Инструкция КР+лекции_1231178

В рамках поставленной задачи устойчивость определяется спектром амплитудной плотности тока молнии. Поэтому в настоящее время для типовых испытаний в лабораториях, например, используется генератор, изображенный на рис. 4.38. При этом приняты импульсы тока 10/350 и 0,25/100 мкс, соответствующие току молнии при положительном заряде облака и повторному импульсу тока при отрицательном заряде. Генератор питает соответствующую полевую антенну, создающую магнитное поле, пропорциональное току. В это интенсивное поле могут быть помещены электронные приборы или системы. Так как в задачах защиты от молнии доминируют магнитные помехи, то, как правило, требуется доказать устойчивость только при воздействии магнитных полей.

Если устойчивость приборов и систем известна (как правило, для кондуктивных помех она гарантируется вторичной защитой входов, например, варисторами, ограничительными диодами или фильтрами, для полевых помех — установкой металлических кожухов), то требуются испытания

взаданных защитных зонах. Цель испытании установить:

•какие разрядники надо использовать для защиты проводов и вводов в зоны;

•обладают ли требуемым затуханием имеющиеся естественные фильтры, требуется ли улучшить экранирование, например, размещением решеток в отверстиях, окнах или, в крайних случаях, наклейкой металлической фольги.

Требования к соединениям в местах перехода от зоны к зоне. В соответствии с характеристиками электроприборов и при существующих нормах можно сформулировать следующие условия обеспечения электромагнитной совместимости. Рассмотрим рис. 4.39. Провода, идущие из зоны 0А, обтекаются током молнии или частью тока молнии, характеризующегося первым импульсом S1 10/350 мкс, повторным импульсом S2 0,25/100 мкс и постоянной составляющей длительностью 0,5 с. Это относится в основном к местам пересечения с зонами 0А и 1 и к заземлениям в этих точках.

Наличие проводников в зоне 1, идущих в последующие зоны, приводит к помехам в этих зонах, которые имеют меньшие значения, чем в зоне 0В. Индуцированные магнитным полем напряжения и обусловленные ими токи увеличивают остаточное магнитное поле в зоне 1. Эти помехи в первом приближении можно представить при разомкнутых контурах импульсами напряжения 1,2/50 мкс и при коротком замыкании контуров импульсами тока 8/20 мкс. Кондуктивные помехи в зонах, выше 1-й, можно характеризовать аналогично, с учетом того, что максимальные значения помех снижены по сравнению с помехами в зоне 1.

В зависимости от добротности экрана здания и пространственного экрана достижимо демпфирование магнитного поля на несколько десятков децибел при каждом переходе из зоны в зону. Аналогичное затухание может быть достигнуто и в проводах, проходящих через границы зон, однако при этом необходимо учитывать помехи, которые могут создать элементы, устанавливаемые на проводах, на границах зон.

В случае строительных конструкций, оснащенных электронным и радиотехническим оборудованием, не следует заниматься детальным анализом проникновения помех. Достаточно предположить, что экраны не имеют отверстий, они образованы сетками и смешанными системами уравнивания потенциалов, и при прямом ударе молнии в оборудование класса защиты 1 (см. МЭК-61024-1) имеют место типичные кондуктивные помехи (рис. 4.41). При этом предполагается, что 50 % тока молнии отводится системой заземления, а 50 % тока распределяется равномерно по зданию в зонах 0 и 1 и отводится к удаленным заземленным элементам по проводам и равномерно распределяется по ним (кабели электропитания, провода связи, металлические коммуникации).

Помехи, возникшие в зоне 0В и в находящихся в ней системах, рассчитываются по электрическому и магнитному полям молнии. Если не проводить точного анализа, то можно заменить помехи в каждом проводе импульсами напряжения 1,2/50 мкс (холостой ход) амплитудой 10 кВ и тока 8/20 мкс (короткое замыкание) амплитудой 5 кА.

Предполагается, что в зоне 1 каждый провод с активной и/или индуктивной связью с источниками помех, подвергается воздействию напряжением 1,2/50 мкс амплитудой 6 кВ (при коротком замыкании — импульсом тока 8/20 мкс амплитудой 3 кА). В остальных зонах воздействие ослаблено.

Разрядники на вводах проводов в зоны предназначены для того, чтобы помехи не превышали указанных на рис. 4.41 значений. Электрическая прочность изоляции проводов и приборов подразделяется на синфазную и противофазную.

Врамках данной работы заслуживает внимания публикация МЭК-61001-5, нормирующая испытания защитных устройств гибридным генератором. При этом прибор или система включаются по схеме, приведено на рис. 4.42. При холостом ходе имеет место импульс напряжения 1,2/50 мкс, при коротком замыкании — импульс тока 8/20 мкс. Отношение Umax/Imax называется внутренним сопротивлением генератора; оно равно 2 Ом.

Взависимости от класса испытаний, от класса окружающей среды к прибору или системе прикладываются ступенчато увеличиваемые (этот вопрос является дискуссионным) синфазные напряжения. Прикладываемое к электронным входам испытываемого прибора напряжение холостого хода составляет 500—4000 В. В особом классе окружающей среды оно меняется также от 500 В до 4 кВ, для входов электропитания — от 500 В до 6 кВ.

Прибор или система могут иметь гарантированную устойчивость или соответствующую импульсную электрическую прочность (например, при использовании световых каналов) или соответствующую импульсную токовую устойчивость (например, при использовании диодов, рассчитанных на большие токи). Так как входы прибора или системы имеют максимально допустимые напряжения (1,2/50 мкс) и токи (8/20 мкс), на вводах проводов в зоны должны быть включены разрядники, гарантирующие, что допустимые воздействия не будут превышены. Так как обусловленные молнией помехи в зонах 0В, 1 и выше, как уже отмечалось, могут быть воспроизведены гибридным генератором (см. рис. 4.42) при использовании разрядника, в указанных зонах может быть получено доказательство общей координации изоляции разрядника и прибора или системы (более подробное описание гибридного генератора можно найти в [27]).

В рамках зонной концепции защиты от перенапряжений применяемые разрядники создают гальванически связанные системы, аналогичные показанной на рис. 4.47. Поэтому уровень разрядников устанавливается таким, чтобы скоординировать их со следующими разрядниками, с защищаемым прибором или системой, причем разрядники, включенные в сети электропитания, должны отключать токи КЗ, протекающие через них.

Для защиты от внешних помех, возникающих за пределами зоны 1 (рис. 4.48), как правило, проверяется граница между защитной зоной 0А или 0В и 1 на соответствие дополнительным требованиям и устанавливается, что:

•экран между зонами 0А или 0В и 1 достаточно демпфирует дополнительные поля;

•разрядник на границе зоны 0А или 0В

и 1 ограничивает дополнительные кондуктивные помехи.

При необходимости создаются дополнительные защитные зоны, защищающие от помех названных источников.

От внутренних источников помех, например коммутационных в распределительных устройствах, в которых происходят коммутации, обусловленные технологическими процессами, или процессы отключения (например, срабатывания предохранителей), можно защититься, выделив и ограничив зону 0В, по принципу, отраженному на рис. 4.2. При этом электромагнитное излучение от источника, определяемого согласно рис. 4.49, как зона 0В, в достаточной мере демпфируется соответствующим экраном (помещения или прибора), а кондуктивные помехи в местах прохождения проводов через экраны снижаются. В пределах зоны 1 возникает зона 0 и т.д. Сохраняются границы зон и переходы из зоны в зону.

Для заданной схемы рассчитать коэффициенты n-ой гармонической составляющей напряжения, коэффициент несинусоидальности на шинах 110 и 6 кВ, дополнительные потери мощности и снижение срока службы цехового трансформатора Т4 и асинхронного двигателя М из-за перегрева токами высших гармоник и несимметрии напряжения. Нормальный срок службы принять 20 лет. Рабочая температура 75ºС.

110 кВ

VD