Измерительное оборудование и аппаратура
Экранированная камера: помещение, обладающее свойствами экранирования для разделения внутренней электромагнитной обстановки от внешней. |
Безэховая камера: экранированная камера с поглощающим электромагнитные волны покрытием внутренних поверхностей. |
Т-камера: экранированная камера, представляющая собой отрезок волновода, в которой может быть возбуждена поперечная электромагнитная волна. |
Измерительная площадка: площадка, пригодная для измерения помех, излучаемых испытуемым устройством, параметров и характеристик ЭМС технического средства и отвечающая регламентированным требованиям. |
Измеритель помех: селективный микровольтметр, для которого регламентирована величина отношения синусоидального напряжения к спектральной плотности напряжения импульсов на входе, вызывающих одинаковое показание измерительного прибора, содержащий инерционные детекторы. |
Анализатор помех: измеритель помех, оборудованный устройством временной селекции. |
Имитируемая помеха: электромагнитная помеха с заданными значениями параметров, создаваемая с целью измерения или оценки помехоустойчивости. |
Имитатор помех: устройство, предназначенное для генерации и передачи в проводящую среду и (или) окружающее пространство имитируемых помех. |
2 Электромагнитная обстановка на объектах электроэнергетики
План лекции:
2.1 Источники электромагнитных воздействий
2.2. Статический преобразователь как источник гармоник
и другие источники гармоник
2.3 Влияние гармоник на системы электроснабжения
2.4 Вращающиеся машины
2.5 Статическое оборудование
2.6 Устройства релейной защиты в энергосистемах
2.7 Оборудование потребителей
2.8 Влияние гармоник на измерение мощности и энергии
2.1 Источники электромагнитных воздействий
На объектах электроэнергетики передатчиками электромагнитных воздействий, которые могут оказывать влияние на автоматические системы технологического управления электротехническими объектами являются:
Переходные процессы в цепях высокого напряжения при коммутациях силовыми выключателями и разъединителями;
Переходные процессы в цепях высокого напряжения при коротких замыканиях, срабатывании разрядников или ограничителей перенапряжений;
Электрические и магнитные поля промышленной частоты, создаваемые силовым оборудованием станций и подстанций;
Переходные процессы в заземляющих устройствах подстанций, обусловленные токами КЗ промышленной частоты и токами молний;
Быстрые переходные процессы при коммутациях в индуктивных цепях низкого напряжения;
Переходные процессы в цепях различных классов напряжения при ударах молнии непосредственно в объект или вблизи него;
Разряды статического электричества;
Электромагнитные возмущения в цепях оперативного тока.
В качестве примеров передатчиков электромагнитных воздействий можно также перечислить: автомобильные устройства зажигания, люминесцентные лампы, коллекторные электродвигатели, силовая электроника, сварочные аппараты, электроинструмент и т. д..
В особых ситуациях рассматриваются электромагнитные воздействия от ядерных взрывов; магнитное поле Земли при аномальных явлениях на поверхности Солнца.
Источники электромагнитных помех на электрических станциях и подстанциях изображены на рисунке 2.1.
К приемникам электромагнитных воздействий относятся теле и радиоприемники, силовые электроприемники, системы автоматизации, автомобильная микроэлектроника, управляющие приборы и регуляторы, средства релейной защиты и автоматики, устройства обработки информации и т. д.. Многие электрические устройства могут одновременно действовать как приемники так и как передатчики.
С учетом изложенного электрическое устройство считается совместимым, если оно в качестве передатчика является источником электромагнитных помех не выше допустимых, а в качестве приемника обладает допустимой нечувствительностью к посторонним влияниям, т.е. достаточной помехоустойчивостью и иммунитетом.
1 – удар молнии; 2 – переключения и короткие замыкания (КЗ) в сети высокого напряжения; 3 – переключения и КЗ в сети среднего напряжения (СН);. 4 - переключения и КЗ в сети низкого напряжения (НН); 5 – внешние источники радиочастотных излучений; 6 – внутренние источники радиочастотных излучений; 7 – разряды статического электричества; 8 – источники кондуктивных помех по цепям питания
Рисунок 2.1 - Источники электромагнитных воздействий на электрических станциях и подстанциях
В идеальной электроэнергетической системе (ЭЭС) энергия должна передаваться при номинальных значениях частоты и напряжения, не изменяющихся во времени. В реальных энергосистемах эти условия не выполняются вследствие того, что многие потребители электроэнергии имеют нелинейные характеристики нагрузки (вентильные преобразователи, силовая электронная преобразовательная техника, электродуговые сталеплавильные печи на металлургических заводах и предприятиях других отраслей промышленности).
Возросший интерес к этой проблеме связан с увеличением числа и единичной мощности нелинейных электронных устройств, используемых для управления силовыми установками и системами.
Отклонения форм кривых тока и напряжения от правильной синусоиды обычно представляют с помощью гармонических составляющих.
Гармоника определяется как значение сигнала с частотой, кратной фактической частоте сети, например основной частоте сигнала, производимого генератором. Следует различать гармоники в установившихся режимах, когда форма кривой не изменяется, и гармоники в переходных режимах, когда форма кривой существенно меняется от цикла к циклу.
Существенной характеристикой, определяющей форму кривой, является фазовый угол (угол сдвига) гармоники по отношению к гармонике основной частоты. Одни и те же гармоники от различных источников могут производить различный эффект в зависимости от их относительного положения.
Как и многие другие формы искажений, гармоники воздействуют на все виды электрического оборудования, находящегося на довольно большом расстоянии от места генерации гармоник.
Наиболее ясно ощущается влияние гармоник, возникающих в силовых цепях, на качество звука телефонной связи, снижающегося из-за наводимого силовыми гармониками гармонического шума. Однако существуют и другие, менее слышимые, но зачастую более опасные воздействия, выражающиеся в ложных срабатываниях ответственной управляющей и защитной аппаратуры, перегрузке силовых аппаратов и систем. Очень часто длительное существование искаженной кривой напряжения приводит к разрушению силовых конденсаторов. Кроме того, при неблагополучном состоянии электрической сети придется чаще ремонтировать или заменять выходящие из строя элементы. В этом случае применение даже элементарных мер защиты оборудования в виде фильтров, устанавливаемых у потребителя, приводит к существенному улучшению кривой напряжения.
Большое развитие получили технологии, основанные на использовании управляемых выпрямителей, что привело к увеличению уровня гармоник тока в сетях. Вместе с тем при разработке такого оборудования обычно предполагают, что напряжение в точке присоединения синусоидально. Это возможно лишь в случае, если энергетическая система, питающая оборудование, имеет малое гармоническое сопротивление. Следовательно, мелкие потребители, питающиеся от такой сети, подвергаются дополнительным опасностям, связанным с влиянием гармоник на управляющее оборудование, установленное в их сетях.
Энергоснабжающие организации обычно снимают с себя ответственность за причины возникновения гармоник, вводя стандарты или рекомендации по ограничению уровней гармонических составляющих в точках общего присоединения потребителей.
Однако определение допустимых уровней гармоник не является простой и однозначной задачей. Знания о токах гармоник различных источников недостаточны для того, чтобы установить пределы, в которых обеспечивалась бы электромагнитная совместимость оборудования в любой энергосистеме. Поэтому если знания о гармониках тока исходят в основном из физической сущности явления, то разработанные стандарты и рекомендации являются результатом анализа предшествующего практического опыта, используемого для того, чтобы избежать появления подобных проблем в будущем.
До тех пор пока не будет достигнуто достаточного понимания характера гармонических явлений в сложных системах, энергоснабжение будет оставаться под угрозой повышенной опасности и энергоснабжающие организации и потребители будут часто вынуждены принимать меры уже после аварий.