電磁干擾的預(yù)防措施

電磁干擾的預(yù)防措施電磁兼容是一個比較熱門的社會話題，繼電保護(hù)裝置抗電磁干擾能力的提高，更是我們?nèi)袠I(yè)非常關(guān)注的目標(biāo)。許多前輩和同行已作了大量的工作，制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和試驗方法。在抗電磁干擾方面，也有許多專著和文章，見著于眾多的書刊之上。他們從理論到實踐提出了許多提高產(chǎn)品抗電磁干擾能力的真知灼見，一些廠家通過自己的努力，已經(jīng)做出了許多抗干擾能力很強的產(chǎn)品。根據(jù)電力系統(tǒng)的運行環(huán)境和繼電保護(hù)裝置發(fā)展的實際情況，這次行業(yè)抽查，將四項抗電磁干擾檢驗列為檢測項目，其中靜電放電干擾、‘快速瞬變干擾和輻射電磁場干擾是首次作為行檢項目。通過檢驗，發(fā)現(xiàn)我們的一些產(chǎn)品不能滿足上述電磁干擾的檢驗要求，有些產(chǎn)品對電磁干擾還非常敏感，拒動、誤動、死機、改變定值等現(xiàn)象都有發(fā)生。因此，電磁干擾仍應(yīng)該引起我們足夠的重視。全行業(yè)繼電保護(hù)裝置抗電磁干擾能力的提高，仍然任重道遠(yuǎn)，還需我們艱苦努力。以下是根據(jù)在電磁干擾中的試驗情況，針對上述電磁干擾，我們應(yīng)該采取的一些措施和方法，供大家參考，不當(dāng)之處請批評指正。一、抗靜電放電干擾靜電放電干擾試驗，主要是模擬人體帶靜電以后，操作繼電保護(hù)裝置時，將產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象，對保護(hù)裝置造成影響和破壞，其防護(hù)措施簡述如下：1、面板上盡量不放置或少放置開關(guān)、撥盤、防護(hù)較差的信號燈、按鈕等。面板上的液晶顯示屏一定要有較好的軟、硬件防護(hù)措施。這些器件都有可能將靜電放電干擾引入到裝置內(nèi)部，引起裝置內(nèi)部電路元器件的失效和損壞。面板上如必須放置這些器件一定要注意兩點：a．面板和器件都要可靠接地，使靜電放電電流有一個良好的接地通道n(注意，如果裝置脆弱的話，靜電放電過程中放電火花產(chǎn)生的高頻輻射干擾，仍有可能引起裝置的混亂和誤動)b．器件內(nèi)部電路與金屬外殼的電氣間隙要足夠大。使高壓靜電不至于由于間隙過小產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象，進(jìn)入器件的內(nèi)部電路o2、裝置采用整體式金屬面板，比插件式金屬面板要好。整體面板，容易可靠接地(有許多廠家采用了整體金屆面板，但沒有設(shè)計專門的接地線，僅僅依靠金屬面板的固定螺釘或面板與機箱的金屬鉸鏈實現(xiàn)接地,這樣很不可靠，很容易在靜電放電干擾過程中出問題，希望各個廠家能夠引起注意)，金屬面板上要有專門的接地螺釘或其它措施通過專用接地線實現(xiàn)可靠接地。插件式面板、接地困難，常常只能夠靠面板背面與機箱框架的接觸實現(xiàn)接地連結(jié)，面板上噴漆的漆膜或鋁型材的氧化膜都不導(dǎo)電，且很難清除。無法保證面板與金屬機箱框架之間形成良好的電接觸。如果通過插件印制板布排專門的面板接地線，往往是得不償失，很可能把靜電放電過程中產(chǎn)生的高電壓大電流直接引入到印制板上一一形成“干擾地線”，使裝置抗靜電放電干擾的能力更加脆弱。同時該地線還有可能對一些導(dǎo)電回路的絕緣性能帶來不利的影響o3、對整體面板最好能實行整體面膜覆蓋。對整體面板實行面膜覆蓋，可將面板上的顯示器、信號燈、按鍵等等都保護(hù)起采，只要面膜的強度足夠高(一般的絕緣面膜都能滿足要求)，當(dāng)把靜電高壓施加到面膜上時，根本就沒有放電現(xiàn)象發(fā)生，也就不會有靜電放電干擾了。二、快速瞬變干擾的防護(hù)快速瞬變干擾脈沖的主要特點是幅值高，前沿陡，脈沖尖，重復(fù)率高。干擾脈沖的前沿特別陡，只有5個納秒，半峰寬度只有50納秒，其頻譜分布非常寬，理論計算達(dá)70MHz(要用200MHz以上的示波器才能很好的觀測)。且脈沖的幅值很高，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定3級為2KV，4級為4KVo對頻譜這樣寬幅值又很高的干擾進(jìn)行抑制并非易事，在我們這次抽查檢驗中，四項干擾試驗，不能滿足快速瞬變干擾要求的最多，這個結(jié)果與我們平時的試驗結(jié)果也是一致的?？梢娺@是一個普遍而又不輕松的難題。由于快速瞬變脈沖的特點，其干擾傳播方式雖以傳導(dǎo)為主，但由于其頻譜帶寬所致利用分布電容鍋臺也是其重要傳播方式之一，另外也有一部分通過空間輻射進(jìn)行干擾，這就要求我們對裝置進(jìn)行全面考慮，整體防護(hù)o1、元器件選用：元器件選擇的要求、方法很多，就繼電保護(hù)裝置而言，在滿足功能要求的前提下，CPU最好選擇自帶隊RAM、EPROM、E’PROM，不用擴(kuò)展，使地址總線、數(shù)據(jù)數(shù)總線都不出芯片。CPU如不帶E’PROM，存放定值可選用I’C總線的E’PROM芯片，A/D轉(zhuǎn)換最好選用模數(shù)隔離的芯片，或用V／F轉(zhuǎn)換后用光耦進(jìn)行隔離，CPU的I／O口線都用要光電鍋臺器進(jìn)行隔離，CPU回路要單獨供電，并用DC／DC電源模塊進(jìn)行隔離。以保證外部進(jìn)來的干擾與CPU回路最大限度的隔離o2、印制板和電路布局多層印制板的選用是抑制干擾的一個很好手段，其電源回路具有很大的板間電容，可抑制電源上的各種干擾脈沖，器件間的布線也更簡潔、短少、方便，可大大減少各回路間的串?dāng)_耦合。如選用雙面板進(jìn)行布線，則更要對整個電路進(jìn)行仔細(xì)推敲，精心布置，其主要原則是易引進(jìn)干擾的器件和布線，一定要遠(yuǎn)離易受干擾的器件和布線，在電路中起隔離作用器件的進(jìn)線和出線要分開。如光電耦合器的輸入和輸出的布線一定要盡可能的分開，繼電器線圈和接點的布線也要遠(yuǎn)離，PT、CT的進(jìn)出線更要嚴(yán)格分離”3、裝置輸入、輸出回路的配線和布線繼電保護(hù)裝置的特點是有大量的輸入、輸出回路，，如電源回路、電壓回路、電流回路，開入回路、開出回路等，由于整屏布線時很難把他們一一分開，分別布置，它們常常都是捆扎在一起，由電纜通過各種溝、槽通道連到各個取樣點或控制點，因此，通過分布電容的鍋臺，各個輸入、輸出回路，都可能會引入干擾。對這樣的輸入、輸出線，在裝置內(nèi)部的布線一定要精心安排，進(jìn)入裝置后要盡快進(jìn)入隔離器件，如PT、CT、開關(guān)電源、光耦等，布線越短越好，不能與裝置內(nèi)插件間的連線捆扎在一起或混排交叉。對裝置內(nèi)一些必需的軟引線也應(yīng)采取措施，如各個回路采用單獨緊密絞合——雙較線。正確的布線也是—種很有效的抗干擾措施，它能大大降低干擾，不需增加工．序和成本，卻可收到滿意的抗干擾效果，希望大家能夠?qū)Υ私o予足夠的關(guān)注o4、開關(guān)電源開關(guān)電源對電源回路的干擾有一定的隔離作用。但開關(guān)電源的進(jìn)出線一定要分開布線，有的裝置裝有電源開關(guān)，并把電源開關(guān)布置在面板上，對這樣的設(shè)計一定要小心安排，首先開關(guān)連線要取在電源濾波器(開關(guān)電源的內(nèi)部濾波器)的后面即弓1向面板開關(guān)的線一定要相對“干凈”一些，最好選用屏蔽線，其次，開關(guān)引線不能+5V、+-15V、+24V面板指示燈線捆扎或布排在一起，以減少輸入／輸出間的干擾耦合，許多開關(guān)電源中的輸入回路、輸出回路與接地線間都接有抗干擾電容，其中輸出回路的對地電容有時可能會對裝置的抗干擾效果帶來不利的影響，因為接地線并非“純凈??，輸入回路上的干擾信號會通過輸入對地電容進(jìn)入地線，再經(jīng)過輸出電容進(jìn)入輸出回路。從而引入干擾，必要時可拆除輸出回路的對地電容，使內(nèi)部電路與“地”徹底隔離，真正浮起來o5、濾波器的選用：有的濾波器對快速瞬變干擾有明顯的抑制作用，它是提高裝置抗干擾水平最簡單，最有效的方法之一。但是濾波器的最終效果與濾波器的選用和安裝關(guān)系密切。一個好的濾波器很可能因為安裝不當(dāng)而起不到應(yīng)有的作用。濾波器應(yīng)直接安裝在裝置上，并按濾波器的使用要求進(jìn)行安裝布線，這樣才能使濾波器發(fā)揮應(yīng)有的作用，如只能將濾波器安裝在屏架上，則需設(shè)計人員和安裝人員認(rèn)真安排，精心施工，濾波器的輸入線和輸出線一定要分開，輸出線和其它可能產(chǎn)生干擾的回路一定要遠(yuǎn)離，輸出線越短越好，防止在外暴露過長，重新接收或鍋臺干擾，濾波器的外殼要良好接地，以保證其濾波效果。另一方面，前面提到繼電保護(hù)裝置的特點是輸入、輸出回路特別多，常常捆扎在一起，任一回路防護(hù)不當(dāng)都有可能使干擾竄入裝置內(nèi)部，所以在濾波器的選擇上應(yīng)選用有較多回路的組合濾波器對眾多回路同時進(jìn)行防護(hù)，也可通過試驗只對一些敏感回路進(jìn)行濾波防護(hù)。當(dāng)然如能通過元器件的選用，印制板電路、元器件的布局，各個接地回路的安排處理，以及軟件上的各種措施等，使裝置的各個回路對干擾都不敏感。我們也就無需使用外掛濾波器，這是一個皆大歡喜的最好的結(jié)局。在這次抽查檢驗中就有一些這樣的產(chǎn)品，可見，電磁干擾也并非十分神秘可怕，只要我們認(rèn)真、細(xì)心，對電磁干擾的特性、傳播方式和途徑有所了解，在產(chǎn)品設(shè)計過程中對各種干擾給予充分考慮，我們還是能夠通過各種技術(shù)手段對其進(jìn)行衰減、分離、隔斷，使裝置最終不受或少受其影響。三、輻射電磁場干擾的防護(hù)輻射電磁場干擾的防護(hù)相對來說要輕松一些，特別是有金屬外殼的微機型產(chǎn)品更容易通過，其防護(hù)要點就是屏蔽接地。只要靜電放電和快速瞬變干擾能夠通過，輻射電磁場干擾就很少出問題，如果靜電放電和快速瞬變干擾不能通過，說明裝置本身對電磁干擾十分敏感，常常在輻射電磁場干擾檢驗中也會有問題所以抗干擾設(shè)計的重點是抗速瞬變干擾和靜電放電干擾。抗輻射電磁干擾所要做的就是選擇金屬機箱，保證機箱整體電氣連結(jié)良好并可靠接地。裝置面板上的開孔不能夠太大。機箱上的散熱孔應(yīng)開成圓形小孔(圓孔比長孔屏蔽效果好)這樣才能使機箱起到應(yīng)有的屏蔽效果。結(jié)束語電磁干擾的種類較多，傳播方式、干擾途徑不盡相’同，對靜態(tài)繼電保護(hù)裝置的可靠運行危害極大，應(yīng)當(dāng)引起我們足夠的重視。雖然電磁干擾看不見，模不著，但還是有一定規(guī)律可循，我們應(yīng)該在產(chǎn)品設(shè)計過程中，對裝置的元器件、電路、印制板、機箱、配線等等的選用和設(shè)計都給予充分的考慮，在各個可能引入干擾的回路，設(shè)置各種濾波，隔離措施，對干擾信號進(jìn)行有效的衰減、分離，直至減弱和消除其影響，在產(chǎn)品設(shè)計階段同時進(jìn)行綜合的抗干擾設(shè)計，在相同的抗干擾水平下，可以做到成本最低，效果最好，可謂事半功倍，如有一些疏漏，補救起來也容易的多，如果在設(shè)計階段沒有進(jìn)行抗干擾設(shè)計或?qū)ζ淇紤]的很少，產(chǎn)品完成后發(fā)現(xiàn)問題時再進(jìn)行補救，就困