電氣儀表設備安裝抗干擾的問題研究分析

張志遠

【摘 要】當前，工業中經常采用的儀表集散控制系統，其主要功能主要體現在如下幾個方面的內容：自動化控制、危險預警、信號傳遞以及數據處理等方面的內容。與此同時，隨著智能化儀表技術地快速發展與進步，控制途徑以及儀表數量地不斷增大，控制環節以及工作環境的復雜程度也呈現出逐漸增高的變化趨勢，一定會導致一些干擾的產生。鑒于此，本文主要分析電氣儀表設備安裝抗干擾的問題。

【關鍵詞】電氣儀表;設備安裝;抗干擾

【中圖分類號】TU756 【文獻標志碼】A

1、引言

目前，電氣自動化儀表在工業生產過程當中地應用范圍越來越廣泛，對工業生產之中的溫度、壓力、流量、液粒以及機械量等方面進行定量測定分析，主要包括：檢測儀表、顯示儀表以及調節儀表、執行器等方面。

2、電氣儀表設備安裝產生干擾的原因

2.1、工頻干擾

對于大多數工頻輸電線或者電源變壓器、發電機而言，均能夠與這些設備的電源相連，那么在這樣的情形下，均會對低頻信號產生較高水平的干擾作用。

2.2、射頻干擾

大功率的高頻發射器、電氣裝置接點斷開時的火花以及電焊機所產生的弧光等方面，均會導致頻率較高的電磁波的產生，這些電磁波能夠向四周輻射、擴散等，同樣也會傳輸到弱電網絡之中，從而產生射頻干擾。

2.3、感應干擾

在交流強電導向及其相關電氣設備的周圍均存在著一定水平的磁場，這些磁場會隨之電流的變化而出現改變。如果在上述交變磁場周圍存在弱電信號，那么就會會導致電磁感應與有用信號電路間出現耦合反應，從而出現感應干擾的現象。

2.4、電容耦合

此種類型的干擾輸入方式產生的主要原因為：2個電路間因靜電效應而產生的干擾性效果。所以說，此種輸入方式又可稱之為“靜電耦合”。若干擾線與測量量間的敷設路徑不相交時，那么就相當于2個電路間有一個電容器，電容器又會產生電場，從而產生干擾作用。

3、電氣儀表設備安裝抗干擾的策略

3.1、采用屏蔽技術抵抗干擾

因為受到電磁干擾的影響，自動化儀表經常出現測量結果存在誤差的問題，不僅影響自控能力，如果嚴重的話將造成儀器的失靈，出現安全事故。因此，采取屏蔽管是很好的選擇，其能夠對儀表進行隔離，降低電磁干擾的影響。此外，將金屬導線和電纜安排在一個屏蔽管中也能降低電磁干擾的影響，不僅實現自動化儀表性能的提升，同時提高自我管理的能力。

3.2、加大兩根導線間距

如果兩根平行導線相互靠近，將會產生對應的分布電容、互感效應，同時，兩根平行導線之間的距離、實際長度、具體線徑等都會對其大小產生直接影響。如果發生感性負載變化，此時電源會出現瞬間的高頻振蕩電壓。同時，該瞬變電壓會通過交直流動力線與信號線之間的電容傳輸到信號線上，由于這兩根線處于互相平行關系，所以會產生干擾電壓，對此，有必要減少兩根導線之間分布的電容，因此，可以通過增加兩根導向之間的距離，或者讓二者處于垂直交叉情況解決。

除此之外，對于容量小的單項電源線、長距離傳輸的信號線，建議使用雙絞線。主要是因為雙絞線靠近的絞合方向相反，所以對應的局部感應電壓會相互消除，甚至接近零，起到非常好的抗干擾效果，目前該方法被廣泛使用。需要注意的是，在實際布線過程中，需要采用分開穿管、分層布線的方式處理低電平信號線和交直流動力線，同時，要保證足夠的距離和高度。

3.3、實施合理的屏蔽方法

采用屏蔽的方式，主要就是用銅、鋁等材料制成容器，此類材料具有低電阻性、磁性，能夠有效合理控制空間中電力線、磁力線產生的影響，實現對電磁干擾抑制，正常情況下主要有內部和外部兩種：如果干擾源處于屏蔽體外部，則為被動屏蔽，反之，在內部，則為主動屏蔽。此外，如果按照屏蔽范圍來劃分，又可以分為整體、局部兩種屏蔽方式，其中整體屏蔽方式主要就是屏蔽整個電氣室，而局部屏蔽，則主要就是屏蔽柜體、弱電插件。以上這幾種屏蔽類型，在實際應用中，都需要注意屏蔽體的接地情況，只有保證良好接地才可以起到抗干擾的效果。

正常情況下，主要放在電氣室，整體環境情況較好，但是使用的導線非常長，其中主要的控制線可以使用屏蔽線，并將屏蔽體的一個端點與公共零線進行連接，主要目的是防止幾個端點同時接入公共零線，產生共阻抗藕合情況，產生干擾。

3.4、重視對各種儀器設備的合理的使用

屏蔽器的使用能夠在一定程度上降低對自動化儀表的干擾，屏蔽器能夠降低電源和線路輻射的影響，降低干擾。此外，在自動化儀表中設施濾波器，其能夠降低電磁的干擾，儀表的測量能力正常使用，提升自我管理的能力。絕緣材料的使用也是很好的抗干擾形式，在儀器和放大器中使用絕緣材料能夠實現兩者之間距離的增加，不僅提高儀表的運行效率，同時還能促進生產的安全性。磁力耦合器的使用也能夠在一定程度上消除磁場效應，降低干擾問題的出現。

3.5、智能儀表的抗干擾技術

智能儀表的硬件抗干擾措施主要有以下幾個方面的內容：（1）由于工作環境復雜，智能儀表的外殼要設計有效的屏蔽機制，避免環境中電氣因素的干擾，主要包括強電壓、高電流以及大電磁輻射等。（2）智能儀表的電源要有可靠的接地系統，電源要實施穩壓、屏蔽、隔離等措施，采取內外部分別供電隔離輸入和輸出電路以及采用閃存等高級存儲元件隔離系統關聯接口，保證數據存儲，隔離區域保持相對獨立，避免造成干擾。（3）智能儀表處理的大多數是低壓信號，通常是通過長電纜連接信號源和測量系統，在過程通道的實時控制和數據收集中易受到附近強電設備的干擾，所以，需要清除過程通道中的干擾源。（4）選擇性能好、抗干擾功能更強的單片機，避免智能儀表配置不足帶來的干擾，智能儀表的穩定性與配件單元的性能息息相關，而單片機是配件單元的核心元件，并用光電隔離器隔離單片機與外圍電路。

4、結束語

當前電氣自動化儀表安裝過程存在很多方面的干擾因素，主要包括：工頻干擾、射頻干擾、感應干擾、電容耦合、電阻耦合、電感耦合、共阻抗耦合等方面的因素。對此應該采取有效抗干擾措施及技術對這些干擾因素加以解決，從而提高電氣自動化儀表的工作效率與質量。

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（作者單位：西安建筑科技大學）