海上某采油平台内部和对船舶通讯主要使用高频对讲系统，产生的电磁干扰对电气及电子设备的影响较大，如没有针对性的治理措施可能会引起电气电子设备意外关停甚至损坏，严重时会影响正常生产。该平台电气专业对该问题进行了专项攻关，利用屏蔽原理对该问题进行解决，效果良好。在成本节约，解决思路等方面具有一定的借鉴意义。
项目名称
海上某采油平台高频信号对电气设备干扰的治理
问题现象
海上某采油平台自投产初期在日常巡检中，经常发现电伴热配电盘的大量开关漏电保护器跳闸，造成现场电伴热大面积失电。由于海上冬季温度很低，该平台是稠油油田，原油凝固点较高，电伴热系统失电后如不能及时发现并恢复，将造成现场管线冻堵，严重影响平台的冬季安全生产。
原因分析
4.1海上某采油平台电伴热配电盘简介：
海上平台冬季保温最常见的手段是在生产流程管线和容器外部敷设电伴热带，每路电伴热带由一个支路开关控制。所有的支路开关都统一安装在开关间的电伴热盘上。由于实际应用中电伴热带经常容易故障损坏后接地，因此每个支路开关上有配有漏电保护器。
漏电保护器主要由四部分组成：检测元件、中间放大环节、操作执行机构以及试验装置。检测元件主要是零序互感器，为一个独立的闭合回路，用于检测漏电电流。当被保护电器与线路发生漏电或有人触电时，就会产生一个漏电电流，检测元件检测到漏电电流后，经过放大环节放大后推动执行机构使开关自动跳闸切断电源，从而漏电保护的目的。电伴热盘支路开关常用的漏电保护器额定动作电流为不超过30 mA，动作时间小于0.1s。
由于冬季环境温度低，电伴热开关跳闸后如不能及时发现处理，很可能导致流程管线冻堵，严重影响正常生产，因此电伴热盘开关通常都裸露安装在电伴热盘面上，以便于观察。
4.2、电磁干扰导致电伴热盘开关跳闸的原因：
电磁波是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。在传播过程中，如果遇到闭合的导电回路，则会在导电回路中产生电流。漏电保护器的外壳是非金属绝缘材料，无电磁屏蔽能力，检测元件又是一个闭合回路的零序电流互感器，电磁波穿过互感器产生感应电流，导致漏电保护器认为存在漏电电流从而推动开关自动跳闸，这就是电伴热开关跳闸的直接原因。
为进一步确认干扰源来自对讲机，平台人员决定对对讲机产生的电磁干扰进行“量化”测试。由于没有专门测量电磁干扰强度的仪器，考虑到电磁场与电的关系，决定使用钳形电流表测试使用对讲机时产生的感应电流，通过测量感应电流来“量化”电磁干扰强度。
测试发现，当对讲机发出信号时，对讲机在电流表附近，产生的感应电流能达到30A以上，即便对讲机在电流表较远的位置，感应电流也能达到5A以上。而当对讲机接收信号时，感应电流基本为0。由此可以判定，对讲机在发射信号时的电磁信号较强，使漏电保护器中的检测元件产生了较大的感应电流，强度超过了漏电保护器的动作电流值，从而导致漏电保护器动作使电伴热开关跳闸。
对设备干扰的治理
5.1、高频电磁屏蔽技术的原理：
设有一厚度为f的无限大金属板，将空间分为两部分，若电磁波自左向右传播至板的右表面，一部分电磁波向左反射；另一部分电磁波射入金属内部，经过厚度f后，由于金属对电磁波的吸收，场强减弱；到达右界面的电磁波，又有一部分反射回金属向左传播，另一部分衍射穿过右界面。 因此，电磁波经过金属板时，通过反射和吸收，场强逐渐减弱。实际上，上述金属板内的电磁波反射、吸收过程会在金属板两个界面之间往复多次直到耗尽。
电磁波在金属内的损耗表现为涡流损耗。涡流的密度随进入金属深度的增加而减小，且随电磁波的频率不同而变，频率越高损耗就越大。实际上，板厚f并不需要很厚，经计算：当频率>l MHz时，用0.5 mm厚的任一金属做屏蔽物就可以使场强减弱至1/100;当频率>10 MHz时，用0.1 mm的铜箔制成的屏蔽物，可以使场强减弱至1/100；当频率>100 MHz时，在绝缘材料上镀铜或银即可达到要求。
根据法拉第电磁感应定律：“闭合回路产生的感应电动势等于穿过该回路的磁通量的变化率。感应电流所产生的磁通要阻止原来磁通的变化，即感应电流产生的磁通方向与原来磁通的方向相反”。在金属板上产生的感应电动势为金属板短路而产生的涡流，此涡流产生的反向磁场将抵消穿过金属板的原磁场，高频磁场同时增强了金属板旁的磁场，使磁力线在金属板旁绕行而过。这就是感应涡流产生的反磁场对原磁场的排斥作用，也就是涡流损耗。
至于向右衍射出金属板的电磁波的多少，则取决于屏蔽体的孔隙与电磁波波长的关系。孔隙直径小于电磁波波长的1/4时，则电磁波基本不能透过金属板。
海上某采油平台使用的对讲机型号为GP338，波段为U段，频率为403——470MHz。
由公式 c(光速m/s)=频率（Hz)×波长（m）
可知，频率越高，波长越短。以频率为470MHz计算，对讲机电磁波最短波长为0.638米。当波长远大于屏蔽体孔隙时，渗透进的电磁波强度会非常弱，从而达到屏蔽效果。所以即使不用全封闭的金属板，选用合适目数的金属网同样可以实现对电磁干扰的屏蔽。
5.2、通过实验验证金属网对高频电磁干扰的屏蔽效果：
考虑到现场巡检需检查电伴热盘开关的实际情况，决定采用金属网状结构制作屏蔽体。平台存有两种规格金属网，原用于制造滤器滤网和地漏滤网，10目的金属网孔隙为0.01米，40目的孔隙为0.001米，而电磁波波长≥0.638米，理论上可以有效屏蔽高频电磁干扰，但必须通过实验验证。
分别用10目和40目两种规格金属网覆盖到电伴热配电盘上测试，由结果可以看出，10目的金属网有一定程度的防干扰作用，但效果不稳定；40目的金属网可以有效屏蔽干扰信号。由实验可知，40目金属网能有效屏蔽电磁干扰，且透光性良好，可以满足日常巡检对电伴热配电盘上的开关的检查要求。
结束语
海上平台使用高频对讲机非常普遍，它也是在紧急事件发生时通知其他人员采取应急措施的最快速的通讯工具。设备制造商往往会忽视这种高频电磁干扰对设备的影响；而平台技术人员在处理设备故障时，往往习惯性的先考虑设备本身或流程上是否存在问题，很少能想到是电磁干扰导致的。
该海上采油平台为治理高频信号电磁干扰提供了一个简单易行、经济的解决方法，作为一个典型案例具有很强的借鉴意义。提醒技术人员在以后平台建造时应充分考虑电磁波对电气、电子设备的干扰影响；在电气、电子设备设计时加强防电磁干扰的设计，提升电气电子设备的稳定性；在类似故障发生时也可大大节约不必要的处理时间，提供工作效率。
参考文献：
汝强，胡社军，胡显奇，等.电磁屏蔽理论及屏蔽材料的制备[J].包装工程.2004,25（5）：21-49
张建军、宋书善.电磁干扰的途径和抑制技术[J].济南交通高等专科学校学报，1998（6），Vol.6 No.2:25-29
