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          熱力站電磁干擾的主要原因及治理方法(上)
          2022-01-17

          在熱力站儀表系統的調試和使用過程中,很多工程人員會被數據波動、數值失真、通信質量差等問題所困擾。這些問題表現出的程度可能不同,但只要發生,就絕對不能置之不理,否則,勢必影響儀表系統的功能實現,更有甚者,嚴重危害供熱系統的安全運行。而造成這類現象的元兇就是我們今天要說的——電磁干擾。

          一、電磁干擾及其三要素

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          電磁干擾是指由電磁噪聲所引起的設備、傳輸通道和系統性能下降的電磁現象。任何一個電磁干擾的發生都離不開三個基本條件,即干擾源、傳播途徑和敏感設備(被干擾對象)。

          1.干擾源

          電磁干擾源分為自然干擾源和人為干擾源兩大類。自然干擾源主要來源于大氣層的天電噪聲、地球外層空間的宇宙噪聲。人為干擾源則是指機電或其它人工裝置產生電磁能量干擾。

          從干擾屬性來劃分,電磁干擾可以分為功能性干擾源和非功能性干擾源。功能性干擾源系指設備實現功能過程中造成對其它設備的直接干擾,如廣播、電視、通信、雷達和導航等無線電設備;非功能性干擾源是指用電裝置在實現自身功能的同時伴隨產生或附加產生的副作用,如架空輸電線、照明器具、電動機械、家用電器以及工業、醫用射頻設備等。

          2.傳播途徑

          電磁干擾的傳播途徑也分為兩類:傳導干擾和輻射干擾。

          傳導干擾是指在干擾源和敏感設備之間有完整的電路連接,干擾信號沿著這個連接電路(導線、設備導電構件、供電電源、公共阻抗等)傳遞到敏感設備,發生的干擾現象。

          輻射干擾則是指干擾源通過空間以電磁波的形式把其信號耦合到另一個電網絡的現象。常見的輻射干擾有三種:

          ①天線甲發射的電磁波被天線乙意外接收,稱為天線對天線耦合;

          ②空間電磁場經導線感應而耦合,稱為場對線耦合;

          ③兩根平行導線之間的高頻信號感應,稱為線對線感應耦合。

          在很多工業場合中,往往是多種途徑的干擾并存,共同形成的交叉耦合。

          3.敏感設備

          敏感設備是對干擾對象的總稱,它可以是一個很小的組件或一個電路板組件,也可以是一個單獨的用電設備甚至可以是一個大型系統。

          二、熱力站電磁干擾的主要原因

          了解了電磁干擾的基本知識,接下來我們就說一說熱力站的電磁干擾問題。我們依舊從三要素著手。

          1.干擾源

          熱力站中最主要的干擾源是變頻器,變頻器的主要工作過程是整流+逆變,這個過程會產生大量的高次諧波和耦合噪聲,對系統內的其它電子、電氣設備造成干擾。

          2.傳播途徑

          ①變頻器內部整流電路和逆變電路在工作過程中產生的耦合噪聲,會通過輻射形式干擾附近的電子設備;

          ②變頻器的輸入和輸出電流中,會含有很多高次諧波,這些高次諧波會通過電纜、開關等導體以傳導干擾的方式反饋到電網或傳播到系統中;

          ③除了傳導干擾外,由于變頻器工作時輸入輸出側的動力電纜中含有大量高次諧波,導致動力電纜變身成一個“天線”,向外輻射高頻電磁噪聲,這些電磁噪聲會通過空間傳導耦合到臨近的設備和線纜中;

          ④不考慮高次諧波的因素,相對信號線纜,動力電纜作為高壓線纜,其流經電流時產生的電磁感應會致使鄰近的信號線纜中產生反向感應電流,從而影響測量信號的準確性。

          3.敏感設備

          熱力站首當其沖的敏感設備便是儀表系統。儀表系統的工作電源與變頻器來自同一電網,不可分割,本身又與變頻器和大量動力電纜處在同一空間環境中,這就導致其同時受到傳導和輻射兩條途徑的干擾,成為熱力站內電磁干擾最嚴重的受害者。


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