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关于选煤厂电气干扰的研究

作者：苗鹏日期：2014-05-10 09:57 来源：中国科技博览

（神东煤炭集团公司洗选中心陕西神木 719315）
[摘要]选煤厂电气设备受到干扰的问题对设备正常工作影响很大，必须要正确处理。选煤厂电气设备干扰产生的原因有两种，一是内部噪声产生的干扰，
二是内部静电、电磁产生的干扰。按照干扰的来源，又可以分为电源类干扰、射频类干扰和机械设备类干扰。处理电气干扰的办法有两种，一是抑制干扰源，二是切
断干扰源传播途径。
[关键词]选煤厂；电气干扰；类型；处理措施
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)17-0304-01
随着重介选煤技术及集中控制技术的发展,PLC及仪器仪表在选煤厂的应
用也越来广泛,工业电视系统和调度通讯系统在选煤厂也普及应用,但这些电
气设备受干扰的问题也变得越来越突出,有的干扰已经严重到影响电气设备的
正常工作。如果不有效处理电气干扰,就会引起电气系统的瘫痪,影响选煤厂的
正常生产。下面着重分析选煤厂中电气干扰的产生和干扰源的类型,以及处理
电气干扰的措施。
1 电气干扰的产生原因
选煤厂电气设备在运行过程中，除了受到来自内部的各种干扰外，同时还受
到外界多方面的干扰。所以，抵抗电气设备干扰时不仅要制定有效地外部干扰，还
要尽量减小电气设备内部干扰给系统造成的影响。其中，电气设备内部干扰分为
两种，一种是内部噪声干扰，另一种是内部静电、电磁干扰。下面分别予以介绍。
1.1 内部噪声干扰
在电气设备内部由于元件会产生各种噪声，从而导致了噪声干扰的发生。
内部元件的噪声分为热噪声、接触噪声和散粒噪声3种。
1.1.1 热噪声
之所以称为热噪声是因为电气设备内部的电子元件运行时产生的热量温
度变化所致，同时，电气设备内的热环境也会引起元件的参数变化，所以，也称
为电子噪音。通常情况下，热噪音干扰的强度是随着元件温度的升高而增加的。
1.1.2 接触噪声
这种噪声产生于不完全接触的两种材料元件之间，由于它们之间电导率的
起伏变化所以产生了噪声。典型的电气设备内部接触噪声干扰为：元件质量及
特性不良产生的噪声、不同金属元件之间产生的电化噪声、节点不实产生的噪
声等等，此外还有晶体管内部噪声、开关组件噪声以及继电器接触噪声等。这些
元件大多存在于低频电路中，所以，接触噪声是低频段最典型的噪声干扰源。
1.1.3 散粒噪声
这种噪声通常存在于电气设备中的半导体元件中，比如晶体管、晶闸管、场
效应管以及电子管中，是有电子随机发射产生的干扰。因为，载流子在半导体中
都是独立存在的，在每个短暂瞬间，载流子都是不规则和不连续的，从而导致了
半导体内的电性能的变化，引发了宽频的噪声，即散粒噪声。
1.2 内部静电、电磁干扰
由于电气设备内部元件都是相互排列的，元件之间会产生磁场感应和电场
感应，这两种场所带来的干扰就是内部静电、电磁干扰。
1.2.1 电场感应
电场感应通常也称作电容性耦合干扰，是由电场耦合引起的。相邻的两个
单元电路之间会存在一定的电容分布，会导致电路电场之间产生相互影响作
用。在实际电气设备元件中，由于电容的杂散性，电路中的电荷变化势必会影响
到其他电路，反之亦然，从而产生电场之间的相互影响。尤其是具有极高频率的
射频段，这种电场感应干扰非常严重；如果在电路工作电平不高的低频段，也有
电场耦合干扰发生。
1.2.2 磁场感应
磁场耦合所产生的干扰是磁场感应产生的主要原因，通常也叫做电感性耦
合干扰。这种干扰是由于2条或2条以上电路或者回路之间因耦合而产生的，所
谓耦合就是磁场间的相互作用，也叫做互感耦合。也就是说，在2条或以上回路
中，如果它们之间存在着互感性，那么其中一条电路的电流变化会通过电路之
间的磁场交链影响到其他电回路。
2 干扰源分类
根据选煤厂电气系统的特点,电气系统分为动力系统和控制系统两部分,
经验表明受干扰的经常是控制系统,包括集控系统、仪器仪表、调度通讯、工业
电视,现象是设备正常工作时误动作、通讯丢失、信号失真或噪音大。针对上述
现象,将干扰源分为如下几类:
2.1 电源类干扰
重介型选煤厂功率较大的泵类变频器较
多,同时设备维修用大功率电焊机非常普遍,
这些设备都会对电源系统产生干扰。
变频器和大功率电焊机工作时常常会产
生不同的高次谐波,这种高次谐波对电网会造
成危害。虽然现在的变频器都在前端配置了电
抗器和滤波器,在一定范围内能滤掉一部分谐
波,但不能完全消除谐波对电源的干扰,PLC、仪器仪表、调度通讯、工业电视的
工作电源都来自同一电网,而PLC通讯系统及仪器仪表、调度通讯、工业电视由
于自身的信号较弱,对工作电源的要求比较高,污染的工作电源必然引起PLC
及仪器仪表信号不稳定,导致集中控制和重介控制系统、通讯系统、工业电视系
统不能正常工作。
2.2 射频类干扰
变频器以及大功率的电焊机不仅会对电源系统产生干扰，而且还会产生射
频干扰，这一干扰是通过变频器以及大功率电焊机的动力电缆产生的，一旦集
中控制系统、仪器仪表、调度通讯以及工业电视的电缆和动力电缆混合敷设，就
会导致通讯丢失、信号失真以及噪音污染等现象的产生。在大功率电焊机进行
工作时还会对周围的电气设备产生射频干扰，从而发生PLC通讯的中断以及执
行机构的无规律动作等等现象。
2.3 机械设备类干扰
对电气系统产生干扰的因素还有机械设备的运行，例如，机械设备的震动
以及机械的噪音等等，在某些情况下也会使仪表通讯系统的工作不能正常运行。
3 电气干扰的处理措施
3.1 抑制干扰源
（1）在变频器前加装LC电路无源滤波器,滤掉高次谐波。滤波器包括很多
级,每一级滤掉相应的高次谐波。通常滤掉5次和7次谐波,但该方法完全取决于
电源和负载,灵活性小。
（2）将线路电抗器安装到泵类变频器前端，如图1所示，这样能有效的抑制
电源侧的电压，同时对泵类变频器产生的电流畸变也有一定的效果，从而将主
电源受到干扰降到最低。该处理办法的优点是实施价格便宜，缺点是对谐波的
功率的限制效果不佳，如果将电抗器的电抗系统调的很大，势必会造成电压下
降，使得设备无法运转，容易造成设备故障。
（3）加装与负载和电源并联的有源补偿器,通过自动产生反方向的电流来
消除电源和负载中的正向谐波电流。
（4）当设备的附近环境受到电磁干扰时,应装设抗射频干扰滤波器,可减少
主电源的传导发射,且要采取措施屏蔽电机电缆。
（5）当变频器动力电缆长度大于80m(非屏蔽)时,为了降低动力电缆的射频
干扰,在变频器与电机之间安装电抗器。
3.2 切断干扰源传播途径
（1）通过共用的接地线传播干扰是干扰传播的最普遍的方式。将动力系统
的接地与控制系统的接地分开是切断这一途径的根本方法,即将动力装置的接
地系统和控制装置的接地系统分别接到不同的接地极上。接地极分开做,做独
立接地装置。
（2）集中控制和重介控制系统、通讯系统、工业电视系统同动力系统布线分
离对消除射频干扰行之有效。实际工程中把高压电缆、动力电缆常常与控制电
缆、仪表电缆、计算机电缆分开走线,分走不同的桥架,即使是变频器的控制线
也最好与其主回路线以垂直的方式走线。消除干扰对仪表的影响,除了注意上
述电缆敷设的方式外,还采取了对PLC通讯系统、仪表信号电缆全线穿钢管的
措施,以更好地消除高次谐波对电缆的影响。
（3）动力电缆应采用交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套铜丝缠绕铜带绕包的双重
屏蔽电缆,即BPYJVP1-2系列电缆,能有效降低射频干扰。
（4）PLC通讯系统、工业电视系统尽可能采用光纤通讯方式,可基本消除射
频干扰对系统的影响。
4 结束语
在选煤厂生产运行的过程中免不了会有电气的干扰以及设备故障的发生。对
于电气干扰，要充分利用相关的措施来抑制电气系统的干扰源并切断干扰的途径。
参考文献
[1] 武卫东,等.选煤厂变频器的干扰及处理方法[J].选煤技术,2006,(2):
39-40.
[2] 商永德,等.变频调速在选煤厂的应用[J].煤矿机械,2004,(8):115-116.
作者简介
苗鹏，男，1984年4月26日出生，西北民族大学会计学专业毕业，现在神东煤
炭集团公司洗选中心电气维修中心工作。