ВОПРОС №1

1. Электромагнитная совместимость: история вопроса, определение, причины возникновения проблемы.

Объекты электроэнергетики представляют собой сложные техни­ческие устройства, объединяющие оборудование высокого напряже­ния (линии электропередачи, распределительные устройства, сис­темы собственных нужд, генераторы и т.д.), а также низкого напряжения (оперативные цепи, приводы, пульты управления, релей­ная защита, автоматизированные системы управления, устройства измерения технологических параметров, сигнализации и многое дру­гое). Эти устройства связаны между собой многочисленными кабе­лями, передающими питание на исполнительные механизмы, инфор­мационные и измерительные сигналы и т.д. На этих объектах обязательными являются системы молниезащиты и заземления, защищающие электрическую изоляцию от опасных перенапряжений, а персонал — от опасных напряжений прикосновения и шаговых напряжений. Эти системы выполняют функции обеспечения электро­магнитной совместимости (ЭМС) оборудования.

(ЭМС) — способность приборов, устройств, технических систем и биологических обьектов нормально функционировать в условиях воздействия на них электрических, магнитных и электромагнитных полей в окружающей обстановке, и не создавая при этом недопустимые помехи другим обьектам.

Сложность электрических схем электроэнергетических объектов (не только первичных, но и вторичных цепей, схем электрических присоединений оборудования к заземляющему устройству и т.д.), а также расширяющееся использование микропроцессорной техники для автоматизации технологических процессов, измерений, релейной защиты и т.д., имеющей гораздо меньшие уровни рабочих напряже­ний и токов по сравнению с широко распространенной техникой (электромеханические реле, контакторы, счетчики электрической энергии и пр.), а следовательно, и меньшие пороги помехоустойчи­вости, обостряют проблемы электромагнитной совместимости на объектах энергетики.

Для управления технологическими процессами все больше используются современные электронные элементы на базе микро­процессорной техники. Эксплуатация микропроцессорной техники в 4 условиях мощных электрических и магнитных полей является харак­терной особенностью современных энергетических объектов.

Одной из важнейших задач, которую необходимо решать дня обеспечения безопасности и надежности эксплуатации энергетиче­ских объектов является проблема снижения (исключения) влияния промышленных электромагнитных воздействий на нормальное функ­ционирование используемого оборудования (систем).

Опыт эксплуатации отечественных и зарубежных объектов пока­зывает, что в условиях возникающих электромагнитных воздействий природного и техногенного характера возможны нарушения режимов эксплуатации, сопровождаемые несанкционированными остановами энергоблоков.

К наиболее жестким электромагнитным воздействиям природного и техногенного характера, оказывающим вредное воздействие на нормальное функционирование энергетического оборудования и сис­тем, относятся следующие.

Разряды молнии. Удары молнии в молниеприемники могут создавать риски пробоя через неметаллическую стену между спус­ком молниеприемника и корпусами заземленных шкафов энергети­ческого оборудования (далее — ЭО), риски возникновения высоких потенциалов на экранах кабелей и в цепях заземления при плохом подсоединении к заземляющим устройствам; риски создания мощ­ных импульсных магнитных полей на шкафы ЭО и наводок токов помех на кабели питания, линии передачи данных, цепи управления и защиты; риски пробоя оптоволоконных гальванических развязок входных сигнальных и управляющих цепей. В результате могут воз­никать «отказы на требования», когда ЭО не может выполнить пред­писанные командами функции, или «отказы на несанкционирован­ные действия» при отсутствии команд на выполнение этих действий.

Коммутационные помехи. Коммутационные помехи возникают при коммутациях мощных нагрузок в сети надежного питания сис­тем управления ЭО или при оперативных манипуляциях разъедини­телями и высоковольтными выключателями вблизи шкафов ЭО, например системы регулирования возбуждения электрических гене­раторов.

Коммутационные помехи носят высокочастотный характер, амп­литуда которых может достигать значения 4 кВ и которые распро­страняются по цепям питания, управления и защиты, линиям пере­дачи данных как кондуктивным путем, так и в виде токов наводок из окружающего пространства.Коммутационные помехи могут способствовать несанкциониро­ванному включению аварийных защит или прекращению аварийной разгрузки энергоблоков.

Динамические изменения напряжения и частоты сети элект­ропитания. Динамические изменения напряжения и частоты сети электропитания могут возникать при аварийных включениях резерва или в аварийных режимах работы энергосистем и могут нарушить нормальный режим работы энергетического объекта.

Разряды статического электричества. Разряды статического электричества с обслуживающего персонала на корпуса шкафов ЭО из-за своего высокочастотного характера могут легко проникать через индуктивные и емкостные связи непосредственно в элемент­ную базу схем управления оборудованием и как показывает опыт могут приводить к несанкционированным включениям (отключе­ниям) исполнительных механизмов энергетических объектов.

Радиочастотные электромагнитные поля. Устойчивость ЭО к радиочастотным электромагнитным полям регламентируется стандар­тами в диапазоне частот 0,15+80 МГц к кондуктивным радиочас­тотным токам помех и в диапазонах 80-И ООО МГц и 1400+2000 МГц — к радиочастотному электромагнитному полю, образуемому сред­ствами радиосвязи, в том числе мобильными радиотелефонами.

Как показывает опыт эксплуатации энергетических объектов, использование мобильных радиотелефонов может привести как к формированию ложных сигналов о состоянии ЭО, так и к несанкцио­нированной разгрузке энергоблоков.

Магнитные поля промышленной частоты. При нормальной эксплуатации в энергонасыщенных помещениях энергетических объ­ектов магнитные поля промышленной частоты в основном влияют на оборудование, содержащее измерительные устройства, основанные на измерении магнитного поля.

Воздействие магнитных полей на мониторы автоматизированных систем контроля и управления энергетических объектов создает неустойчивое изображение на экранах мониторов, что утомляет зре­ние операторов и оказывает косвенное влияние на безопасность энергетических объектов.

В условиях коротких замыканий в сети электропитания силовые кабели создают мощные кратковременные магнитные поля промыш­ленной частоты, воздействие которых на мониторы приводит к изме­нению цветовой гаммы выбранного формата контроля распределения энерговыделения в технологическом контуре, представляемого на 6 '»кране монитора, что приводит к дезинформации оперативного пер­сонала.

Импульсные магнитные поля. Природа возникновения импуль­сных магнитных полей связана с коммутацией мощных нагрузок или с молниевыми разрядами.

Механизм воздействия на ЭО аналогичен воздействию магнитных нолей промышленной частоты.

Токи помех в цепях защитного и сигнального заземления. Качество функционирования ЭО напрямую зависит от сопротивле­ния растекаиия заземляющих устройств (ЗУ), влияющего на значе­ния разности потенциалов между обоими контурами заземления. Перепады потенциалов на ЗУ могут воздействовать на кабели пере­дачи данных, цепи управления и защиты ЭО, способствуя несанкци­онированному формированию сигналов на перемещение исполни­тельных механизмов в опасные для технологических процессов направления.

Качество сети электропитания. Искажения формы синусоиды сети электропитания, вызванные высшими гармониками некачест­венных преобразователей питания, могут приводить к перегревам и повреждениям обмоток трансформаторов и нарушать режим нор­мального функционирования ЭО.

Из сказанного следует, что электромагнитные воздействия на объ­екты, содержащие чувствительные к помехам электронные компо­ненты, разнообразны и могут сильно отличаться как по амплитуде, так и по временным параметрам.

Далее рассмотрим общие вопросы, относящиеся к обеспечению электромагнитной совместимости современного энергетического оборудования: источники электромагнитных помех, пути их пере­дачи и основные подходы к защите оборудования от помех и перена­пряжений.