電力供應(yīng)中的電磁干擾及其對(duì)生活的影響

隨著科技進(jìn)步和工業(yè)化水平的提高，各種電子設(shè)備、高壓傳輸線和復(fù)雜的電力系統(tǒng)已普遍存在于居民生活和工業(yè)生產(chǎn)中，在電力廣泛應(yīng)用的同時(shí)，電磁干擾（EMI）問(wèn)題也日益突出。電磁干擾不僅影響了電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和安全，還對(duì)居民的日常生活和社會(huì)的正常運(yùn)行產(chǎn)生了不利影響。電磁干擾來(lái)源于各種自然和人為的電磁源，在電力系統(tǒng)中，高壓設(shè)備和大規(guī)模的電力傳輸常常會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁場(chǎng)，從而對(duì)周圍的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，影響設(shè)備的正常運(yùn)作，嚴(yán)重情況下還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞。在此背景下，深入分析電力供應(yīng)中的電磁干擾及其對(duì)生活的影響具有現(xiàn)實(shí)意義。因此，本研究旨在深入探討電磁干擾在電力供應(yīng)中的表現(xiàn)形式、影響機(jī)制及其對(duì)日常生活的實(shí)際影響以及應(yīng)對(duì)策略，從而增強(qiáng)公眾對(duì)于電磁干擾問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和應(yīng)對(duì)能力。

一、電磁干擾的定義與分類

  電磁干擾（EMI）是干擾電纜信號(hào)并降低信號(hào)完好性的電子噪音，由電磁輻射發(fā)生源如馬達(dá)和機(jī)器產(chǎn)生。電磁干擾按其特性與成因可分為兩大類：導(dǎo)入干擾與輻射干擾，其中，導(dǎo)入干擾源自電力線、信號(hào)線等傳導(dǎo)路徑，其典型表現(xiàn)為電氣快速瞬變脈沖與電壓暫降。電氣快速瞬變脈沖常見于工業(yè)環(huán)境，其特點(diǎn)為高頻、大幅度電壓與電流峰值，瞬時(shí)沖擊可致使電子設(shè)備硬件損壞或數(shù)據(jù)丟失；電壓暫降則表現(xiàn)為電源電壓短時(shí)間內(nèi)的顯著下降，常因大功率設(shè)備啟動(dòng)或停機(jī)引起，嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)系統(tǒng)停機(jī)問(wèn)題。針對(duì)導(dǎo)入干擾，應(yīng)實(shí)施屏蔽和接地措施，以提高線路防護(hù)效果。屏蔽能有效隔離外來(lái)電磁波的干擾，良好的接地則有助于迅速引導(dǎo)干擾電流流向地面，減輕設(shè)備受損風(fēng)險(xiǎn)；使用浪涌保護(hù)器則可以在短時(shí)間內(nèi)承受高電壓，保護(hù)后續(xù)設(shè)備不受損害。輻射干擾的產(chǎn)生則不依賴于物理連接，其傳播途徑為電磁波形式在空間中散布。無(wú)線電頻率干擾是輻射干擾中的一種，頻繁出現(xiàn)在使用無(wú)線通信技術(shù)的環(huán)境中，易與其他設(shè)備的操作頻率產(chǎn)生沖突，引發(fā)功能失調(diào)或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。對(duì)于此類干擾，應(yīng)采用電磁兼容性設(shè)計(jì)、調(diào)整工作頻率以避開干擾頻段，并使用屏蔽材料包覆設(shè)備，從而限制電磁波的無(wú)序散布。

二、電磁干擾對(duì)電力供應(yīng)的影響

（一）對(duì)電力設(shè)備的損害

在電力系統(tǒng)中，變壓器、繼電器和電容器等關(guān)鍵組件均依賴精確的電壓和電流來(lái)保證其正常運(yùn)行，然而，當(dāng)電磁干擾誘發(fā)的浪涌電流注入這些設(shè)備時(shí)，會(huì)迅速超過(guò)設(shè)備的電氣耐受極限，致使絕緣材料破壞、電氣接點(diǎn)熔融、電路板損壞。同時(shí)，電磁脈沖（EMP）也會(huì)對(duì)電力設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p害。電磁脈沖是一種短暫而強(qiáng)烈的電磁釋放，能迅速穿透大部分未經(jīng)屏蔽的電氣設(shè)備外殼對(duì)內(nèi)部電子元件如半導(dǎo)體、微處理器及其他敏感電路產(chǎn)生災(zāi)難性的破壞，從而造成廣泛的供電中斷和長(zhǎng)期的系統(tǒng)修復(fù)問(wèn)題。

對(duì)于浪涌電流引起的問(wèn)題，需要使用高性能的浪涌保護(hù)裝置（SPD），這些裝置能在浪涌到來(lái)時(shí)迅速將過(guò)高的電壓和電流引向地線，從而保護(hù)電路不受損害。例如，可在數(shù)據(jù)中心或通信基站等關(guān)鍵設(shè)施中安裝高性能SPD以避免由于浪涌電流引起的設(shè)備損壞和數(shù)據(jù)丟失；同時(shí)，為了適應(yīng)不同的工作環(huán)境和電氣系統(tǒng)的需求，還應(yīng)選擇合適類型的SPD（如GDT, MOV, TVS等），以達(dá)到全面防護(hù)的效果。

對(duì)抗電磁脈沖則需優(yōu)化設(shè)備的屏蔽和地面接地系統(tǒng)，有效的電磁屏蔽能夠阻止EMP對(duì)電子設(shè)備的直接侵害，而優(yōu)化的接地系統(tǒng)則包括設(shè)計(jì)低阻抗的接地路徑，從而在發(fā)生電磁脈沖時(shí)能快速安全地排放積累的電磁能量至地面，降低EMP對(duì)電子設(shè)備的直接沖擊。綜合而言，電磁干擾對(duì)電力設(shè)備造成的損害不可忽視，通過(guò)實(shí)施先進(jìn)的防護(hù)技術(shù)和提升設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，可有效地降低這些干擾對(duì)電力供應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的威脅。

（二）對(duì)電力質(zhì)量的影響

電磁干擾對(duì)電力質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在頻率波動(dòng)和諧波污染兩方面。頻率波動(dòng)是指電網(wǎng)頻率由于外界干擾而發(fā)生的不穩(wěn)定變動(dòng)，這種變動(dòng)會(huì)引發(fā)電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制裝置的誤操作，如保護(hù)裝置錯(cuò)誤地切斷電流，導(dǎo)致局部甚至廣泛的電力中斷；同時(shí)，頻率波動(dòng)還會(huì)導(dǎo)致電機(jī)等基于同步運(yùn)行的電力設(shè)備性能下降，從而影響生產(chǎn)線的正常運(yùn)作。在處理這一問(wèn)題時(shí)，需對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的頻率監(jiān)控，并設(shè)置合適的頻率偏差閾值，一旦頻率波動(dòng)超出允許范圍，迅速采取控制措施以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性。關(guān)于諧波污染，在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，大量使用的非線性電子設(shè)備如變頻器、整流器等都會(huì)在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生高階諧波。這些諧波不僅會(huì)扭曲電壓和電流的波形，還會(huì)增加電力系統(tǒng)的熱損耗，損傷電力設(shè)備。要應(yīng)對(duì)諧波污染，首先需要使用高效的諧波濾波器來(lái)凈化電網(wǎng)中的電力，減少諧波的影響；其次，優(yōu)化電力設(shè)備的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)其對(duì)諧波的抵抗能力，并實(shí)施嚴(yán)格的電力質(zhì)量監(jiān)測(cè)和管理策略，及時(shí)識(shí)別和處理諧波問(wèn)題，以便采取有效的監(jiān)控、控制和改善措施，提高電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和電力質(zhì)量。

三、電磁干擾對(duì)日常生活的影響

（一）家庭電器的故障與誤動(dòng)作

電磁干擾在日常生活中對(duì)家庭電器造成的故障與誤動(dòng)作是一項(xiàng)嚴(yán)重的問(wèn)題，集中表現(xiàn)在智能家居系統(tǒng)和高精度電子設(shè)備上。智能家居系統(tǒng)功能的發(fā)揮依賴無(wú)線通信技術(shù)對(duì)家電進(jìn)行遠(yuǎn)程控制與自動(dòng)化管理。電磁干擾對(duì)這些系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在信號(hào)傳輸過(guò)程中，信號(hào)在傳輸途中遭受干擾導(dǎo)致命令不達(dá)，響應(yīng)延遲或錯(cuò)誤執(zhí)行。這一問(wèn)題的發(fā)生不僅降低了系統(tǒng)的可靠性，還會(huì)影響居住者的正常生活。為防止這種狀況，需要優(yōu)化信號(hào)編碼方式，增強(qiáng)信號(hào)傳輸?shù)娜哂喽群湾e(cuò)誤校正能力，從而有效減少電磁干擾對(duì)智能家居系統(tǒng)的不良影響，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與家居安全。另一方面，現(xiàn)代家庭中普遍使用的高精度電子設(shè)備——微波爐、電視以及各類充電設(shè)備也極易受到電磁干擾的影響，具體表現(xiàn)為設(shè)備顯示異常、重啟或停止工作，給用戶帶來(lái)不便。對(duì)此，可采用優(yōu)質(zhì)的屏蔽材料，設(shè)計(jì)合理的電路布局以及使用效能高的電磁干擾濾波器，保護(hù)設(shè)備免受電磁干擾；同時(shí)，設(shè)備制造商應(yīng)嚴(yán)格遵守電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，從源頭上減少設(shè)備的電磁敏感性，從而增強(qiáng)家用電器在電磁復(fù)雜環(huán)境中的穩(wěn)健性。

（二）通信設(shè)備的干擾

無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)依賴空中電磁波傳播信號(hào)，電磁干擾在此環(huán)境中的存在會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量。電磁干擾源如廣播發(fā)射站、雷達(dá)設(shè)施以及其他無(wú)線設(shè)備的信號(hào)會(huì)與通信網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)頻率重疊，造成信號(hào)混疊和互相干擾，這種干擾直接導(dǎo)致了通信質(zhì)量下降，表現(xiàn)為通話中斷、數(shù)據(jù)傳輸速率降低以及信號(hào)丟失等。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)者需采用頻譜擴(kuò)展和頻率跳變技術(shù)，這些技術(shù)能夠增強(qiáng)信號(hào)對(duì)干擾的抵抗力，提高通信的穩(wěn)定和可靠。在有線通信系統(tǒng)中，電磁干擾源包括高壓電力線和其他大型電氣設(shè)備的運(yùn)作，這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場(chǎng)，進(jìn)而影響通過(guò)相鄰電纜的通信信號(hào)，表現(xiàn)為信號(hào)衰減、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤和傳輸延遲等現(xiàn)象。針對(duì)這類干擾，需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入高質(zhì)量的電纜屏蔽技術(shù)和優(yōu)化的信號(hào)調(diào)制方法。電纜屏蔽可以有效減少外部電磁波的干擾，而高效的信號(hào)調(diào)制則能提高信號(hào)的傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)的整體抗干擾性。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)定期進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)和監(jiān)控，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在的干擾問(wèn)題，從而保障通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)作，滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)通信技術(shù)日益增長(zhǎng)的依賴和需求。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上，電磁干擾不僅對(duì)電力設(shè)備的正常運(yùn)行構(gòu)成威脅，降低設(shè)備效能和縮短其使用壽命，同時(shí)還嚴(yán)重影響了電力質(zhì)量，進(jìn)而對(duì)居民的日常生活質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。針對(duì)電磁干擾帶來(lái)的諸多問(wèn)題，本文提出應(yīng)加強(qiáng)電力設(shè)備和系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)、發(fā)展和應(yīng)用高效的電磁干擾檢測(cè)與防護(hù)技術(shù)以及提高公眾對(duì)電磁干擾問(wèn)題的認(rèn)知和理解。通過(guò)綜合運(yùn)用這些科技與管理策略不僅能夠有效抵御電磁干擾的負(fù)面影響，還能夠促進(jìn)電力系統(tǒng)的健康發(fā)展，確保社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的順暢進(jìn)行。

文章來(lái)源：  《河南經(jīng)濟(jì)報(bào)》   http://xwlcp.cn/w/qt/34236.html