選煤廠變頻器抗干擾問題及其應(yīng)對策略

（中國神華神東煤炭集團(tuán)洗選中心，陜西 神木 719315）

摘要：通過調(diào)查研究表明，在應(yīng)用變頻器的過程中往往會出現(xiàn)嚴(yán)重的干擾問題，對自動化系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成了較大的影響，需要引起人們足夠的重視，進(jìn)行綜合研究，采取一系列有針對性的應(yīng)對措施，以解決干擾問題。文章簡要分析了選煤廠變頻器抗干擾問題和應(yīng)對策略，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見。

關(guān)鍵詞：選煤廠；變頻器；抗干擾；隔離；濾波；接地；屏蔽

中圖分類號：TD948文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2014）21-0063-02隨著時(shí)代的發(fā)展和社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，特別是電子技術(shù)的日趨成熟，變頻器被廣泛應(yīng)用到選煤廠中。在具體的實(shí)踐過程中出現(xiàn)了較大的干擾問題，如果不及時(shí)采取有針對性的應(yīng)對策略，將會有失真問題出現(xiàn)于PLC檢測的模擬量以及開關(guān)量等弱點(diǎn)信號中，甚至設(shè)備誤動作還會出現(xiàn)，甚至整個選煤廠自動化系統(tǒng)的正常運(yùn)行都無法得到保證。

1變頻器產(chǎn)生干擾的原因

具體來講，變頻器的工作原理指的是經(jīng)過整流和濾波，用穩(wěn)定的直流電壓來替代工頻交流電壓，而這些直流電壓在變頻器內(nèi)部集成微處理器的作用下，通過可控硅電路，又會轉(zhuǎn)換為交流電壓。在這個過程中，就會有高次諧波產(chǎn)生于二極管、可控硅等開關(guān)元件有規(guī)律的開通和關(guān)斷環(huán)節(jié)中。因?yàn)橛泻芏喔叽沃C波成分存在于變頻器的輸入側(cè)和輸出側(cè)，因此，相對于系統(tǒng)內(nèi)的其他電子設(shè)備和通訊設(shè)備，非常大的一個電磁干擾源就是變頻器，它會通過各種方式來傳播自身能量，干擾到自身運(yùn)行和其他的設(shè)備。

2變頻器產(chǎn)生的干擾及其抑制措施

通常情況下，可以用電子設(shè)備的干擾和通信設(shè)備的干擾兩種情況來劃分變頻器產(chǎn)生的干擾。為了防止干擾，可以將硬件抗干擾措施和軟件抗干擾措施給應(yīng)用過來；指導(dǎo)仿真是對干擾源進(jìn)行抑制和消除，將干擾對系統(tǒng)的耦合通道給切斷，促使系統(tǒng)對干擾信號的敏感性得到降低。具體來講，包括以下方面的內(nèi)容：

2.1隔離

隔離指的是隔離干擾源和容易受到干擾的部分，促使它們不會發(fā)生電的聯(lián)系。電子設(shè)備和通訊設(shè)備的供電通常由隔離變壓器來完成，還可以將信號隔離器應(yīng)用到其他的一些弱點(diǎn)信號中。

2.2濾波

濾波是為了對變頻器通過電源線產(chǎn)生干擾進(jìn)行抑制。具體有這些方法，在電源并驅(qū)動電動機(jī)中接入變頻器，會有高次諧波產(chǎn)生于工作過程中，影響到電源側(cè)和電網(wǎng)上的其他設(shè)備。針對這種情況，就可以將交流電抗器接入到輸入側(cè)，因?yàn)榻涣麟娍蛊鞯钠交哳l擾動性能較強(qiáng)，可以對諧波電流進(jìn)行有效的抑制。為了促使變頻器干擾得到降低，可以將交流過濾電容器應(yīng)用在輸入側(cè)，以便對無線電干擾進(jìn)行降低；需要注意的是，不能夠在變頻器的輸出側(cè)連接電容器。另外，可以將無線電干擾抑制零相電抗器應(yīng)用到輸入側(cè)和輸出側(cè)，那么就可以得到較好的抑制效果。如果變頻器和電機(jī)之間有著較長的主回路電纜，那么就會有較大的高頻電流產(chǎn)生于電線間的分布電容中，可能會導(dǎo)致變頻器過電流跳閘問題的出現(xiàn)，增加漏電流，影響到電流顯示精度。針對這種情況，就需要對電動機(jī)連線長度嚴(yán)格控制，保證其在50m以下，如果是3.7kW以上，那么就需要保證在100m以下。有著過長的連線，將電路濾波器應(yīng)用過來，可以對電纜長度適當(dāng)延長，保證在400m以下。通過電路濾波器的應(yīng)用，可以避免電機(jī)絕緣受到變頻器浪涌電壓的損傷?？梢源偈苟嗯_電動機(jī)并列運(yùn)行和長距離配線時(shí)的漏電得到降低。如果有著過長的配線，可以對干擾進(jìn)行有效的抑制。如果條件允許，需要對變頻器和電動機(jī)之間的連接線長度進(jìn)行最大限度的減短。直流電抗器也是非常有效的措施，在直流電抗器連接端子串聯(lián)，可以對輸入高次諧波電流進(jìn)行有效的降低，對輸入側(cè)功率因數(shù)進(jìn)行改進(jìn)。

2.3屏蔽和接地

通過相關(guān)的試驗(yàn)表明，線路傳導(dǎo)是變頻器干擾現(xiàn)場儀表和通訊設(shè)備的主要途徑。需要穿鋼管鋪設(shè)變頻器到電機(jī)之間的動力電纜，也可以將鎧裝電纜應(yīng)用過來。如果應(yīng)用鎧裝電纜，那么就需要在變頻器和電機(jī)接地分別連接電纜兩端的屏蔽層，采用鋼管鋪設(shè)的方式，也需要保證接地的可靠性。一般將屏蔽電纜作為控制變頻器的信號電纜，因?yàn)橥獠吭肼晻绊懙竭@個信號，那么就需要盡量縮短布線距離。通常情況下，靠近變頻器的電纜屏蔽層都會連接接地極，但是如果有較大的外部感應(yīng)干擾，就需要連接模擬量輸入公共端子。需要懸空遠(yuǎn)離變頻器的電纜屏蔽層。此外，還需要充分重視電纜備用芯線接地，它可以在較大程度上降低高次諧波電壓干擾。通常將屏蔽電纜或者屏蔽鎧裝電纜作為傳感器、接近開關(guān)等弱電流、弱電壓信號用的控制電纜，電纜屏蔽層的接地可以劃分為單端接地和雙端接地兩種形式，一般情況下，雙端接地可以對變頻器的干擾產(chǎn)生有效的抑制作用。四線制傳感器往往會較大程度上受到干擾的影響，那么就可以連接傳感器的負(fù)極、PLC模擬量輸入模塊的負(fù)極以及模擬量模塊，并且在接地極連接。因?yàn)橛袑Ｓ玫慕拥囟俗哟嬖谟谧冾l器本身，那么為了保證安全，對噪聲進(jìn)行減少，就需要保證變頻器接地端子能夠良好接地。選擇較粗和較短的接地線。

2.4正確安裝

不能在同一個配線管或者行線槽內(nèi)放置主電纜和控制電纜，要嚴(yán)格控制控制電纜和動力電纜的間距，保證其不小于20cm，如果控制電纜需要交叉動力電力，那么布線角度應(yīng)該保持在90°。如果在某些區(qū)域無法分離主電纜和控制電纜，或者只有較小的距離，那么就需要屏蔽控制電纜。屏蔽措施是在接地的金屬管內(nèi)封入電纜；在接地的金屬通道內(nèi)放置電纜，將屏蔽電纜應(yīng)用過來等。電纜長度會直接影響到電磁感應(yīng)干擾的大小，那么就需要選擇最短的路線來對控制電纜進(jìn)行鋪設(shè)。同時(shí)，鋪設(shè)的路線也需要與大容量變壓器和電機(jī)等盡量遠(yuǎn)離。在排列布置配電柜時(shí)，需要盡可能遠(yuǎn)離變頻器控制柜和PLC控制柜。

還有其他的一些軟件措施，比如利用延時(shí)來將信號抖動消除掉，在研究中發(fā)現(xiàn)，在電磁干擾和振動環(huán)境中，因?yàn)槎秳?，會有錯誤信號存在于壓力傳感器和接近開關(guān)中，那么就可以延時(shí)輸入的模擬信號和數(shù)字信號，比如輸入信號持續(xù)1s以上，再讀入PLC中作為數(shù)據(jù)。如果信號持續(xù)在1s以下，那么就可以將其認(rèn)為是干擾，那么誤動作就不會出現(xiàn)。

3結(jié)語

通過上文的分析可以得知，許多因素都會導(dǎo)致變頻器出現(xiàn)干擾問題，嚴(yán)重影響自動化系統(tǒng)的正常運(yùn)用。針對這種情況，需要相關(guān)的技術(shù)工作人員結(jié)合現(xiàn)場情況找出干擾產(chǎn)生的原因，采取有針對性的應(yīng)對策略，徹底解決干擾問題，促使選煤廠自動化系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)行，提高生產(chǎn)效率。

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作者簡介：韓喜龍（1985—），河北石家莊人，供職于中國神華神東煤炭集團(tuán)洗選中心，研究方向：調(diào)度。

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