在熱力站儀表系統(tǒng)的調(diào)試和使用過程中,很多工程人員會(huì)被數(shù)據(jù)波動(dòng)、數(shù)值失真、通信質(zhì)量差等問題所困擾。這些問題表現(xiàn)出的程度可能不同,但只要發(fā)生,就絕對(duì)不能置之不理,否則,勢(shì)必影響儀表系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn),更有甚者,嚴(yán)重危害供熱系統(tǒng)的安全運(yùn)行。而造成這類現(xiàn)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
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(jī)電或其它人工裝置產(chǎn)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(shè)備實(shí)現(xiàn)功能過程中造成對(duì)其它設(shè)備的直接干擾,如廣播、電視、通信、雷達(dá)和導(dǎo)航等無線電設(shè)備;非功能性干擾源是指用電裝置在實(shí)現(xiàn)自身功能的同時(shí)伴隨產(chǎn)生或附加產(chǎn)生的副作用,如架空輸電線、照明器具、電動(dòng)機(jī)械、家用電器以及工業(yè)、醫(yī)用射頻設(shè)備等。
2.傳播途徑
電磁干擾的傳播途徑也分為兩類:傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。
傳導(dǎo)干擾是指在干擾源和敏感設(shè)備之間有完整的電路連接,干擾信號(hào)沿著這個(gè)連接電路(導(dǎo)線、設(shè)備導(dǎo)電構(gòu)件、供電電源、公共阻抗等)傳遞到敏感設(shè)備,發(fā)生的干擾現(xiàn)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(hào)耦合到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)象。常見的輻射干擾有三種:
①天線甲發(fā)射的電磁波被天線乙意外接收,稱為天線對(duì)天線耦合;
②空間電磁場(chǎng)經(jīng)導(dǎo)線感應(yīng)而耦合,稱為場(chǎng)對(duì)線耦合;
③兩根平行導(dǎo)線之間的高頻信號(hào)感應(yīng),稱為線對(duì)線感應(yīng)耦合。
在很多工業(yè)場(chǎng)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(shè)備
敏感設(shè)備是對(duì)干擾對(duì)象的總稱,它可以是一個(gè)很小的組件或一個(gè)電路板組件,也可以是一個(gè)單獨(dú)的用電設(shè)備甚至可以是一個(gè)大型系統(tǒng)。
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(shí),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(gè)過程會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波和耦合噪聲,對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的其它電子、電氣設(shè)備造成干擾。
2.傳播途徑
①變頻器內(nèi)部整流電路和逆變電路在工作過程中產(chǎn)生的耦合噪聲,會(huì)通過輻射形式干擾附近的電子設(shè)備;
②變頻器的輸入和輸出電流中,會(huì)含有很多高次諧波,這些高次諧波會(huì)通過電纜、開關(guān)等導(dǎo)體以傳導(dǎo)干擾的方式反饋到電網(wǎng)或傳播到系統(tǒng)中;
③除了傳導(dǎo)干擾外,由于變頻器工作時(shí)輸入輸出側(cè)的動(dòng)力電纜中含有大量高次諧波,導(dǎo)致動(dòng)力電纜變身成一個(gè)“天線”,向外輻射高頻電磁噪聲,這些電磁噪聲會(huì)通過空間傳導(dǎo)耦合到臨近的設(shè)備和線纜中;
④不考慮高次諧波的因素,相對(duì)信號(hào)線纜,動(dòng)力電纜作為高壓線纜,其流經(jīng)電流時(shí)產(chǎn)生的電磁感應(yīng)會(huì)致使鄰近的信號(hào)線纜中產(chǎn)生反向感應(yīng)電流,從而影響測(cè)量信號(hào)的準(zhǔn)確性。
3.敏感設(shè)備
熱力站首當(dāng)其沖的敏感設(shè)備便是儀表系統(tǒng)。儀表系統(tǒng)的工作電源與變頻器來自同一電網(wǎng),不可分割,本身又與變頻器和大量動(dòng)力電纜處在同一空間環(huán)境中,這就導(dǎo)致其同時(shí)受到傳導(dǎo)和輻射兩條途徑的干擾,成為熱力站內(nèi)電磁干擾最嚴(yán)重的受害者。