俞 洋 谢加兵

上海振华重工(集团)股份有限公司长兴分公司

1 引言

在岸边集装箱起重机(以下简称岸桥)电气系统中，所用的电缆类别繁多，且型号和用途的差异较大，如通讯电缆、控制电缆、动力电缆、还有高压电缆等。其中通讯电缆和动力电缆多为屏蔽电缆，屏蔽作为电磁兼容控制的一种重要手段，可以有效地抑制电磁干扰。屏蔽层接地后，使干扰电流经屏蔽层短路入地，从而对电缆传输信号起到屏蔽作用[1]。但在施工过程中会因屏蔽电缆接线方式的错误而影响抑制电磁干扰的效果，从而造成岸桥电控系统的故障。基于目前岸桥的多种电控系统，采用正确的屏蔽接线方式来抑制和减少电磁干扰至关重要。

2 电磁干扰的产生及危害

2.1电磁干扰产生的主要原因

电磁干扰产生的原因很多，与自身有关或与外界有关，岸桥电气系统产生电磁干扰的主要原因有以下几方面。一是岸桥电气系统采用交流变频技术，而变频器在整流和逆变的过程中会产生大功率谐波，会对其他电器设备或电气系统产生强电磁干扰；二是岸桥大功率电机的频繁启停(起升机构电机、小车机构电机、俯仰机构电机、大车机构电机)会导致线路中出现大电流的冲击[2]，造成电路系统的电磁干扰；三是岸桥布线时未对通讯电缆、控制电缆、动力电缆分开布线，没有区分各类电缆的传输特性，混合布线造成不同电缆之间出现相互干扰。

2.2 电磁干扰造成的危害

在岸桥电气系统中，电磁干扰会造成电控系统紊乱使得程序不能正常运行，出现指令错误或延时等现象，造成岸桥故障，影响岸桥的正常运转，从而降低了岸桥的作业效率，同时也存在一定的安全隐患。

3 岸桥屏蔽电缆的原理及作用

3.1 屏蔽的原理

屏蔽布线系统源于欧洲，它是在普通非屏蔽布线系统的外面加上金属屏蔽层，利用金属屏蔽层的反射、吸收及趋肤效应防止电磁干扰及电磁辐射。屏蔽系统综合利用了双绞线的平衡原理及屏蔽层的屏蔽作用，因而具有非常好的电磁兼容(EMC)特性，使用范围非常广泛。

3.2 屏蔽电缆的作用

岸桥通讯电缆中屏蔽层的主要作用是屏蔽外来的电磁干扰，保证信号传输的完整性。电磁干扰(EMI)主要来自低频干扰，如岸桥的变压器、各机构马达、投光灯等大功率设备或元件在通电运行的过程中产生的电磁干扰，传输电缆与电力电缆之间通电后相互感应而产生的耦合干扰，以及岸桥上其他电源线路产生的漏电现象等。通常情况下，选择带有编织层的屏蔽通讯电缆是抵抗电磁干扰的有效手段。

岸桥动力电缆中屏蔽层的主要作用是将电缆内部产生的磁场屏蔽在电缆内部，同时动力电缆的屏蔽还可以起到接地保护的作用。因为动力电缆通过的电流比较大,大电流的周围又会产生磁场，为了不让这些电磁干扰影响电气系统及电气元件的正常运行，所以在动力电缆加屏蔽层接地来把这种电磁场屏蔽在电缆内部。岸桥动力电缆中的屏蔽也可以起到一定的接地保护作用，如果动力电缆绝缘层及电缆线芯发生破损，泄漏出来的故障电流可以通过动力电缆的屏蔽层流入接地网，起到安全保护的作用。

4 岸桥屏蔽电缆的接线方式

屏蔽电缆接线的常见方式是接地，但不同的接地方式会起到不同的效果，使用何种接地方式，取决于电控系统、电缆长度、传输信号的频率，以及电路对电磁干扰的敏感度。

4.1 通讯屏蔽电缆的接法

目前岸桥的所有通讯电缆都要求增加屏蔽层软管，且软管的两端要求可靠接地，通过接地端头将金属软管和接地排连接。控制屏端的接地点用接地线一般为绿色或黄绿色连接，在软管螺旋口用螺丝紧固接地线，另一端压接在接地铜牌上，确保可靠接地。电气设备一端的接地线可以就近与接地螺母、电缆托架或电缆槽的固定螺丝连接，确保软管两端接地。通讯电缆软管的应用能够更好地隔离外界电磁干扰，给通讯电缆增加了双层屏蔽保护。

通讯电缆的屏蔽一般情况下只在一端接地，另一端的屏蔽线应悬空，且该接地点必须在控制屏侧。选择屏蔽电缆一端接地，另一端悬空，是因为通讯电缆传输的一般为低频信号，当信号线传输距离比较远的时候，由于两端的接地电阻不同或PEN线有电流，可能会导致两个接地点电位不同，此时如果两端接地，屏蔽层就有电流形成，对信号形成干扰。

在开剥电缆屏蔽层时，应在接近屏蔽接地点处进行。如控制屏内部配备了屏蔽排，在屏蔽排处剥开一段屏蔽电缆绝缘层，用屏蔽夹或钢扎带将电缆的屏蔽层可靠地压在屏蔽排上(见图1)。电缆屏蔽层在压装时要分步均匀，电缆护套开剥处离屏蔽排边缘不宜超过5 mm。在接线端子附近，将电缆的屏蔽层切断，电缆开剥处使用胶带做好绝缘保护。

1.电缆 2.屏蔽线 3.屏蔽排 4.绝缘保护的位置图1 通讯电缆屏蔽接地

屏蔽电缆在过渡的中间接线箱接线时，屏蔽线应直接在接线端子上对接，不允许任何形式的间接接地或故障接地。接在端子上的屏蔽线需要用套管封闭起来，压装专用铜接头，清除掉屏蔽层所有毛刺，防止屏蔽层意外故障接地。

在岸桥采用西门子电控系统时，对于数字量设备，如起升电机脉冲编码器、俯仰电机脉冲编码器、小车电机脉冲编码器、大车电机脉冲编码器，还有三大机构卷筒位移编码器的屏蔽层均要求两端可靠接地，这在西门子的技术手册中已有明确要求。编码器端的屏蔽电缆在剥线时，要完整地将电缆屏蔽层从电缆剥出，然后将分散的屏蔽层进行扭合，再选用专用铜接头压接到编码器的接地端子，屏蔽线需要用套管封闭起来，防止屏蔽线与电源或信号线意外接触短路。

4.2 岸桥动力屏蔽电缆的接法

岸桥上的动力屏蔽电缆是指连接交流驱动器和各主要机构变频电机带有屏蔽线的动力电缆，主要包含起升动力电机、俯仰动力电机、小车动力电机，岸桥变频动力电缆屏蔽层要求在电机和驱动柜两端接地。

岸桥动力屏蔽电缆在驱动柜内接线时，在屏蔽排处剥开一段电缆绝缘层，用屏蔽夹或钢扎带将电缆的屏蔽层紧密地压在屏蔽排上，电缆护套开剥处离屏蔽排边缘不宜超过5 mm，电缆开剥口用胶带做好绝缘保护。安装时屏蔽夹的半圆开口要与电缆直径匹配，确保半圆开口能够全部包裹电缆屏蔽层，从而确保屏蔽层与屏蔽排可靠接触。

岸桥动力屏蔽电缆在电机端采用电缆槽进线方式时，将动力屏蔽电缆剥去一小段，长度控制在4～5 cm，电缆开剥口使用胶带做好绝缘保护。固定电缆时，用金属钢扎带把屏蔽层紧固压靠在电缆槽的扎线条上，确保屏蔽层要电缆扎线条可靠接触，电缆之间要保持5～8 mm间距(见图2)。

1.电缆 2.屏蔽线 3.屏蔽排 4.绝缘保护的位置图2 动力电缆屏蔽在电缆槽内接地

当电缆直接通过填料函进入电机时，在电机端的屏蔽电缆一般都采用屏蔽金属填料函接线，在接线时要将动力电缆的屏蔽层向夹紧件回拨成伞状，屏蔽层在填料函螺帽内均匀分布，确保屏蔽层与夹紧件可靠压紧后再旋紧填料函螺帽。

5 结语

岸桥电控系统抗干扰抑制和研究是一个比较复杂的过程，文章仅通过对岸桥屏蔽电缆采用正确接线方式来抑制和减少电磁干扰。随着技术的发展，在岸桥抗干扰的设计过程中，采用更加优质的抗干扰材料以及更佳的布线工艺方案，在安装的过程中对各个施工环节进行严格要求，都可以有效地抑制和减少电磁干扰，从而更大程度地提升岸桥运行的稳定性。