰能力。同轴电缆中心轴为铜芯轴线，与之同轴的外层为铜网（皮），它们之间用绝缘材料隔开，主要用于通信传输。外层铜网的屏蔽作用，既阻止了中心电线形成的无线电波向空间发射，又防止了外部电磁波干扰信号的正常传递，所以其抗干扰能力强。
    （2）屏蔽电缆屏蔽层接地（FE）是抑制电磁干扰的有效措施，至于是单端接地，还是双端接地，视现场实际效果而定。
    （3）布线时，信号线尽量穿金属管敷设或走电缆槽、电缆桥架，可起到屏蔽的作用；管道、电缆槽、桥架应可靠接地，保证整个长度上多点接地（PE）；信号线与动力线垂直交叉敷设，即使现场条件不允许，也必须分管道或分槽敷设。信号线尽量减少或不设中间端子板或连接点。

[1] [2]  下一页