陈瑜
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
中图分类号：U665 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）36-0052-02
Abstract： As the development of science and technology has led to the development of the ship industry， a large number of electrical equipment is used in ships， which improves the ship automation， and at the same time， there is a certain amount of electromagnetic interference. Based on this， the paper introduces three electromagnetic interference suppression strategies of shielding， filtering and grounding from the causes and adverse effects of ship electromagnetic interference， and gives the development strategy of electrical grounding. Shipyards need to pay more attention to cable grounding， make reasonable selection of grounding mode and cable type， and make reasonable selection of cable installation location， to ensure that the electrical grounding is to suppress electromagnetic interference.
Keywords： ship； electromagnetic interference； electrical grounding
船舶中应用到大量的自动化设备及通信设备，很容易产生电磁干扰，从而对电气设备的稳定运行产生影响。船舶制造企业及船厂需要提高对电磁干扰的重视，提升船舶电气设备的电磁兼容性，避免电气设备受到电磁干扰，保障船舶及工作人员的安全。因此，对于船舶电磁干扰抑制和电气接地的研究是很有必要的。
1 船舶电磁干扰分析
电磁干扰主要是指能够导致电气设备、电力系统性能降低或者对设备及人体造成损害的电磁现象。在船舶电气设备或者电子设备运行的过程中，不可避免地会出现间歇性或连续性电压与电流变化，使设备出现电磁能量，这种电磁能量可以由电路发射到外界环境中，从而引发电磁干扰。在电磁干扰的影响下，船舶的雷达显示器、传真显示器等显示系统，会出现模糊问题；船舶的自动控制系统会出现误动作；船舶的控制系统会出现控制偏差；船舶电气设备或者电子设备的金属会在电磁感应电压的作用下，出现电火花，从而引发火灾或者爆炸事故。当电磁干扰严重时，将会对人体中枢神经系统以及植物神经的正常功能造成危害，引发相应的疾病。
由此可以看出，电磁干扰对船舶及传播工作人员的危害十分严重，船舶电气设备及电子系统需要具备较强的电磁干扰抵抗能力，确保电气设备及电子设备可以在恶劣的电磁环境中稳定运行，还不会对船舶的工作人员及其他系统产生电磁波辐射。也就是说，电气设备及电子设备需要具备一定的电磁兼容，为了确保船舶设备的电磁兼容满足相关要求，船舶制造企业及船厂需要在设备中应用合理的电磁干扰抑制手段，保障船舶的稳定运行。
2 船舶电磁干扰抑制策略
按照传输路径进行划分，船舶电磁干扰可以划分为辐射干扰以及传导干扰这两种类型。不同设备中存在不同的干扰形式，需要船厂采用相应的抑制策略，保障电气设备的稳定运行。常用的电磁干扰抑制手段包括以下三个方面：（1）屏蔽抑制电磁干扰。屏蔽抑制方式主要用于抑制辐射干扰，该技术主要通过屏蔽体的而应用，实现干扰信号的阻隔或者衰减。在屏蔽抑制方式应用过程中，技术人员需要注意以下两点：第一，确保屏蔽体表面可以连续导电；第二，导体不可以直接穿透屏蔽体。只有满足上述两个条件，才可以保障电磁波的有效吸收与反射，实现电磁干扰的衰减。在船舶电磁干扰抑制中，屏蔽抑制方式主要应用于电磁干扰较为严重的动力电气设备中。需要注意的是，技术人员在进行电缆敷设时，选用将电子保护线路的电缆和电力电缆进行分开敷设，避免不同电缆出现交联电气干扰；在进行信号发射装置的电缆敷设时，需要选用双芯对绞屏蔽电缆，避免控制信号受到外界信号的电磁干扰。（2）滤波抑制电磁干扰。滤波抑制方式主要用于抑制传导干扰，滤波能够在保障有用频率信号通过的同时，阻挡电磁干扰频率信号。一般来说，船舶电气设备的电源频率是50Hz，滤波主要通过减少工频干扰的方式，提升电气设备的信号传递频率，实现电气设备的稳定运行。基于滤波抑制电磁干扰的原理，技术人员需要在船舶中应用电磁干扰滤波器，该设备可以有效阻挡干扰信号，通常安装于设备信号接口位置。传导干扰主要划分为共模及差模这两种，滤波器可以通过电容通过高频、隔绝低频的特征，将高频电磁干扰信号传输到地线中，实现共模干扰的抑制；或者将交流相线中的一相的干扰信号传输到另一相中，实现差模干扰的抑制。与此同时，技术人员还可以在需要滤波的电缆上应用干扰抑制铁氧体，将干扰信号转变为热量。（3）接地抑制电磁干扰。接地主要是指电力系统中选择某一个点和接地面间连接导电通路，能够有效提升电气设备的电磁兼容性。通常情况下，主要通过工作接地与保护接地方式实现船舶电磁干扰。首先，工作接地，是指利用接地将船舶电路系统中的电路具备同一个公共参考零电位，确保电路可以稳定运行，还可以将屏蔽层及屏蔽体进行有效接地，实现电磁干扰的有效抑制；然后，保护接地，是指将电气设备的机壳接地，一旦机壳带点，保护装置会自动切换电源，保障工作人员的人身安全，避免触电事故的出现。与此同时，保护接地方式能够避免外界磁场产生干扰，将机壳上积累的电荷传输到大地，避免电荷形成高压导致火花放电事故[2]。
3 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，通过上文分析可知，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。然后，电缆的敷设，施工人员需要在敷设过程中注意以下几点：a.将高压电缆与低压电缆进行分开敷设，分别敷设于相应的电缆托架上；b.如果电缆带有屏蔽信号，施工人员可以将信号电缆与电力电缆、照明电缆进行同束敷设，如果电缆不带有屏蔽信号，施工人员需要将信号电缆与电力电缆、照明电缆进行分开敷设，并将距离控制在50mm以上；c. 将本质安全电缆和非本质安全电缆分开敷设，如果两者敷设于同一个电缆托架上，需要将距离控制在50mm以上。（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[3]。
4 结束语
综上所述，电磁干扰会对船舶电气设备产生不利影响，严重时将会危害到工作人员的人身安全。通过本文的分析可知，船厂需要认识到电磁干扰的危害，选择合理的方式抑制电磁干扰，在电气设备的信号接口部位安装滤波器，并将电缆的屏蔽层接地，实现有效电磁干扰抑制，保障船舶的安全稳定运行，促进我国船舶行业的可持续发展。希望本文的分析可以为相关研究提供理论参考。
参考文献：
[1]黄朝静，谢根，赵天翔，等.船舶电气设备接地问题的分析和预防[J].科技风，2018（28）：189+192.
[2]陈瑞.船舶电力系统长电缆电磁干扰传输特性[J].机电设备，2017，34（03）：13-17+21.
[3]公倩.船舶电力系统传导干扰预测研究[D].哈尔滨工程大学，2012.
