井下干扰

井下干扰 篇1

1 煤矿井下电磁干扰机理分析

按电磁干扰的来源分类, 煤矿井下电磁干扰可以分为人为干扰和自然干扰两类。人为干扰源分为大功率设备、电力线路、电力电子系统、牵引网络和电机车、静电放电、高频无线发射装置等。

1.1 大功率设备和电力线路

煤矿井下供电系统电压等级多, 供电系统是由电阻、电容和电感组成的网络, 在一定的参数配合下可能对某些频率产生谐振, 出现过电流和过电压。由于变压器铁芯的非线性, 高次谐波电流会使电源电压波形畸变, 电源的高次谐波电压通过电容耦合, 会在二次设备上产生高次谐波感应电流和感应电压。这类干扰已开关操作产生的瞬变电磁场对电子设备的危害最大。

1.2 高频无线发射装置

煤矿井下的无线通信设备, 本身发射的电磁能量都是带有信息的, 对于其本身来说是有用信号, 而对于其他系统就是无用的电磁干扰, 特别是对与井下监控设备来说就是电磁干扰。

1.3 静电放电

井下能产生静电的设备和场所很多, 掘进机、采煤机在切割、破碎煤、岩石的过程中, 可能在煤壁上产生静电;胶带输送机的传动带与滚筒、煤、托辊快速摩擦产生静电, 经常出现静电放电, 产生静电电磁干扰。

1.4 电力电子系统

电力电子装置在煤矿中的应用越来越多, 如变频调速系统、有源功率补偿电路、交-直流变换等, 对煤矿电网带来的影响包括功率因数的下降、高次谐波增加等。变频器的输出侧采用PWM型逆变电路, 其载波频率较高, 最高载波频率为12k Hz, 逆变电路中电流和电压高速开关动作使其输出电流、电压波形均有高次谐波。

1.5 牵引网络和电机车

矿用架线电机车系统包括固定的电磁干扰源, 如牵引变电所整流设备以及线路的故障放电;流动的电磁干扰源, 如机车上的设备及受电弓与接触网导线的接触点。受电弓与滑接馈电线间不断地发生火花, 这些火花产生的脉冲干扰是一些振幅和持续时间都带有随机性的经常往复的大脉冲群。

2 井下电磁干扰对监控系统及通信系统的影响

2.1 煤矿井下电磁干扰对监控系统的影响

井下监控系统是防爆的本质安全电路, 存在防爆外壳, 其外壳本身具有一定的屏蔽作用, 因此对监控系统产生电磁干扰的影响主要是通过导线的传导干扰, 电磁辐射干扰比较小。井下监控系统一方面要防止监控感应设备及井下监控分站的电磁辐射干扰, 另一方面也要防止传输线路的传导耦合干扰。所以, 监控感应设备及监控分站的安装位置应与电磁干扰源的距离不小于5m, 传输线应与电磁干扰线路不小于0.3m的距离。

2.2 煤矿井下电磁干扰对通信系统的影响

煤矿井下通信系统有漏泄通信系统、无线通信系统和有线通信系统。电磁干扰对无线通信系统的影响主要是通过辐射干扰对系统形成干扰, 对有线通信系统的影响主要是通过传导耦合干扰对系统形成干扰, 泄漏通信系统既受传导干扰又受辐射干扰的影响。

对无线通信系统, 电磁干扰主要是井下电磁辐射干扰, 主要考虑辐射对通信发射系统、通信使用频段及通信接收系统的影响。井下通信频率的选择既要考虑井下的干扰频谱分布情况, 又要考虑电磁波在井下的传播特性。对有线通信系统, 电磁干扰主要来自传导耦合干扰, 这是因为传输线都是屏蔽线。因此, 辐射干扰对有线通信基本没有影响。井下传导干扰主要来自各种强电的传输线, 频率为50Hz基波及各级谐波。在铺设传输线时, 为了减少传导耦合干扰, 应将传输线距强电传输线不小于0.3m的距离。对漏泄通信系统, 电磁干扰比较复杂, 因为漏泄通信系统的频率通常在450MHz以下, 而在井下450MHz以下的电磁辐射干扰比较强, 同时系统本身采用漏泄电缆传输信号。因此, 要防止井下线路的传导耦合干扰, 井下漏泄电缆应距强电传输线不小于0.3m的距离。

3 井下预防电磁干扰的方法

3.1 屏蔽

电磁干扰抑制都采用外壳屏蔽盒缝隙屏蔽相结合的方式来实现。煤矿井下电子设备都使用防爆外壳, 本身起到外壳屏蔽的作用, 但屏蔽必须连续, 并将敏感部分完全遮盖住。屏蔽技术就是采用一定的技术手段将电磁场限制在一定范围内, 有磁场屏蔽、静电屏蔽和电磁屏蔽。其中电磁屏蔽通过选用导体壳来屏蔽高频电磁场。磁场屏蔽通过采用高磁导率材料来屏蔽恒定磁场和缓慢变化的交变磁场, 使磁场主要集中在屏蔽体内。

3.2 滤波

滤波是防止和抑制电磁干扰的一项重要措施。滤波器可以显著减小传导干扰的电平, 因为干扰频谱成分不等于有用信号的频率, 滤波器对这些与有用信号频率不同的成分有良好的抑制能力, 从而起到其他干扰抑制难以起到的作用。因此, 采用滤波网络无论是抑制干扰源, 还是增强接收设备抗干扰能力, 都是有效的措施。用感容和阻容去耦网络能把电源盒电路隔开, 消除电路间的耦合, 并避免干扰信号进入电路。

3.3 接地

接地措施主要有两个目的:一是使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位, 保证电路系统能稳定工作。二是防止外界电磁场的干扰。机壳接地可使因静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放。另外, 电路的屏蔽体如果能选择合适的接地, 也可以获得良好的屏蔽效果。

3.4 隔离

所谓隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来, 这一点对监控设备来说非常重要, 通过隔离为监控设备提供稳定可靠的电源。

4 结语