Презентация "Электромагнитная обстановка" по физике – проект, доклад

Электромагнитная обстановка на объектах электроэнергетики

Лекция 1-2 Тихонов Д.В. Кафедра ЭСС

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБСТАНОВКИ И СТЕПЕНИ ЖЕСТКОСТИ ИСПЫТАНИЙ ОБЪЕКТОВ НА ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Чтобы исключить или уменьшить опасность воздействия электромагнитных возмущений на устройства автоматических и автоматизированных систем технологического управления электроэнергетическими объектами, производят испытания на устойчивость к воздействию помех различного вида и устанавливают уровни помехоустойчивости этих устройств.

Выбор устройств при проектировании автоматических и автоматизированных систем технологического управления электротехническими объектами осуществляют с учетом электромагнитной обстановки в местах установки устройств.

При испытаниях технических средств (ТС) на помехоустойчивость применяют критерии качества функционирования, указанные в таблице.

Уровень электромагнитных помех в условиях эксплуатации и уровень восприимчивости ТС в общем случае являются случайными величинами с распределениями интегральной вероятности, условно показанных на рис.

Рис. Соотношения между вероятностью помех (кривая 1) и восприимчивостью к помехам (кривые 2 и 3). Р - вероятность, Uп - амплитуда помехи, Uв - уровень восприимчивости к помехам

Вероятность Р амплитуд помех (кривая 1) подчиняется некоторому закону. При большом числе влияющих факторов закон распределения, как правило, является нормальным.

Восприимчивость ТС к помехам можно также характеризовать некоторыми вероятностными кривыми (например, кривые 2 и 3). В идеальном случае кривые 1 и 3 не должны иметь общего заметного диапазона значений U, где уровень восприимчивости ниже уровня помех.

Такая ситуация означает абсолютную ЭМС рассматриваемого устройства. По мере сближения кривых вероятности амплитуд помех (кривая 1) и помеховосприимчивость (например, кривая 2) с достижением общего диапазона значений U ЭМС становится все хуже.

В соответствии со сказанным устанавливаются нормированные уровни испытательных величин, которые, с одной стороны должны быть не менее расчетного уровня допустимых помех и, с другой стороны, меньше уровня восприимчивости конкретного устройства.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБСТАНОВКИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Электромагнитная обстановка окружающей среды представляет собой многовариантную систему с широким разбросом параметров, количества, вида и интенсивности проявляющихся в данном месте электромагнитных воздействий.

Экономически нецелесообразно выполнять любое устройство или автоматическую и автоматизированную систему технологического управления электроэнергетическими объектами абсолютно стойкими к самым жестким электромагнитным воздействиям.

Поэтому требуется классификация электромагнитных условий окружающей среды по видам и уровням воздействия, в соответствии с которой можно сформулировать требования, предъявляемые к различным устройствам в отношении электромагнитной совместимости.

Электромагнитную обстановку принято характеризовать как легкую (класс 1), средней жесткости (класс 2), жесткую (класс 3) и крайне жесткую (класс 4). В соответствии с электромагнитной обстановкой устанавливают степени жесткости испытаний технических средств на электромагнитную совместимость и группа их исполнения.

Класс 1. Легкая электромагнитная обстановка: • осуществлены оптимизированные и скоординированные мероприятия по подавлению помех, защите от перенапряжений во всех цепях; • электропитание отдельных элементов устройства резервировано, силовые и сигнальные цепи выполнены раздельно; • выполнение заземлений, прокладка кабелей, экранирование произведено в соответствии с требованиями электромагнитной совместимости; • климатические условия контролируются и приняты специальные меры по предотвращению разрядов статического электричества.

Класс 2. Электромагнитная обстановка средней жесткости: • цепи питания и управления частично оборудованы помехозащитными устройствами и устройствами для защиты от перенапряжений; • отсутствуют силовые выключатели, устройства для отключения конденсаторов, катушек индуктивностей; • электропитание устройств осуществляется от сетевых стабилизаторов; • имеется тщательно выполненное заземляющее устройство; • токовые контуры разделены гальванически; • предусмотрено регулирование влажности воздуха, материалы, способные электризоваться трением, отсутствуют; • применение радиопереговорных устройств, передатчиков, запрещено. Эта обстановка типична для диспетчерских помещений индустриальных предприятий, электростанций и подстанций.

Класс 3. Жесткая электромагнитная обстановка: • защита от перенапряжений в силовых цепях и цепях управления не предусмотрена; • повторного зажигания дуги в коммутационных аппаратах не происходит; • имеется контур заземления; • провода электропитания, управления и коммутационных цепей недостаточно разделены; • кабели линий передачи данных, сигнализации, управления разделены; • относительная влажность воздуха поддерживается в определенных пределах, нет материалов, электризуемых трением; • использование переносных радиопереговорных устройств ограничено (установлены ограничения приближения к приборам на определенное расстояние). Эта обстановка характерна для индустриальных цехов, электростанций, релейных помещений подстанций.

Класс 4. Крайне жесткая электромагнитная обстановка: • защита в цепях управления и силовых контурах от перенапряжений отсутствует; • имеются коммутационные устройства, в аппаратах которых возможно повторное зажигание дуги; • существует неопределенность в выполнении заземляющего устройства; • нет пространственного разделения проводов электропитания, управления и коммутационных цепей; • управление и сигнализация осуществляются по общим кабелям; • допустимы любая влажность воздуха и наличие электризуемых трением материалов; • возможно неограниченное использование переносных переговорных устройств;

• в непосредственной близости могут находиться мощные радиопередатчики; • вблизи могут находиться дуговые технологические устройства (электропечи, сварочные машины и т.п.). Типичными для этого класса являются территории вблизи промышленных предприятий, электростанций, ОРУ среднего и высокого напряжений, где не предусматриваются специальные меры по обеспечению электромагнитной совместимости.

ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ

Устройства автоматических и автоматизированных систем технологического управления электротехническими объектами проходят испытания на устойчивость к воздействиям электромагнитных помех в соответствии с базовым нормативно-техническим документом в области электромагнитной совместимости: ГОСТ 29280-92 «Испытания на помехоустойчивость. Общие положения». В этом документе рассматриваются практически все виды испытаний. По отдельным видам испытаний (в более подробном изложении) выпущены серии ГОСТ Р 51317.4 …

В настоящее время в России вводятся в действие новые отечественные стандарты, включающие также методы испытаний (более 50 стандартов), гармонизированные с международными стандартами и европейскими нормами, регламентирующими объем современных требований к техническим средствам по обеспечению ЭМС.

Перечень основных видов электромагнитных помех со стандартизированными параметрами, применяемых при испытаниях ТС на помехоустойчивость, установленных международными стандартами ЭМС серии МЭК 61000-4, включает в настоящее время 17 электромагнитных воздействий.

Таблица. Перечень основных видов электромагнитных помех и стандартов по испытаниям на помехоустойчивость

Продолжение таблицы

Анализ этой таблицы показывает, что номенклатура стандартизированных электромагнитных воздействий, устанавливаемых стандартами МЭК серии 61000-4, в целом, соответствует номенклатуре видов электромагнитных помех на электрических станциях и подстанциях.

В таблице приведены рекомендации по выбору портов ТС, подлежащих воздействию помех при проведении испытаний на помехоустойчивость.

Рекомендации по выбору портов ТС, подлежащих воздействию помех при проведении испытаний на помехоустойчивость

П — подлежит воздействию, за исключением специальных случаев; H — не подлежит воздействию, за исключением специальных случаев; М — подлежит воздействию при определенных обстоятельствах; НП — не подлежит воздействию.

НОРМИРОВАННЫЕ И ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЕ УРОВНИ ПОМЕХ НА ОБЪЕКТАХ ЭНЕРГЕТИКИ

В условиях эксплуатации электротехническое оборудование подвергается электромагнитным воздействиям различного происхождения

Уровни воздействующих помех можно регулировать различными техническими мероприятиями. К таким мероприятиям относятся выбор режима работы (например, ограничение токов КЗ, регулирование напряжения, частоты, алгоритма оперативных переключений и т.д.), обеспечение молниезащиты, заземление, экранирование, прокладка электрических коммуникаций, уравнивание и выравнивание потенциалов, использование защитных устройств, ограничивающих перенапряжения (например, разрядников, ограничителей перенапряжений, варисторов, ограничительных диодов, комбинированных устройств), фильтров, использование строительных конструкций в качестве экранов, рациональное размещение оборудования и многое другое.

Задачей обеспечения электромагнитной совместимости является согласование испытательных уровней и уровней воздействий ТС. Для того чтобы реализовать это согласование, могут потребоваться дополнительные технические мероприятия для облегчения электромагнитной обстановки в местах расположения ТС или на сетевых, сигнальных, информационных или иных электрических их входах.

Так как электромагнитная обстановка на объектах электроэнергетики является сложной и трудно поддается расчетам, то во многих случаях ее определяют экспериментально. Для этого необходимо разрабатывать специальные методики и устройства.

Рассмотрим основные виды и параметры электромагнитных воздействий на технические средства электрической части атомных станций.

Принято разделять воздействия (или электромагнитные помехи) на кондуктивные (распространяющиеся по проводам), полевые и обусловленные качеством электроэнергии сети электропитания.

Нормированные и зафиксированные значения кондуктивных электромагнитных помех на объектах энергетики

Нормированные и зафиксированные значения наибольших полевых электромагнитных помех

Нормированные и зафиксированные значения наибольших электромагнитных помех, обусловленных качеством электропитания

Сопоставление данных этих таблиц, позволяет сделать вывод о том, что ЭМС на объектах энергетики во многих случаях не обеспечивается.