摘要：科学技术的发展带动了船舶行业的发展，大量电气设备应用于船舶中，在提高船舶自动化的同时，产生了一定的电磁干扰。基于此，文章从船舶电磁干扰的产生原因及不利影响入手，介绍了屏蔽、滤波与接地三种电磁干扰抑制策略，并给出了电气接地的开展策略，船厂需要提高对电缆接地的重视，合理选择接地方式及电缆种类，并合理选择电缆的安装位置，保障电气接地抑制电磁干扰作用的发挥。
关键词：船舶；电磁干扰；电气接地
随着科学技术的发展，船舶自动化程度越来越高，越来越多的先进自动化设备和通信设备被应用到船上组成自动化网络，实现船舶的自动监控和自动运行。但是，随着船舶自动化程度的提高，电气设备间的电磁干扰问题也日益严重．电磁干扰给船舶的运营安全带来很大的隐患。如何在复杂的电磁环境中保证电气设备的可靠性能。从而将设备和系统的功能在电磁环境中能够如设计之初，不降低功能或失灵。进一步讲。就是降低其他的设备或系统内部对它产生电磁干扰。
一、电磁干扰产生原因及危害
电磁干扰(ElectromagneticInterference。简称EMI)是指任何可能引起设备、传输通道或系统性能的下降或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。所有电气和电子设备工作时都会有间歇或连续性电压、电流变化，有时变化速率还相当快。就会导致在不同频率内或一个频带间产生电磁能量，而相应的电路则会将这种能量发射到周围的环境中。这就是产生电磁干扰的根本原因。随着电力电子设备的大量应用。现在电磁干扰问题已经成为继水污染、空气污染、噪声污染、环境污染之后的第五公害，称之为电磁污染。受到电磁干扰，雷达显示器、传真、电视等显示系统，会变得模糊并出现差错；自动控制系统可能出现失控、误控或误动作，使控制系统的可靠性和有效性降低，并危及安全：金属之间因电磁感应电压而产生电火花或飞弧，引燃该处易燃气体导致易燃物燃烧或者爆炸：更为严重的是电磁干扰可导致人体中枢神经系统机能障碍和植物神经功能紊乱、眼睛损伤、诱发癌症或免疫缺陷性疾病等。
二、电磁干扰的抑制方法
1.船载设备电磁干扰的抑制方法。（1）屏蔽。将显示屏及合格的焊接完毕的PCB线路板用铜或铝等低阻材料或磁性材料包围起来，以隔绝内外的相互干扰。对显示器至主机端的通信数据电缆线进行磁环屏蔽以减少对通信电路的影响，并且在前盖与机箱闭合处增加电磁导电密封圈，使设备前盖与机箱充分闭合，如同一个密封的保护罩。（2）滤波器。内部干扰中，电源产生的噪声占有很大的比例。因此滤波器的使用必不可少，一是在船舶气象仪的220 V电源入端加装滤波器，二是在显示屏背景光所用的电源上同时加装滤波器。（3）隔离。在整个系统中含有模拟与数字、外部设备与本设备数据通信的情况，因此要在各电路环节进行光电耦合隔离，以阻止电路产生环形电流引起的干扰。
2.船舶外部电磁干扰的抑制方法。（1）船舶的技术规范要求由船舶外部通往各系统舱室的开口要达到最小程度。如各舱室门之类大的开口，需要有电磁兼容性密封垫。连续焊接焊缝用在船的上层建筑作战系统舱室的结构中。所有电缆屏蔽层和其他贯穿舱壁的物体均应在与船壳的贯穿处接地，从而将感应电压及外壳电流减少到不会干扰甲板下方设备的低水平。（2）接地。地线在船舶上要分清分细，一般包括屏蔽接地线及机壳接地线、信号接地线、大电流设备的功率地线、交流电源地线等，为避免各设备之间、各地线之间电磁干扰，要将地线分别接在船舶的不同接地极板上。（3）外部的屏蔽。设备所需的连接电缆和插头、插座的完善屏蔽同舱室的完善屏蔽同等重要。美国无线电公司研制了一种具有相当于标准海军电缆芯线的电缆，这种电缆由起屏蔽作用的聚酯薄膜离开的2个编织层包裹。后来，为减轻电缆重量，又推广了一种屏蔽效果相同的单层编织电缆。
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三、船舶电气接地分析
1.提高对电缆接地的重视。虽然大部分船舶制造企业认识到电磁干扰抑制的重要性，并在制造过程中应用屏蔽技术以及滤波技术，但是船舶电气设备仍旧存在电磁兼容性问题，需要船厂在船舶施工期间应用接地技术，从多方面抑制船舶电磁干扰。通常情况下，施工人员在将电缆接入电气设备之后，会将电缆的屏蔽层剥离，使一部分导体处于裸露状态，如果这一部分导体与设备箱体进行接触，很容易使箱体带电，从而引发触电事故，还会导致电磁干扰的出现。因此，船厂需要提高对电缆接地的重视，将接入电气设备的电缆进行接地。就目前船舶电气系统来说，所有工作电压大于50V的电气设备及电缆，都需要进行保护接地，并严格控制接地导体的截面积，保障接地的规范性及标准性。
2.合理选择接地方式。通常来说，钢质船舶电气设备与电缆的接地主要包括保护接地、屏蔽接地以及工作接地这三种接地方式。施工人员需要根据船舶的实际状况及接地需求，选择合理的接地方式，保障船舶电气接地的有效性。首先，保护接地，保护接地可以有效保障工作人员的人身安全，避免电磁干扰及火花放电。在钢质船舶中，除了双重绝缘或者工作电压低于50V的电气设备，所有船舶电气设备及电缆都需要采取保护接地措施，从整体上保障电气设备的稳定运行。然后，工作接地，通过上述分析可知，屏蔽抑制方式需要满足两种条件，但是从实践角度而言，这种条件仅可以在实验室中满足，船舶实际运行过程难以做到。因此，在实际船舶电磁干扰抑制中，技术人员需要将工作接地和屏蔽抑制方式配合应用，通过屏蔽接地方式的应用，提高电磁干扰信号的屏蔽效果。具体而言，技术人员需要将电缆的屏蔽层接地，将屏蔽层的外侧电荷传输到大地中，消除屏蔽体的外侧电场，营造良好的信号传输环境。就目前的船舶运行现状而言，不同的电气设备与电缆，需要采用不同的接地方式。就单层屏蔽电缆而言，技术人员需要采取单端接地方式，将靠近电源的一侧接地，避免电位差的形成，从而实现电磁干扰电流的有效控制，该接地方式主要应用于低频电路中；就两个以上的屏蔽层电缆而言，技术人员需要将外层两端接地，避免电感性干扰源的产生，并将内层一端接地，避免电容性干扰源导致电磁干扰，该接地方式主要应用于高频电路中；就空余的电缆多余芯线，技术人员需要将其两端接地，当电磁场感应进入到多余芯线时，可以呈现出短路状态，有效避免了电磁干扰的产生。
3.合理选择电缆种类。鉴于电磁干扰的不利影响，船厂在进行电缆安装时需要将其划分为特殊工艺，合理选择电缆的种类，并严格按照标准规范进行电缆的敷设，尽最大限度降低电磁干扰的负面影响。首先，电缆的选型，在电缆接地设计阶段，设计人员不仅要考虑电力系统的需求，还需要考虑电缆的抗电磁干扰能力，选择裸铜导线等导电材料制成的屏蔽层，从而降低交变电磁场对指定区域的穿透，以此降低电磁干扰。
4.合理安装电气设备。为了充分发挥出电缆接地的电磁干扰抑制作用，船厂需要合理安装电气设备，保障收发高频信号设备的独立性，避免高频信号设备对低频电路产生电磁干扰。某一船厂将单边带电的鞭状天线设置于船舶主机遥控设备的正前方，该该船舶航行的过程中，单边带电通话开启之后，主机遥控设备就会显示超速并立即停车，将鞭状天线转移位置之后，不再出现上述故障。由此可以看出，在船舶电磁干扰抑制中，电气设备的安装部位会产生较大的影响。因此，船厂需要在有限的空间内合理设置电气设备的位置，如果设备安装难以避免电磁干扰，则需要辅助电缆接地或者滤波技术等抑制措施。
船舶的电磁干扰问题是很多因素综合作用的结果，只有从多方面人手，采取多种手段进行抑制，才能确保设备的平稳运行。
参考文献：
[1]陈涛.现代舰船电磁干扰和电磁兼容[J].雷达与对抗,2014(2):12-17.
[2]康涛平.船舶气象仪电磁兼容性试验及分析[J].机械管理与开发,2014(6):37-38.
论文作者:吴江明
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：船舶论文; 电磁干扰论文; 电缆论文; 屏蔽论文; 电气设备论文; 抑制论文; 设备论文; 《电力设备》2019年第1期论文;