Основные источники и рецепторы помех на объектах электроэнергетики

Источниками помех могут являться как технические средства, так и физические явления искусственного и природного характера (переходные процессы в системе электроснабжения, электростатические разряды, молнии, магнитные бури и др.).

Основными источниками и процессами, вызывающими помехи на объектах ЭЭ являются: коммутационные переходные процессы в установках высокого, среднего и низкого напряжения, силовое электрооборудование (до и выше 1 кВ), короткие замыкания, коронный разряд на линиях электропередачи, разряды молнии, используемые персоналом портативные рации, материалы, способные накапливать заряд и вызывать электростатический разряд и др.

Основными рецепторами помех на объектах ЭЭ являются автоматизированные системы технологического управления и контроля, электронные и микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики, кабельные линии связи цепей вторичной коммутации, высокочастотные линии связи, компьютерные сети и др.

Электромагнитные помехи, их виды и классификация

Электромагнитные помехи, воздействующие на ТС в виде напряжений и токов, в зависимости от особенностей распространения (каналов передачи) разделяют на кондуктивные, индуктивные, емкостные и излучаемые. Кондуктивные ЭМП передаются от одного ТС к другому через соединяющие их проводники. Индуктивные и емкостные – за счет соответствующих связей: индуктивной (через магнитное поле) и емкостной (через электрическое поле); излучаемые – посредством электромагнитного поля (радиоволн).

Приведенная классификация помех условна. В реальности протекает комбинированный электромагнитный процесс, затрагивающий проводящую и непроводящую среду. Индуктивные, емкостные и излучаемые помехи в начале воздействуют на электрическую цепь технических средств (рецепторов) посредством поля через непроводящую среду, а затем, распространяясь по проводникам, в конечном итоге оказывают на них влияние в виде напряжений и токов, то есть, как кондуктивные помехи. С другой стороны, проводники с наведенными в них напряжениями и токами сами создают электрические и магнитные поля.

Условность деления помех на кондуктивные, индуктивные и емкостные наглядно проявляется, например, при анализе каналов проникновения высокочастотных помех внутрь электронной аппаратуры, представляющих комбинацию металлических проводников и «дорожек» на платах аппаратуры и паразитных емкостных и индуктивных связей.

По характеру воздействия напряжения источника на цепи рецептора помехи разделяют на синфазные (синонимы: типа "провод-земля", несимметричные, продольные) и противофазные (синонимы: типа "провод-провод", симметричные, поперечные, дифференциального вида). В первом случае напряжение помехи приложено между каждым из проводников цепи и землей (рис. 1.1,а), во втором – между различными проводниками одной цепи (рис. 1.1,б).

Рис. 1.1. Схема приложения синфазной (а) и противофазной (б) помехи.

В частности, по первому типу действует напряжение емкостной помехи, по второму – индуктивной. Реальные помехи обычно представляют собой комбинацию помех различного типа.

Электромагнитные помехи различают по спектральным характеристикам:

– узкополосные и широкополосные; 

– низкочастотные и высокочастотные. 

К узкополосным относятся помехи от систем питания переменным током, систем связи на несущей частоте и т.п. Характер изменения этого вида помех во времени является синусоидальным или близким к нему. При этом спектр помехи близок к линейчатому (максимальный уровень  на основной частоте, пики меньшего уровня  на частотах гармоник).

Широкополосные помехи имеют существенно несинусоидальный характер и обычно проявляются в виде либо отдельных импульсов, либо их последовательности. Для периодических широкополосных сигналов спектр состоит из большого набора пиков на частотах, кратных частоте основного сигнала. Для апериодических помех спектр является непрерывным и описывается спектральной плотностью. Типичными широкополосными помехами являются:

– молниевые импульсы; 

– импульсы, создаваемые при коммутационных операциях; 

– электростатические разряды и др. 

К низкочастотным относятся помехи в диапазоне 09 кГц. В большинстве случаев они создаются силовыми электроустановками и линиями.

Высокочастотные узкополосные помехи (с частотой выше 9 кГц) обычно создаются различными системами связи. Высокочастотными являются все распространенные типы импульсных помех. Иногда также вводят понятия радиочастотной  помехи (диапазон  от 150 кГц до 1−2 ГГц) и СВЧ-помехи (порядка нескольких ГГц).

Основные виды помех регламентированы стандартами в области ЭМС.