【阿里巴巴冶金】

引 言

井下无线通讯是现代化煤炭生产中的首要环节之一，特殊是近年来随着煤炭生产技能的不断发展和生产管理程度的不断进步，对信息技能以及井下无线通讯提出了越来越高的请求，智能化、宽带化、综合化已成为井下无线通讯发展的必由之路。但是，电磁干扰是井下无线通讯突出的制约因素，尤其我国煤炭生产重要是采纳长壁式采掘方法，这就带来了井下电磁环境的繁杂性、多变性。

2 电磁干扰的形成

井下无线通讯的电磁干扰噪声重要可分为两大类，即：自然噪声和工业噪声。自然噪声包含：天电噪声、大气噪声和宇宙噪声，重要包含雷电、大气的热辐射和来自宇宙的射电辐射等。工业噪声是指工业部门所使用的各类电器装置及装备运行时所发生的电磁噪声。因为，这些装置及装备只要用电运行，就会发生电流或电压的突变，也就成为噪声的产生源。这类噪声进入了运行中的通讯体系就变成烈?扰噪声。电磁干扰噪声对通讯体系的传布道路重要有两种，一种是电磁波辐射，另一种是沿金属导体传导。矿井里的重要干扰源是工业噪声，重要包含电力电缆、变压器、可控硅装置和电火花等。在大中型矿井中，电力电缆线路不但很长，而且分支很多。

(1) 电力电缆的电磁干扰

电力电缆的电磁干扰可以分为三类，即：脉冲的、周期性的和起伏的。按频谱的情势，可将干扰分为离散频谱和持续频谱两类。电力网中电压不是严峻维持恒定，其振幅缭绕着平均振幅不断地高下波动，而频率也在必定范畴内变革。供电网中电压的大变革产生在大动力装备接入的时刻，但供电电压波动的频谱是窄带的，而且在必定的光阴间隔内供电电压的频谱可以觉得是离散的。电力网的另外一个最首要的特性就是电压变革时，高次分量的频谱极其丰厚。而且变压器由于其铁芯磁化曲线的非线性，也使之成为非线性装备，因此输送到变压器的各种频率的振荡(电力网电压的谐波)就形成了一个各组合分量的无限级数。由于某些高次分量的电平急剧增加，组合频率就和某些谐波的频率雷同。起始振荡的整个谐波形成组合，但其重要部分是1、3、5、7次谐波。

电力电缆形成干扰的机理是由于电缆的漏磁场引起的感应辐射造成的。虽然电缆在任一截面上、任一时刻的电流之和总是等于零，但是由于电缆芯线间有必定的距离，由各芯线建立起来的电场和磁场，并未在电缆内完整抵消，因而渗透至电缆周围空间。在三相电力体系中，任一时刻电缆一根芯线中的电流，其大小等于另外二根芯线中的电流之和，而电流方向正好相反，因而三相体系可用双线体系来等效。这种线路的电场和磁场强度，可用下列表现：

磁场程度切向分量

磁场程度径向分量

电场只有轴向分量

式中：I——线路中的电流，α——线间距离的一半，γ——由线路中心点到察看点间的距离，μ——空间导磁系数，ω——电流的角频率。

脉冲干扰和起伏干扰都属于具有持续频谱的干扰。脉冲干扰形成于电力网中产生换接(即交换电流从正值变成负值的瞬间)的时候。换接脉冲干扰的继续光阴在0.1～1ms的范畴内波动。在变换操作不正确、不快捷的时候，就会呈现各种不同继续光阴的脉冲群，所以换接脉冲干扰可以觉得是单独的和互不相关的。

(2) 接触网的电磁干扰

另一种强盛的工业干扰源就是矿井中电力机车的接触网。接触网的电磁干扰除了具有电力电缆的电磁干扰的所有特征外，还具有随机性脉冲的特征。接触网发生的脉冲干扰是一些振幅和继续光阴都带有随机性的、经常反复的大脉冲群。接触网的地线是电力机车的轨道钢轨，由于钢轨直接接触巷道的岩石，所以有宏大的杂散电流流散到周围的岩层中，这些电流的交变分量就形成烈?扰。和起因于换接的脉冲干扰相反，由接触网所发生的脉冲干扰，不能觉得是单独的和互不相关的。受电弓与滑接馈电线间、电机车直流电机的电刷与整流子之间、车轮与轨道间、在轨道的接合处以及挂钩之间都会发生大批的电火花。火花特殊大的处所是在采区装车点，因为在装车点钢轨常常被煤所填平，加之车轮与钢轨之间的辗压，发生大批的煤末，而这些煤末就是形成火花的要害因素之一。这些电火花干扰的频谱相当宽，而这些干扰的电平与频谱取决于电火花的能量，即电机车的电压等级、负载电流大小、接触网敷设状态等。

3 电磁干扰的实测

近两年，先后对三个大型矿井的井下电磁干扰进行了实地测试，这三个矿井的大致情形是：西曲矿：年产300万吨，井下机车500V，矿车载重量5吨，井型为平峒；马兰矿：年产400万吨，井下机车500V，矿车载重量5吨，井型为竖井；西铭矿：年产400万吨，井下机车250V，矿车载重量3吨(上程度)，井型为平峒。采纳Protek3200场强测试仪进行测试。测试地位为，西曲矿：中央变电所、南北联络巷；马兰矿：中央变电所、一号卸载坑；西铭矿：上程度井口、纵深1700m、4000m、8000m共四处。测试方法为：窄带调频N-MF，步距25kHz。

4 结论

不同矿VHF电磁干扰电平散布规律是不同的。这重要取决于干扰源的多少、强度及巷道部署情势，具体包含：电机车台数、功率、电力机车的接触网与受电弓状况，钢轨敷设情形，变压器台数、容量，是否有可控硅整流装置，晋升机的拖动装置，上下压电力电缆的长度等。同一个矿在20～168 MHz的频率范畴内，不同测量点的VHF电磁干扰电平散布规律基础是雷同的。所以说一个矿，在同一个程度上的综合VHF电磁干扰散布规律只有一种，它不随地点而显明变革。

20～120MHz频段内：电磁干扰的频谱功率密度最大；低干扰电平的频点最少。

148～152MHz频段内：电磁干扰的频谱功率密度较小；低干扰电平的频点稍多。

164～168MHz频段内：电磁干扰的频谱功率密度显明降落，与上二个频段相比，为最小；低干扰电平的频率，显明增添，尤其在165.5MHz以上明显增多。三个不同频段的散布规律有差别，这重要是多种干扰源频谱叠加的成果。

对于我国的绝大多数矿井来说，由于运行在煤炭生产的各个环节中的用电装备型号杂、数量多，而且因开采方法抉择的井下金属导体、管线的敷设范畴广、布局繁，加上井下巷道壁和采掘环境岩石壁的繁杂性，仅用数学的方式是盘算不出准确的数据来，唯有采用现场测量的方式才是可行的。