ПЕРЕЧЕНЬ КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРСОВ

для тестирования студентов специальности 140201.65

“Высоковольтные электроэнергетика и электротехника”

по дисциплине “Электромагнитная совместимость в электроэнергетике”

Утвержден

1. Что понимается под электромагнитной совместимостью электротехнических средств?

Электромагнитной совместимостью электротехнических средств является способность этих средств функционировать совместно и одновременно с другими техническими средствами в условиях возможного влияния непреднамеренных электромагнитных помех, не оказывая при этом недопустимых воздействий на другие технические средства.

2. Назвать основные направления реализацции электромагнитной совместимости в электроэнергетике.

Обеспечение нормальной работы разнородного электрооборудования возможно только при условии комплексного решения основных проблем ЭМС,основными из которых являются: снижение уровня электромагнитных полей,излучаемых нефункциональными источниками электромагнитных шумов; экранирование элементов электроустановок,восприимчивых к внешним электромагнитным воздействиям; совершенствование схем заземления и зануления элементов электроустановок и систем; обеспечение требуемового качества электроэнергии, а также изучение механизмов влияния электромагнитных излучений на биологические объекты,определение предельно допустимых уровней излучений и способы защиты от них.

3. Назвать источники электромагнитных шумов и помех, воздействующих на объекты электроэнергетики.

Основными источниками электромагнитных шумов являются [1]:

1) линии электропередачи (ЛЭП) и высоковольтное оборудование электрических станции и подстанций;

2) заземляющие устройства электрических станций и подстанций при стекании с них токов короткого замыкания и токов молний;

3) низковольтное оборудование электрических станции и подстанции;

4) разряд молнии;

5) электростатические разряды;

6) средства связи, теле- и радиопередающие устройства;

7) cистемы зажигания двигателей внутреннего сгорания, контактная сеть электротранспорта, щеточно–контактный аппарат вращающихся электрических машин и т. п..

4. Назвать второстепенные источники шумов и дать их краткую характеристику?

В то же время существует группа источников электромагнитных шумов низкого уровня, не представляющих непосредственной опасности для электрооборудования, но в ряде случаев вызывающих отказы или ложную работу средств автоматики и измерений.

Такими второстепенными источниками шумов являются гальванические пары, пьезоэлектрические смещения зарядов в изоляционных материалах и изделиях (трибоэлектрический эффект) и вибрация проводников в магнитном поле.

Гальваническая пара представляет собой контактное соединение, образованное двумя различными (разнородными) металлами. В слаботочной сигнальной цепи при наличии водяных паров и загрязнения в месте соединения металлов возникает электрохимический элемент, ЭДС которого зависит от места расположения металлов, образующих контактное соединение, в гальваническом ряду. Металлы, занимающие места в начале ряда, образуют анод гальванической пары, а металлы в конце ряда – катод.

Пьезоэлектрическое смещение зарядов, под которым понимается накапливание электрических зарядов на диэлектрических элементах многослойных изоляционных изделий и конструкций при их изгибе, может представлять опасность для информационных кабелей. Такой заряд действует как источник напряжения шумов, находящийся внутри кабеля. Для снижения этого эффекта следует избегать резких изгибов кабеля и принимать меры, препятствующие его перемещению.

Перемещение (вибрация ) проводников даже в постоянном магнитном поле вызывает возникновение в нем ЭДС взаимоиндукции. Паразитные магнитные поля, имеющиеся практически в любой точке пространства, при наличии вибрации проводников приводят к возникновению индуцированной ЭДС, что нарушает работу измерительных устройств и устройств автоматики.

5. Что называется помехоустойчивостью?

Под помехоустойчивостью понимается способность технических средств противостоять внешним и внутренним электромагнитным помехам, реализуемая за счет выбранной структуры полезного сигнала и принципа построения рецептора. Под рецептором понимается любое техническое устройство, проводные коммуникации, реагирующие как на полезный сигнал, так и на помеху.

6. Что называется помехозащищенностью?

Помехозащищенностью называется способность рецептора противостоять внутренним и внешним электромагнитным помехам, реализуемая за счет схемоконструкторских способов, не изменяющих выбранную структуру полезного сигнала и принцип построения рецептора.

7. Что называется электромагнитным шумом и электромагнитной помехой?

Электромагнитными помехами (ЭМП) являются электрические, магнитные или электромагнитные процессы, создаваемые любыми, в том числе природными, источниками энергии в пространстве или проводящей среде, которые нежелательно влияют или могут влиять на полезный сигнал или электрическую энергию при их передаче, приёме или преобразовании к заданному виду. Другими словами, под помехами понимаются нежелательные или недопустимые эффекты от воздействия шумов. Шум, в свою очередь, можно определить как любой электромагнитный процесс в электрической цепи, отличный от полезного сигнала или основной гармоники электрического тока, передаваемых от источника электроэнергии к потребителю или приемнику.

8. Что называется естественными помехами ?

Наиболее распространенными естественными шумами являются мощный электромагнитный импульс и импульсные напряжения на заземленных элементах электроустановок, сопровождающие разряд молнии. К естественным электромагнитным шумам (ЭМШ) также относятся атмосферные, космические шумы и электростатические разряды.

9. Что называется индуктивными помехами?

Индуктивными называются шумы, распространяющиеся в виде электромагнитных полей в непроводящей среде.

10. Что называется кондуктивными помехами?

Кондуктивные шумы представляют собой токи в проводящих элементах и конструкциях, а также в земле.

11. Что называется шумами и помехами нефункциональных источников?

Для нефункциональных источников создаваемые ими электромагнитные шумы представляют собой побочные эффекты, сопровождающие работу того или иного оборудования. К нефункциональным источникам шумов относятся все проводные коммуникации, создающие электромагнитные поля, коммутационные устройства, импульсные источники питания аппаратуры и т.п.

12. Что называется шумами и помехами функциональных источников?

Функциональными источниками шумов являются такие технические средства, для которых сами шумы являются полезными сигналами. Такими источниками являются передающие устройства радиосвязи и аппаратура, предназначенная для передачи информации по цепям питания.

13. Электромагнитная обстановка на энергетических предприятиях.

Одной из основных сложностей внедрения на объектах электронной, особенно цифровой аппаратуры, является необходимость обеспечения координации ее ЭМС с достаточно жесткой электромагнитной обстановкой (ЭМО).

Под ЭМО понимается совокупность электрических, магнитных и электромагнитных полей, а также токов и напряжений шумов и сигналов, которые влияют или могут влиять на функционирование технических средств, размещенных в рассматриваемой области пространства.

14. Характеристики электромагнитной обстановки на энергообъектах.

Основными характеристиками ЭМО на энергетических объектах являются:

1) потенциалы на элементах заземляющих устройств (ЗУ) при стекании с них токов короткого замыкания и токов молний;

2) наводки (токи и напряжения) на сигнальные цепи и цепи питания при грозовых разрядах;

3) импульсные токи и напряжения в первичных и вторичных цепях при коммутации силового электрооборудования;

4) магнитная индукция и напряженности импульсных магнитных и элек-трических полей, сопутствующих коммутации силового электрообору-дования;

5) высокочастотные токи и напряжения во вторичных цепях при коммутации электрооборудования малой мощности (контакторы, реле, щеточно-контактный аппарат вращающихся электрических машин и т.п.);

6) напряженности и магнитная индукция высокочастотных, соответственно электрических и магнитных полей, сопутствующих коммутации электрооборудования малой мощности;

7) магнитная индукция и напряженности магнитных и электрических по-лей промышленной частоты при штатных и аварийных режимах работы силового электрооборудования;

8) провалы, прерывания и выбросы напряжения при коммутации мощных потребителей;

9) магнитная индукция и напряженности высокочастотных магнитных и электрических полей, создаваемых мощными полупроводниковыми выпрямителями, конверторами, антенными устройствами радиопередатчиков;

10) уровни электростатических разрядов.

15. Определение электромагнитной обстановки на энергообъектах.

Под энергообъектом понимается совокупность электроустановок, зданий и сооружений, функционально связанных друг с другом и ограниченных территориально.

Определение ЭМО в заданной области пространства осуществляется в три этапа:

• сбор исходных данных для проектируемых объектов;

• определение реальной ЭМО на эксплуатируемых или реконструируемых объектах;

• сравнение полученных значений характеристик ЭМО с допустимыми уровнями.

Для определения реальной электромагнитной обстановки на существую-щих энергообъектах выполняются непосредственные измерения уровня элек-тромагнитных шумов, моделируются наиболее опасные виды воздействий (короткие замыкания, удары молнии в молниеприемник и коммутации в первичных цепях) с последующим пересчетом полученных результатов к реальным воздействиям.

16. Рассказать о мерах по улучшению электромагнитной обстановки.

Если отдельные характеристики ЭМО превышают допустимые для размещенной на реальном объекте электроэнергетики аппаратуры, выполняется комплекс защитных мероприятий. В зависимости от результатов обследования в состав комплекса могут входить:

1) оптимизация заземляющих устройств (восстановление поврежденных и прокладка недостающих заземляющих электродов, установка дополнительных вертикальных заземлителей для устройств грозозащиты, разрядников и нелинейных ограничителей перенапряжения, приведение систем заземления и выравнивания потенциалов в зданиях и помещениях в соответствие с современными требованиями (ГОСТ Р 50571.18-2000, ГОСТ Р 50571.19-2000, ГОСТ Р 50571.20-2000, ГОСТ Р 50571.21-2000, ГОСТ Р 50571.22-2000), обеспечение растекания тока молнии на безопасном расстоянии от мест расположения аппаратуры, разделение заземляющих проводников для информационной техники и устройств, способных нести значительные помехи);

2) обеспечение правильной прокладки вторичных цепей по условию ЭМС (раздельная прокладка информационных и силовых линий, применение одно- или двухстороннего заземления экранов кабеля, применение информационных линий с высокой степенью добротности (коаксиальный кабель), прокладка трасс кабелей в обход областей с высокими уровнями электромагнитных полей, использование оптической развязки);

3) оптимизация систем питания (разделение цепей заземления и зануления, установка стабилизаторов, разделительных трансформаторов и устройств резервирования питания, использование вторичных источников питания, обладающих повышенной помехоустойчивостью, организация защищенной подсети для устройств автоматики, защиты и связи);

4) установка устройств защиты от перенапряжений (рис. 2) (устройства, выполненные на основе силовых полупроводниковых элементов, обладающих нелинейной вольтамперной характеристикой (ВАХ));

17. Экранирование. мой

Экранирование является конструкторским средством ослабления помехонесущего поля в пределах определенного пространства, предназначенным для повышения помехозащищенности в целях обеспечения ЭМС технических средств и систем.

18. Основные характеристики экранирования

Действие электромагнитного экрана характеризуется коэффициентами экранирования и реакции экрана и общей эффективностью экранирования.

Коэффициент экранирования представляет собой отношение напряженности электрического или магнитного поля в заданной точке защищаемого пространства при наличии экрана к напряженности электрического или магнитного поля в той же области пространства при отсутствии экрана:

; . (3.1)

Коэффициентом реакции экрана называется отношение напряженности отраженных электрического или магнитного поля в рассматриваемой точке пространства при наличии экрана к напряженности электрического или магнитного поля в той же области пространства при отсутствии экрана:

; . (3.2)

На практике действие экрана оценивают эффективностью экранирования S:

. (3.3)

19. Что называется экранированием? мой

Конструкции, при помощи которых достигается уменьшение уровня мешающих полей, называются экранами. Экраны обычно представляют собой сплошные или плетеные оболочки из магнитного или немагнитного электропроводящего материала, внутри которых размещаются как информационные или силовые линии, так и отдельные элементы, узлы и блоки аппаратуры, а в некоторых случаях и целые электроустановки, являющиеся источниками или рецепторами электромагнитных шумов и помех.

20. Экранирование электрического поля.

Механизм влияния помехонесущего поля на объекты электроэнергетики определяется соотношением расстояния r от источника помех до рецептора и длины излучаемой волны . На расстоянии , называемом ближней зоной, поле еще не сформировалось в плоскую волну и представляет собой преимущественно поле магнитной индукции Н, если в источнике помех проходит большой ток при относительно малом напряжении, или поле электрической индукции Е, если в источнике генерируется незначительный ток при относительно высоком напряжении. Термин «преимущественно» означает, что в зависимости от вида источника помех в ближней зоне преобладает одна из составляющих индукции.

В большинстве электронных и значительной части электротехнических устройств распространение помех происходит посредством электрической индукции. Преимущественное влияние электрических полей на элементы электроустановок имеет место и в том случае, если рассматриваемые элементы нечувствительны к магнитной составляющей или если она много меньше электрической за счет свойств источника или соответствующей поляризации электромагнитного поля помех.

Действие электромагнитного помехонесущего поля на рецептор, расположенный в ближней зоне источника помех, проявляется в форме эквивалентной емкостной связи между источником помех и рецептором. В упрощенном виде такая связь может быть представлена тремя сосредоточенными емкостями (рис. 3.): емкостью между источником помехонесущего поля (проводник 1) и «землей» С_1з, емкостью между рецептором (проводник 2) и «землей» С_2з и паразитной емкостью между источником поля и рецептором С₁₂.

Если между первым проводником и «землей» присутствует разность потенциалов , то вследствие электрической индукции на рецепторе формируется электрический заряд, обусловливающий возникновение напряжения шумов на элементах электрической цепи.