电磁干扰的不利影响与防范控制

王 亮

（中国人民解放军91245部队，辽宁 葫芦岛 125001）

电磁干扰的不利影响与防范控制

王 亮

（中国人民解放军91245部队，辽宁 葫芦岛 125001）

电磁干扰是自然界中的一种电磁现象，对电气及电子设备的性能产生了诸多不利影响.由于电磁干扰来源广泛，并且能够借助不同的传播载体扩散开来，此种干扰会对其它电磁信号的接收也会造成破坏.新时期各种新型的电子电气设备普及应用，解决电磁干扰产生的阻碍作用是极为关键的.本文分析了电磁干扰的干扰来源及造成的不利影响，以干扰电流为重点提出了抗干扰措施.

电磁干扰；原因；影响；防范控制

“电磁”是地磁场造成的一种特殊现象，但非正常的电磁现象则属于“异常干扰”.近年来，科研人员对电磁干扰的研究程度不断深入，更加肯定了电磁干扰对电缆信号传输的破坏性，若不有效地解决该问题将会阻碍电力系统的可持续运行.因而，弄清电磁干扰的主要来源并制定针对性的干扰防范措施，有助于电力行业朝着高效、安全、节能等方向发展，促进电力传输技术的改革创新.

1 电磁干扰来源的具体分类

一般说来电磁干扰源分为两大类：自然干扰源与和人为干扰源，其构成要素如图1.具体情况：①干扰源.干扰源是产生电磁波的根源，也是整个电磁干扰过程的关键元素.一般情况，电磁干扰的来源集中于微处理器、微控制器、传送器等不同的元件.②路径.路径是干扰传播的载体，不同路径的电磁干扰程度是不一样的.电磁干扰最常见的路径是通过导线，导线在高负荷工作状态下产生噪声，为电磁波传播提供了空间.③接收器.电磁干扰仅少数电磁干扰是经过射频辐射接受感应，其它均是利用接收器来感应电磁波.

图1 电磁干扰构成的要素

电磁干扰产生的主要来源包括自然干扰、人为干扰.具体情况：①自然干扰源.主要来源于大气层的天电噪声、地球外层空间的宇宙噪声.自然噪声会对人造卫星和宇宙飞船的运行产生干扰，也会对弹道导弹运载火箭的发射产生干扰[1].②人为干扰源.有机电或其他人工装置产生电磁能量干扰，其中一部分是专门用来发射电磁能量的装置，如：广播、电视、通信、雷达和导航等无线电设备.另一部分是在完成自身功能的同时附带产生电磁能量的发射，如交通车辆、架空输电线、照明器具等.

2 电磁干扰产生的不利影响

电磁干扰由干扰源、耦合路径、接收器等三个部分组成，每一个构成要素都是电磁干扰产生作用的必要条件.信号传输是电磁干扰的主要对象，电气控制系统或电子信息系统处于正常运行阶段，其所接收或发送的信号易受到电磁干扰的破坏，造成信号的强弱程度、清晰程度等明显降低.按照不同的影响程度，电磁干扰现象产生的不利作用如下：

2.1 减弱信号.无论是哪一种形式的电磁干扰，其均会对信号传输造成明显的阻碍.最普遍的影响则是减弱信号的强度，降低了信号输送的时效性、准确性、稳定性.伴随着信息技术的广泛应用，系统传输信号的次数日趋频繁，不少非正常的电磁现象也随之而来.以移动通信为例，远距离电缆连接需通过基站扩散信号，电磁干扰现象会破坏基站感应通信信号的能力，所扩散出去的信号频率也明显减弱.

2.2 中断信号

信号是收发信息内容的传播载体，操作人员利用电子信号及传输媒介可以快速地传达生产信息.电磁干扰在接收或发送信号过程中易导致信号中断，原先编制的信息内容重新送回发送端[2].如：一些没有实际用途的电磁信号、电磁波段等，常会干扰有用信号的收发，而正常的信号传输流程将被迫中断.随着电子信息化技术的不断发展，国内外先进的电子电气设备普及应用，电磁干扰中断信号传输是极为不利的.

2.3 损坏信号

信号受损是电磁干扰破坏较为严重的程度，完整的信号内容会因电磁干扰作用而损坏，波段信号也随之失去使用价值.根据通信科技原理及基本技术的要求，通信信号在传输时需保持完整的内容组合状态，这样才能维持传输系统的正常运行.特别是信号遇到较强的电子噪音，电磁干扰程序加深会瞬间性损坏信号，重要的信息内容变得残缺不全，损坏信号的结果是误导设备系统“误动作”.

2.4 丢失信号

当磁场所形成的电磁强度超出标准范围之后，电磁干扰对信号的影响不再是减弱、中断、损坏，而是数据传输信道直接丢失信号.如：电力系统由多个电气元件、设备等组装而成，系统在日常运行时产生三次、五次等不同级别的谐波.这种电磁现象会占据信号传输位置，短时间内摧毁信号内容且覆盖其频率区域，同时也降低了变压器、断路器、电缆等容量，不利于设备的安全运行.

3 以干扰电流为重点加强干扰防控

电缆是电力系统稳定运行的传输媒介，同时也是引起电磁干扰的重要因素.由于电缆内存在着不同级别的干扰电流，这种电流会随着导线传入到电子设备中，破坏了良好的设备运行环境.另外，干扰电流也会随着传导线及辐射波散发给周围相连接的设备，后期引起的电磁干扰作用更显著.为了进一步研究电磁干扰的防范措施，笔者以电流干扰为案例重点，从差摸干扰、共摸干扰两方面进行论述.

3.1 差摸干扰的控制

试验显示，差摸干扰是电缆线路出现干扰问题的主要表现之一，对电力电缆信号传输造成明显的破坏作用.造成差模干扰是由于线路元器件发生异常，对电缆传输带来的干扰作用.如：与电缆相连接的元器件，正常运行状态下形成了噪声电流，不仅影响了本线路电流的运行，对其它设备也造成杂波电流干扰.控制差摸的根本措施是对元器件进行调整，配合优化线路连接以发挥更好的抗干扰能力[3].具体措施：调整电缆线路的结构，改善电缆信号传输的效率；选用高性能电磁兼容器件，彻底杜绝噪声干扰；安装滤波器抑制电磁干扰波及其它相连接的设备.

3.2 共模干扰的控制

电缆的共模干扰主要是经过分布电容、互感耦合等方面传输，并且造成相互连接的设备或线路遭受干扰，对电力设备及元器件造成损坏.根据共模干扰形成的原理，技术人员可以加强电容、电感耦合的抑制，尽可能减短电缆的长度或选用屏蔽电缆，这样能够增强电缆的抗干扰性能[4].共模干扰的控制需从耦合、辐射等两方面进行.具体控制方法：

3.2.1 耦合方面.即电容耦合、电感耦合两方面，如图2.主要控制措施：一是缩小电缆线路的回路面积，线路截面面积越大承受的干扰强度越大，对电气或电子设备造成的破坏力越大.减小电力回路面积范围，能防止回路干扰对周围的信号线带来影响；二是扩大导线之间的间距，导线之间相隔的距离越小，设备内元器件被干扰的可能性越大.通过减弱电磁磁场强度的方式，减小电磁干扰的影响范围，使干扰与被干扰导线之间的影响作用减小.

图2 互感耦合原理

3.2.2 辐射方面.辐射电磁波也是引起电磁干扰的一大因素，由于电缆接口处易产生共模电压、电流，经过电缆传输作用后出现电场辐射问题.根据这点，控制辐射电磁波必须调整电缆线路的连接[5].如：一是线路调整，根据电力系统运行要求适当地减短电缆长度，并且不得出现交叉、环绕等线路连接；二是转移，一些无法避免的电磁干扰现象，可选用辅助装置将其转移，如：电容器件把共模电流转移到其它接地，以减小对连接设备的破坏；三是安装屏蔽器件，把电磁干扰波段屏蔽在线路之外，中断了电磁波与元器件的接触，从根本上解决电磁干扰.

4 防范控制电磁干扰的注意事项

由于电磁感应是自然界不可避免的现象，各种电子设备、电气设备均会受到电磁干扰的破坏作用.为了满足日常生产作业的需要，企业会投入一笔资金采购新型的自动化设备，新设备应添加电磁干扰防范控制措施.企业在引入新型设备或元器件时需重点防范控制电磁干扰问题，以免给设备日常操控性能产生破坏.除了上述电磁干扰控制措施外，还需要注意其它方面的抗干扰控制.具体包括：

4.1 结构改造

现有线路连接进行合理地改造，简化导线连接以降低电磁干扰的破坏.如：电子信息设备内部接线调整，减少交叉线路的组合形式，增强了线路抗干扰的能力.从大范围角度来说，整套电子或电气设备在组合运行中也要注意结构调整，控制设备连接的数量及次序.

4.2 更换设备

无论是电子或电气设备均有规定的使用年限，企业应注意旧设备的更新，定期更换新的装置或元件，保持良好作业状态的同时加强抗干扰措施.如：及时更换老化的电缆线路，为设备信号传输提供更加稳定可靠的载体，使信息信号及时传递给控制人员.

4.3 综合监测

把计算机作为自动化监测平台，时刻关注电缆信号传输的频率，感应到异常变化应及时安排人员维修.如：设备内外部安装电子感应器，及时接收干扰源发出的电磁信号，通过计算机显示屏反馈给设备操控人员，以控制干扰破坏问题的发生.

5 结论

总之，信号传输是信息表达的一种方式，在信息技术发展中得到了广泛地运用.由磁场产生的电磁感应是不可避免的，但电磁干扰却是一种极为有害的现象.电磁干扰的种类繁多，对电气、电子、通信等行业设备的运行造成了许多不利的影响.从信号传递的安全角度考虑，制定多功能的防御系统是保证信号高效传输的最佳方案，数字化监测系统的推广解决了抗电磁干扰的难题.

〔1〕张春彦.谈电子设备中电磁干扰的成因及控制[J].苏州科技大学学报，2011,16（40）：32-35.

〔2〕何润林.电磁干扰产生的不利影响与自动监控[J].电信科学，2010，30（14）：57-59.

〔3〕肖紫玉.基于计算机操作系统的电磁干扰试验分析[J].计算机应用技术，2011，40（22）：71-73.

〔4〕裴永军.强烈电磁场造成的电磁现象及信号传输影响[J].电磁研究，2010,18（11）：48-50.

〔5〕季广成.微机保护电磁兼容及电磁干扰的传播途径[J].电子信息对抗技术，20011，32（17）：20-23.

TP273

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1673-260X（2012）07-0040-02