Глава десятая практические способы снижения помех на электрических станциях и подстанциях

10.1. Общие положения

Виды компоновок. Здесь будут рас­смотрены наиболее общие возможные планы размещения оборудования и его вза­имосвязь с источниками возмущений, а также отмечены факторы, способствую­щие снижению помех, например наличие сети заземления, экранирующих конструк­ций и т.п.

Будет показано, что уровень помех, воз­действующий на устройство, зависит от месторасположения остального оборудова­ния, с которым связано рассматриваемое устройство. Такой подход позволит ввести понятия различных классов электромагнит­ного окружения.

Подстанции высокого напряжении. На рис. 10.1 приведен план подстанции высокого напряжения. Объекты подстан­ции можно разделить на три-четыре основ­ные категории: оборудование высокого напряжения, помещения релейных щитов, щиты управления и иногда комнаты связи, причем все объекты связаны между собой цепями вторичной коммутации.

В некоторых ситуациях релейные щиты могут отсутствовать. В этих случаях их функции выполняют щиты управления.

Комната связи также может либо вхо­дить в состав щита управления, либо рас­полагаться отдельно.

Все описанные объекты в нормальных условиях присоединены к единой сети заземления или к нескольким взаимосвя­занным сетям заземления (если уровни их потенциалов различны).

Электростанции. План расположения оборудования обычной электростанции при­веден на рис. 10.2.

На электростанции, в зависимости от места расположения, можно выделить три вида объектов:

• технологические помещения, предна­значенные для силовых энергоблоков (котлы, генераторы, турбины), коммутаци­онной аппаратуры и т.п.;

• площадки или помещения для РУ и оборудования (устройств управления, релей­ной защиты, приборов и т.п.);

• щит управления, имеющий экраниро­ванную область;

• вспомогательное оборудование (емко­сти с топливом, градирни, оборудование для измерения параметров атмосферы, дымо­вые трубы и т.д.).

Обычно главное здание и распредели­тельное устройство имеют общий заземлитель или два отдельных заземлителя, свя­занных между собой. Заземление вспомога­тельного оборудования может представлять собой либо заземлители молниеотводов, либо расширение основного заземлителя, либо вообще может отсутствовать.

В отношении расположения оборудова­ния особенных различий между обычными (электрическими или тепловыми) и атом­ными электростанциями нет, за исключе­нием большей сложности последних, повы­шенных требований к их безопасности и использования некоторых сигнальных цепей особо низкого уровня напряжений. Более того, в связи с расположением котлов в отдельном здании многие электрические и электронные сети на АС имеют большую длину.

Радиостанции. Радиостанции, обслу­живающие объекты электроэнергетики, часто устанавливаются в пределах подстан­ций или электростанций.

Рис. 10.1. План типовой подстанции высокого напряжении и соответствующие виды электромагнитного окружения:

1 - кабели управления внутри помещений; 2 — кабели управления вне помещений; 3 — связи с оборудованием высокого напряжения, например с сило­выми выключателями, измерительными трансформаторами и т.п.; 4 — связи коммутационные, например с устройствами передачи данных но ВЛ или с удаленными оконечными устройствами; 5 — кабели связи внутри экранированных помещений (если таковые имеются)

Рис. 10.2. План типовой электростанции и соответствующие виды электромагнитного окружении (обозначения те же, что на рис. 10.1)

Такой способ установки имеет достоинство в виде наличия хорошей заземляющей сети, а радио­станция с точки зрения ЭМС может быть сравнена со зданием релейного щита, хотя и имеет большую вероятность поражения молнией.

При установке вдали от подстанций ВН радиостанции обычно располагаются на возвышенностях, при этом часто имеет место повышенное сопротивление грунта, изолированная (отдельная) заземляющая сеть среднего качества и все та же повы­шенная вероятность поражения прямым ударом молнии.

Для всех указанных случаев следует обращать особенное внимание на выполне­ние связей такого оборудования (электро­снабжение, телекоммуникации) с внеш­ними объектами.

Щиты управления. Подобно радио­станциям щиты управления не обязательно располагаются вблизи оборудования ВН и, как следствие, не всегда обладают хоро­шим заземляющим устройством. При обес­печении молниезащиты это может быть недостатком, но при рассмотрении других источников возмущений может быть и достоинством (КЗ на высокой стороне, ком­мутации и т.д.).

Таким образом, существенные для каж­дого конкретного щита управления прин­ципы его исполнения с учетом ЭМС зави­сят от его электрического окружения:

• при установке в пределах ПС, он может быть приравнен к зданию управле­ния;

• если в состав щита входит антенна связи, он может быть частично приравнен к радиостанции;

• при установке щита в отдельном зда­нии. расположенном в городе, никаких спе­циальных мер по обеспечению ЭМС при­нимать не требуется.

Типы сигналов и их уровни. Помехи оказывают влияние на оборудование непос­редственно или, что бывает чаще, через кабели.

В последнем случае уровень помех и порог невосприимчивости зависят в основ­ном от двух факторов:

• типа кабеля и способа подключения;

• типа передаваемого сигнала.

Первый фактор характеризуется коэф­фициентом экранирования, определенным в гл. 8. Второй фактор грубо может быть охарактеризован амплитудой (в вольтах или амперах) и шириной спектра или ско­ростью нарастания сигналов, и на первый взгляд, при рассмотрении вопросов ЭМС не очень существенно, какие сигналы рас­сматриваются — цифровые или аналого­вые.

Кроме того, можно было бы также клас­сифицировать сигналы в зависимости от вида оборудования, между которым пере­даются эти сигналы, или в соответствии с типом ЭМО, в которой находится оборудо­вание.

Хотя между тремя упомянутыми видами классификации (по типу сигналов, оборудования, окружения) существует некоторая взаимосвязь, здесь будет приве­дена классификация с учетом следующих обстоятельств:

• другие виды классификаций имеют слишком много исключений, например широкополосные сигналы низкого уровня, проходящие в пространстве со сложной ЭМО и наоборот;

• типы сигналов обладают большей изменяемостью, чем их окружение.

Классификация типовых сигналов в порядке увеличения их максимальных зна­чений приведена в табл. 7.6.

Следует отметить, что хотя в данной классификации цифровые и аналоговые сигналы отнесены к одному типу (различа­ясь индексами а и b соответственно), подобное объединение имеет некоторые ограничения вследствие того, что цифровые и аналоговые системы на практике ведут себя совершенно по-разному.