ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ Тихонов Д.В., кафедра ЭЭС Лекция 1

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ Электромагнитная совместимость. Электромагнитные влияния Электромагнитная совместимость (ЭМС) является современным понятием, объединяющим такие известные электромагнитные явления, как радиопомехи, влияние на сеть, перенапряжения, колебания напряжения сети, электромагнитные влияния, паразитные связи, фон промышленной частоты 50 Гц, воздействия заземления и т.д.

ГОСТ Р определяет электромагнитную совместимость как «способность технического средства функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам»

Основными понятиями в теории электромагнитной совместимости являются понятия передатчиков и приемников электромагнитной энергии (электромагнитных помех) в их расширенном понимании.

На объектах электроэнергетики передатчиками электромагнитных воздействий, которые могут оказывать влияние на автоматические и автоматизированные системы технологического управления электротехническими объектами являются: 1. Переходные процессы в цепях высокого напряжения при коммутациях силовыми выключателями и разъединителями; 2.Переходные процессы в цепях высокого напряжения при коротких замыканиях, срабатывании разрядников или ограничителей перенапряжений; 3. Электрические и магнитные поля промышленной частоты, создаваемые силовым оборудованием станций и подстанций;

4. Переходные процессы в заземляющих устройствах подстанций, обусловленные токами КЗ промышленной частоты и токами молний; 5. Быстрые переходные процессы при коммутациях в индуктивных цепях низкого напряжения; 6. Переходные процессы в цепях различных классов напряжения при ударах молнии непосредственно в объект или вблизи него; 7. Разряды статического электричества; 8. Электромагнитные возмущения в цепях оперативного тока. 9. Электромагнитные импульсы ядерных взрывов; 10. Магнитное поле Земли при аномальных явлениях на поверхности Солнца.

С учетом изложенного электрическое устройство считается совместимым, если оно в качестве передатчика является источником электромагнитных помех не выше допустимых, а в качестве приемника обладает допустимой чувствительностью к посторонним влияниям, т.е. достаточной помехоустойчивостью и иммунитетом

Источники электромагнитных воздействий на электрических станциях и подстанциях: 1 – удар молнии; 2 – переключения и короткие замыкания (КЗ) в сети высокого напряжения; 3 – переключения и КЗ в сети среднего напряжения (СН); 4 - переключения и КЗ в сети низкого напряжения (НН); 5 – внешние источники радиочастотных излучений; 6 – внутренние источники радиочастотных излучений; 7 – разряды статического электричества; 8 – источники кондуктивных помех по цепям питания

Электромагнитные влияния могут проявляться в виде обратимых и необратимых нарушений. Так, в качестве обратимого нарушения можно назвать шум при телефонном разговоре. К необратимому нарушению относится сбой в работе системы релейной защиты, приведший к отключению нагрузки.

Примеры повреждений и неправильной работы устройств РЗА из-за воздействия электромагнитных помех п.п.СобытиеПоследствияПричины Коммутации в первичных цепях 1.Коммутация выключателемна ПС с элегазовым РУ Ложная работа РЗА. Отключилась линия 110 кВ Неисправно ЗУ. Высокий уровень импульсных помех 2.Коммутация выключателем10 кВ на ПС с закрытым РУ Ложная работа РЗА. Отключилась линия 110 кВ Импульсные помехи в сети постоянного тока более 2 кВ 3.Коммутация выключателем на ПС с элегазовым РУ Повреждение электронного реле Высокий уровень импульсных помех. Низкая помехоустой­ чивость реле 4.Коммутация выключателем на ПС с элегазовым РУ Сбой в работе автоматики контроля плотности элегаза. Заблокировано управ­ление выключателями 110 кВ Низкая помехоустой­ чивость аппаратуры 5.Коммутация выключа­ телем 110 кВ на ПС с открытым РУ Ложное отключение выклю­чателя 220 кВ Импульсные помехи в цепях оперативного тока

Короткие замыкания на землю в цепях высокого напряжения 6а КЗ на землю на шинах 110 кВ ПС с открытым РУ Повреждение аппаратуры РЗА, коммутационных ап­ паратов в сети постоянного тока. Отключились 6 ли­ний 110 кВ Неисправно ЗУ. 6б Ближнее КЗ на землю ПС с открытым РУ Возгорание кабелей в ка­ бельном канале Перекрытие с ЗУ на цепи постоянного тока 7. КЗ на шинах 110 кВ ПС с открытым РУ Ложная работа Отключилась линия 500кВ Неисправно ЗУ. 8. КЗ на шинах ПС с за­крытым РУ Ложная работа РЗА. Отклюю- чилась линия 110 кВ Неисправно ЗУ. 9. КЗ на шинах ОРУ-110кВ Ложно отключается блок генераторов на ТЭЦ Неисправно ЗУ. п.п.СобытиеПоследствияПричины

Удары молнии в территорию подстанции 10.Удар молнии в молниеприемник на ОРУ ПС Повреждение устройств системы автоматического управления. Загорелось реле на распределительном щите Неправильно выпол­ нена молниезащита 11.Удар молнии в молниеприемник ОРУ ПС Отключение 8 выключате­лей на РУ 110 кВ, 2 на РУ 220 кВ Неправильно выпол­ нена молниезащита Стационарные режимы 12.Нормальный режим на ТЭЦ Ложно работает микропро­цессорная защита генерато­ра. Отключился блок гене­ратора Помехи в цепях дискретных сигналов. Неэкранированный кабель п.п.СобытиеПоследствияПричины

Уровень помех. Помехоподавление. Для количественной оценки электромагнитной совместимости широкое применение нашли т.н. логарифмические масштабы, позволяющие наглядно представлять соотношения величин, отличающихся на несколько порядков. Существует два вида логарифмических отношений – уровень и степень передачи. Уровни определяют отношение величины к базовому значению. Степень передачи определяется отношением входных и выходных величин системы и служит характеристикой ее трансляционных (передаточных) свойств.

Обозначения дБ и Нп указывают исключительно на вид использованной функции логарифма (lg или ln). Данные обозначения не являются единицами, но часто используются как таковые.

Логарифмические относительные характеристики. Уровни помех. С применением десятичного логарифма определяются следующие уровни помех, измеряемые в децибелах: Напряжение: Ток : Напряженность электрического поля: Напряженность магнитного поля: где

Мощность: P дБ =10lg(P x /P 0 ), где P 0 =1пВт В данных соотношениях введен множитель 20, обеспечивающий простое выражение мощности в относительных логарифмических единицах: Найдем выражение Аналогично откуда черези

Следовательно, откуда Но по определению

Кроме десятичных логарифмов используются также и натуральные логарифмы. При этом уровень помех измеряется в неперах. Напряжение: где Ток где

Напряженность электрического поля: где Е 0 = 1мкВ/м; Напряженность магнитного поля: где Н 0 = 1мкА/м; Мощность: где Р 0 = 1пВт. Между децибелом и непером существуют соотношения: 1Нп = 8,686 дБ или 1дБ=0,115 Нп.

Приведем наиболее часто используемые характерные значения дБ и соответствующие им отношения стоящие под знаком логарифма: 2:1 – 6 дБ; 10:1 – 20 дБ = 2,3 Нп; 100:1 – 40 дБ = 4,6 Нп; 1000:1 – 60 дБ = 6,9 Нп; :1 – 80 дБ = 9,2 Нп; :1 – 100 дБ = 11,5 Нп; :1 – 120 дБ = 13,8 Нп.

Степень передачи. Помехоподавление Одним из понятий, характеризующих степень передачи системы, является понятие «помехоподавление». Понятие «помехоподавление» служит для характеристики защитного воздействия средств защиты от помех. Как правило, степень помехоподавления зависит от частоты.

В качестве одной из количественных характеристик степени помехоподавления на той или иной частоте служит логарифм отношения напряжений на входе U 1 и на выходе U 2 фильтра, который называется коэффициентом затухания а ф. В случае напряженности поля в точках пространства перед экраном Н 0 и за ним Н вт используется коэффициент экранирования а э :