電氣工程中自動化設備的抗干擾措施

文/屈心儀

電氣自動化設備的應用很大程度提高了電氣系統的工作效率和穩定性，但在當前的電氣工程系統中，自動化設備的運行依然存在一些技術問題，容易受到各種因素的干擾，因此，自動化設備設計施工人員必須針對干擾因素進行深入分析，并提出有針對性的干擾防止措施，盡可能保證自動化設備處于穩定高效的工作狀態。

1 電氣工程中自動化設備的主要干擾因素

1.1 電磁干擾

電磁干擾是電氣工程中自動化設備最常見的一種干擾源，通常包括外部電磁干擾與內部電磁干擾，電磁干擾源的產生是由于強大的電磁場運動變化造成的。在電氣工程系統中，通產分為強電系統（動力系統）和弱電系統（自動化控制系統），強電系統通常電壓高、功率大，在運行過程中會產生較為強大的電磁場，快速變換的電磁場容易對弱電系統造成不同程度的干擾，自動化設備的元件、導線容易在強磁場的作用下出現感應電流，進而造成自動化設備運行的不穩定或出現錯誤，甚至發生損壞的現象。

1.2 傳導與輻射干擾

在電氣工程系統中，傳導和輻射也經常對自動化設備造成不同程度的干擾影響，傳導和輻射干擾產生的原因在于在高電壓激發的電磁波在傳導過程中能夠相互轉化，電磁波激發的電能可以對自動化設備產生明顯的干擾。

1.3 通信信號干擾

在電氣工程自動化設備中，包含了大量的傳感器、控制器、智能儀器儀表等各種設備，這些設備在運行過程中彼此之間需要進行信號傳遞和通信，通信信號一般分為兩種，包括模擬信號和數字信號，信號傳輸方式包括有線傳輸和無線傳輸。在有線信號傳輸方面，如果信號電纜屏蔽性不良，很容易受到外界的電磁場干擾，激發出感應電流，導致信號出現畸變失真，造成信號通信出現錯誤。對于無線信號傳輸來說，如果在信號傳輸空間存在其他較為強大的電磁波，且頻率與無線通信信號頻率較為接近時，便非常容易對無線通信信號造成干擾，引發通信錯誤。

1.4 變電站電位差導致的運行干擾

在電氣系統中通常包括變電站設備，在變電站的內部，存在著不同的電位差，在變電站運行過程中，由于電位差將會導致自動化設備出現電位干擾，電氣工程施工作業在進行變電站安裝時應注意對自動化設備的保護，在布線時弱電信號線應該遠離變電站設備，并且要進行有效的屏蔽處理，從而防止由于變電站電位差對自動化設備造成的干擾。

1.5 二次回路電壓干擾

在電氣工程的二次回路中，容易對自動化設備產生干擾電壓，導致設備的運行性能下降，出現各種錯誤，常見的二次回路干擾主要包括工頻干擾、雷擊干擾、高頻電磁干擾等多種形式，干擾產生的主要原因包括設備接地故障、斷路器合閘產生的高壓電弧以及低壓控制設備如接觸器、繼電器電磁線圈合閘分閘時產生的干擾。

1.6 靜電干擾

在空氣干燥的環境中，靜電現象是不可避免的，靜電電壓很高通常在幾千伏特甚至到上萬伏特，如果操作人員帶靜電，在對自動化設備進行操作時，如果向設備放電，很容易擊穿一些耐壓等級較低的電子元器件，導致自動化設備出現故障。

2 電氣工程中自動化設備的抗干擾措施分析

2.1 集成電路板的抗干擾技術

在電氣自動化設備中，需要用到大量的集成電路板，電路板的設計研發人員應該在器件的排布和布線過程中采用和力的抗干擾技術手段，比如可以采用多層印刷電路板技術，從而增加器件之間的電容，并在電路板電源上加上防雷模塊等抗擾器件，進而提高集成電路板的抗干擾性能。與此同時，在集成電路板制造過程中，要重視對器件位置和布線的檢查和測量，讓一些電流較大的功率器件盡量遠離控制精度要求較高的電子元器件，防止大電流產生的磁場對高精元件帶來的干擾影響。

2.2 開關電源的抗干擾技術

在自動化設備的電源使用過程中，當電源開關切換較為頻繁時，會對電子設備造成危害，并影響周圍設備的穩定運行。因此，在進行電氣自動化系統設計過程中應合理布置電源開關，合理排布電源的進出走線，防止因電源開斷時產生的磁場瞬變對周邊電子器件帶來的干擾影響。首先要確定開關電源的連接是否符合國家和行業標準，在安裝連接時避免各種干擾因素的存在；其次要選擇合適的屏蔽措施，減少電源對外輻射量；最后要布置指示器合理的照明線路，盡量減少電路運行中的干擾。總之，電源開關線路之間有許多干擾因素，有關人員應注意開關電源線路的保護和設計，盡量減少開關電源對電氣自動化設備的干擾。

2.3 信號傳輸方面的抗干擾技術

電氣工程自動化運行過程中的信號傳輸受線路長度、絕緣性能等諸多因素的影響，在信號傳輸過程中應采取相應的屏蔽措施，減少各種干擾。在線路布置過程中，相關人員可將易受干擾的信號分開。在選擇電路的過程中，要充分考慮線路的性能，盡量選擇有屏蔽層的線路，以減少信號傳輸過程中的各種干擾；在線路的總體布局中，使信號線路遠離動力電源線，或用金屬隔板屏蔽，以避免信號傳輸過程中的收到的各種干擾因素。

2.4 利用濾波器提高系統抗干擾能力

在電氣工程中，恰當的選擇濾波器能夠有效的提高自動化設備的抗干擾性能，濾波器的選擇和安裝質量直接影響自動化設備的抗干擾性能。如果不能正確安裝性能良好的過濾器，其抗干擾功能也會受到影響。因此，在選擇過濾器時，應根據實際需要選擇能滿足實際需要的過濾器類型和性能，然后專業安裝人員應嚴格按照相關規范和技術要求安裝過濾器。安裝時必須將過濾器的輸出線和輸入線分開，并且盡可能縮短濾波器進出線之間的長度距離，濾波器進出線需要遠離其它控制線路，避免濾波器二次回路對自動化設備產生的干擾。

2.5 靜電放電的干擾防護措施

電氣工程中的自動化設備在運行過程中很容易出現靜電積累現象，并發生靜電自放電問題，可能會對設備造成嚴重干擾，甚至損壞設備，針對靜電放電干擾，應該從方面入手：

（1）自動化設備面板上的開關、信號燈、撥盤開關、液晶屏、按鈕等部件都會對裝置產生靜電放電干擾，導致裝置內部電路元件損壞或失效，操作人員在對這些部分進行操作時應該注意靜電的防護，可以靜電防護手套防止出現靜電放電現象。

（2）在自動化設備安裝布置時，設備內部的集成電路和控制器件和金屬外殼之間要保留最夠的安全距離，防止因距離太近造成的高壓靜電擊穿。

（3）與插入式金屬面板相比，采用整體式金屬外殼和整體式金屬面板的裝置比較好。由于外殼的整體式面板容易可靠接地，在使用整體式金屬面板后，應設計專用接地線。在靜電放電過程中，只有通過金屬面板的固定螺釘或面板和外殼的金屬鉸鏈，接地肩才不可靠。問題很容易出現。要求金屬面板上應有專用接地線，通過專用接地螺栓或其他措施可靠接地。如果使用專用的面板接地線來設置插件的印刷電路板，會出現一些損耗。靜電放電過程中容易形成高壓大電流，直接導致印刷電路板，干擾地線，削弱了器件的抗靜電放電干擾能力。同時，地線也會影響導電電路的絕緣性能，最后，電氣自動化設備外層應該利用整體的面罩覆蓋控制器件安裝面板，同時采用掩模法對整個自動化設備安裝面板進行有效的靜電保護，不但能有效減少靜電對設備產生的危害，同時也具有更好的防水、防塵性能，讓自動化設備處于良好的運行環境之下。

2.6 有效的設備接地設計

電氣自動化設備的合理接地能夠對各種干擾起到有效的防治作用，需要接地的自動化設備包括直流開關電源、PLC控制器、工控機、傳感器、通信設備以及信號采集器等，此外，還需要安裝專用的防雷模塊，防止雷電流的入侵，利用完善的接地設計，能夠將各種干擾源產生的多余能量有效的引入大地，減少對自動化設備的影響與危害，從而提高自動化設備的可靠性。

3 結語

總而言之，對于電氣自動化設備而言，在運行過程中容易受到不同干擾源的侵擾，主要包括電磁輻射、靜電、電位差干擾、二次回路電壓干擾等各種因素，自動化設備設計和安裝使用人員要認真分析各種干擾源的特點，并有針對性的采取有效的抗干擾措施，降低干擾源對自動化設備的負面影響，從而提升電氣工程系統整體的穩定性和可靠性。