Уровни помех на объектах электроэнергетики атомных станций

Во многих нормативных документах электромагнитную обстановку подразделяют на 4 вида:

• легкая;

• средней жесткости;

• жесткая;

• крайне жесткая.

Степень жесткости устанавливается по признакам технического выполнения объекта. При этом количественные параметры обстановки, такие как напряженность электрического, магнитного или электромагнитного полей, не указываются. Если присутствуют признаки разных видов обстановки, то считается, что обстановка относится к виду более жесткой. Остановимся на признаках жесткости электромагнитной обстановки.

Легкая электромагнитная обстановка:

• технические средства электрических станций снабжены специально спроектированными системами сигнального и защитного заземления;

• стены, пол и потолок помещения обладают удовлетворительными экранирующими свойствами. Коэффициент ослабления помех в диапазоне 0,15—30 МГц не менее 20—30 дБ;

• технические средства питаются от источника бесперебойного питания;

• коммутируемые индуктивные нагрузки снабжены помехоподавляющими средствами. Питающие и информационные линии экранированы, и экраны на одном из концов или на обоих концах подсоединены к системе заземления. Питающие линии имеют сетевые фильтры и защиту от перенапряжений;

• технические средства размещены в одном помещении. Внешние информационные кабели, подсоединяемые к средствам, защищены от перенапряжений и гальванически развязаны;

• в помещении нет постороннего оборудования, подключенного к сети питания технического средства. Освещение (лампы накаливания или люминесцентные лампы) осуществляется от отдельной сети;

• применение переносных радиотелефонов и радиостанций в местах размещения технических средств запрещено.

Электромагнитная обстановка средней жесткости:

• технические средства снабжены специально спроектированной системой сигнального заземления и присоединены к общей системе защитного заземления;

• помещение не обладает экранирующими свойствами. Коэффициент ослабления помех в диапазоне 0,15—30 МГц не превышает 10 дБ;

• питание технических средств осуществляется от сети через разделительные трансформаторы, от источника бесперебойного питания или автономного фидера;

• индуктивные нагрузки, коммутируемые реле, не снабжены средствами подавления помех, а нагрузки, коммутируемые контакторами, снабжены такими средствами. Линии с разными уровнями сигналов и напряжений разнесены между собой неудовлетворительно. Имеются кабели, содержащие вместе линии питания, управления и связи, информационные линии. Линии питания содержат средства защиты от перенапряжений;

• часть технических средств расположена в других помещениях того же здания. Информационные линии, идущие к указанным частям, гальванически развязаны. Связи от аппаратуры, выходящие за пределы здания, защищены от перенапряжений и гальванически развязаны;

• в помещении имеется другое оборудование, подсоединенное к той же сети питания, что и техническое средство. В помещении могут быть оборудование высокого напряжения и источники статического электричества;

• ограниченное использование переносных радиостанций и радиотелефонов мощностью не более 2 Вт при расстоянии до технического средства или подключенных к нему кабелей связи и электропитания не менее 5 м;

Жесткая электромагнитная обстановка:

• технические средства имеют общую с энергетическим оборудованием систему защитного заземления;

• технические средства питаются от общей с другим оборудованием (включая силовое) сети;

• линии с различными уровнями сигналов и напряжений, кабели питания, управления, связи, информационные линии не разнесены. Кабели не экранированы и не защищены от перенапряжений;

• технические средства расположены за пределами основного здания. Сосредоточенные части технического средства гальванически развязаны друг с другом. Кабели связи, выходящие за пределы основного здания, защищены от перенапряжений;

• в помещении имеется другое оборудование, подсоединенное к той же системе питания, что и техническое средство. В помещении могут быть оборудование высокого напряжения и источники

статического электричества;

• возможно использование переносных радиотелефонов и радиостанций мощностью не более 12 Вт.

Крайне жесткая электромагнитная обстановка:

Она отличается от жесткой следующими признаками:

• отсутствует специально спроектированная система защитного заземления технических средств и они заземляются неупорядоченно;

• технические средства расположены в основном здании и вне его. Не все удаленные друг от друга части аппаратуры гальванически развязаны. Не все информационные кабели защищены от перенапряжений. Имеются информационные кабели, выходящие за пределы основного здания;

• возможно неограниченное использование переносных радиотелефонов и радиостанций. Поблизости могут находиться мощные радиопередатчики.

Степень жесткости электромагнитной обстановки устанавливается по наличию хотя бы одного признака, характеризующего ту или иную степень.

Все технические средства по устойчивости к электромагнитным воздействиям подразделяются на 4 группы исполнения — от I до IV. Группа исполнения, как правило, указывается в технической документации технического средства, выпускаемой изготовителем.

Критерии качества функционирования технических средств электрических станций при электромагнитных воздействиях или испытаниях на помехоустойчивость следующие:

А - нормальное функционирование, в соответствии с техническими условиями;

В - техническое средство нормально функционирует после прекращения воздействия. Помехи вызывают кратковременное нарушение функционирования. Вмешательство оператора для восстановления нормального функционирования после прекращения воздействия не требуется;

С - временное нарушение функционирования технического средства под воздействием помехи. для восстановления нормального функционирования после прекращения воздействия помехи требуется вмешательство оператора.

Экспериментальное обследование ЭМО на объектах электроэнергетики.

В соответствии с природой источников помех и с учетом практического опыта при обследовании электромагнитной обстановки на объектах АС, на ОРУ высокого и сверхвысокого напряжений, необходимо выполнить следующие работы:

• проверить целостность контура заземления открытых распределительных устройств (ОРУ) и целостность присоединений оборудования и конструкций ОРУ к контуру заземления;

• выполнить коммутации разъединителями ненагруженных участков шин ОРУ с одновременной регистрацией кондуктивных импульсных помех на входах кабелей от трансформаторов тока и напряжения к устройствам релейной защиты;

• измерить индустриальные радиопомехи в цепях трансформаторов тока, напряжения к в цепях оперативного постоянного тока;

• измерить напряженности магнитного поля промышленной частоты в помещении релейного щита в нормальных условиях (фоновое поле) и при коротком замыкании в сети питания 220 В переменного тока;

• измерить напряженности затухающего колебательного магнитного поля при коммутации участков шин разъединителями на ОРУ и при коммутационных переключениях в помещении релейного щита;

• измерить напряженности радиочастотных электромагнитных полей в нормальных режимах работы оборудования в разное время суток (мониторинг фонового ноля) и выполнить те же измерения при работе устройств мобильной радиосвязи и электроприборов (пылесоса, электродрели и пр.) в помещении релейного щита;

• выполнить мониторинг напряжений и регистрацию импульсных явлений в цепях трансформаторов тока, напряжения и в цепях оперативного постоянного тока;

• выполнить имитационные эксперименты, необходимые для последующих расчетов параметров редких явлений и соответствующих им параметров помех, воспроизвести которые в натуре невозможно (короткие замыкания, разряды молний на молниеприемники или элементы конструкций ОРУ);

• измерить потенциалы электростатических зарядов оперативного персонала при работе на изолирующих подставках в условиях низкой влажности в помещении релейного щита;

• проанализировать результаты проведения обследования электромагнитной обстановки на ОРУ и при необходимости дать рекомендации проектным организациям по применению устройств защиты от недопустимого для оборудования уровня помех.

Ниже приводятся некоторые особенности исследований электромагнитной обстановки на действующем энергоблоке АС.

Исследование магнитных полей в помещении релейного щита ОРУ сверхвысокого напряжения. В процессе эксплуатации оборудование релейного щита постоянно находится в окружении электротехнических устройств, токи которых создают магнитные поля, образующие в итоге некоторое среднее, слабо изменяющееся по амплитуде во времени, фоновое магнитное поле промышленной частоты. Для измерения этого поля необходима установка датчиков магнитного поля в трех пространственных координатах и соответствующего измерителя. Эти датчики должны быть расположены в месте предполагаемой установки микропроцессорной релейной защиты.

Измерение напряженности импульсного магнитного поля. В процессе эксплуатации оборудование релейная щита может подвергаться действию импульсного магнитного поля, возникающего в результате протекания тока молниевого разряда в расположенных поблизости металлоконструкциях. Сложность измерения амплитуды напряженности такого магнитного поля заключается в случайной природе разряда молнии, что требует постоянного длительного и непрерывного контроля ситуации (как минимум в течение грозового сезона).

Измерение затухающего колебательного магнитного поля. В процессе эксплуатации оборудование релейного щита может подвергаться действию затухающего колебательного магнитного поля, возникающего, например, при протекании затухающих колебательных импульсов тока в ошиновке ОРУ при коммутациях находящихся под напряжением, но обесточенных участков шин.

Другим источником затухающего колебательного магнитного поля может быть затухающий ток высокочастотного переходного процесса, возникающий при отключении индуктивных нагрузок постоянного или переменного тока.

Экспериментальное исследование характеристик радиочастотных электромагнитных полей в помещении релейного щита и на ОРУ АС. В процессе эксплуатации оборудование релейного щита и подходящие к нему цепи постоянно находятся в электромагнитных полях очень широкого диапазона частот. Среди этих электромагнитных полей и частот в стандартах РФ по испытаниям на ЭМС выделяются обязательные для испытаний на устойчивость к действию электромагнитных полей диапазоны 30-230 МГц и 230-1000 МГц (так называемые радиочастотные электромагнитные поля).

Экспериментальное исследование характеристик кондуктивных радиочастотных помех в цепях тока и напряжения микропроцессорной релейной защиты, в цепях оперативного постоянного тока о исследование эффективности способов ограничения их уровня. Кондуктивные радиочастотные помехи являются очень опасными для микропроцессорных устройств электромагнитными воздействиями, распространяющимися по информационным, измерительным и силовым цепям, т.е. фактически являются направленными электромагнитными воздействиями, способными проникать в самые чувствительные элементы систем.

Источниками кондуктивных радиочастотных помех могут являться как внешние электромагнитные поля, наводящие потенциалы или токи на жилах измерительных цепей и цепей питания микропроцессорной релейной защиты, так и токи и потенциалы, наведенные расположенными в одном пучке соседними высокочастотными кабелями и подключенные к данной сети устройства (что особенно характерно для разветвленной сети питания постоянного тока). В стандартах РФ предусмотрены соответствующие испытания на эмиссию кондуктивных радиочастотных помех и на устойчивость к их действию.

Экспериментальное исследование характеристик импульсных и низкочастотных помех в цепях тока и напряжения микропроцессорной релейной защиты и в цепях оперативного постоянного тока. Кроме высокочастотных электромагнитных воздействий, рассмотренных выше, устанавливаемая микропроцессорная релейная защита является объектом электромагнитной агрессии со стороны внешних цепей (напряжения, тока и питания), по которым распространяются как низкочастотные колебательные паразитные сигналы, так и импульсы напряжения и тока в широком спектре амплитуд и длительностей.

Сложность экспериментального исследования этих помех заключается в самом их случайном происхождении, определяющимся такими явлениями, как коммутации аппаратов высокого напряжения ОРУ под напряжением, подключения и отключения различных устройств к цепи питания в условиях нормальной эксплуатации и при выполнении профилактических, электросварочных работ в помещении релейного щита, разряды молнии в грозовой период и т.д.

В этих условиях наиболее эффективным методом исследования является регистрация всех анормальных электромагнитных явлений в исследуемых цепях в течение максимально длительного периода времени. Однако использование такого подхода сталкивается с техническими трудностями, связанными с отсутствием нужного количества измерительного оборудования с требующимися характеристиками.