Описание электромагнитных помех

Электромагнитная совместимость (ЭМС) технических средств — способность технических средств одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных электромагнитных помех и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам.

Электромагнитная обстановка (ЭМО) — совокупность реальных электромагнитных явлений, существующих в данном месте, в частотном и временном диапазонах.

Электромагнитная помеха (ЭМП) — электромагнитные явления, которые ухудшают или могут ухудшить качество функционирования ТС (электрической сети, приборов и устройств потребителей). Уровень ЭМП — значение величины помехи, измеренное в регламентированных условиях [15].

Влияние помехи — снижение показателей качества функционирования ТС при воздействии помехи.

Устойчивость к ЭМП, помехоустойчивость — способность ТС сохранять заданное качество функционирования при воздействии помех.

Согласно постановлению Правительства Республики Беларусь от 29 февраля 2007 года № 405 Об утверждении Технического регламента "Электромагнитная совместимость технических средств", в целях предотвращения опасности для жизни и здоровья человека, окружающей среде и исключения недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам и системам необходимо проводить мероприятия по электромагнитной совместимости.

В реальных условиях в месте расположения электрооборудования действует большое число различного рода излучений, учёт которых возможен при помощи методов теории вероятности и математической статистики. Обеспечение нормальной работы совместно работающих технических средств является целью ЭМС как научной проблемы. Предметом же изучения можно считать выявление закономерностей мешающего взаимодействия совместно работающих технических средств, на базе которых формируются рекомендации для достижения цели .

Импульсные помехи при ударах молнии

По результатам анализа эффективного действия электромагнитной совместимости, известно что грозовые разряды относятся к наиболее значимым источникам помех. При этом ток напрямую поступает в систему уравнивания потенциалов в здании и/ или магнитные поля напряжения помех поступают в электрические провода.

При ударе молнии в объект возможны следующие воздействия тока молнии:

- полевые наводки на контрольных кабелях и воздействие импульсных магнитных полей на оборудование;

-термическое воздействие тока молнии на заземляющие проводники, оболочки и экраны кабелей;

- обратные перекрытия с земли на кабели.

Определение уровней полевых помех, наводимых в кабелях, выполняют расчетным путем.

Параметры тока молнии для расчета выбираются в соответствии с рекомендациями ТКП 336–2011.

При расчетах распределения потенциала принимают максимальное значение импульса тока Im=100 кА, длительность фронта импульса tфр =10 мкс; при расчетах наведенных напряжений на кабелях - Im=25 кА, tфр=0,25 мкс.

Полевые наводки можно предварительно оценить по мощности излучения источника наводки. Используем выражение для мощности излучения дипольных антенн по формуле:

P= , (3.1)

где I - амплитуда тока; l - длина антенны;

ω - круговая частота изменения тока; ε0 - электрическая постоянная;

с - скорость света.

Положим, что l = 100 м, а параметры импульса тока молнии соот- ветствуют нормативам МЭК. Тогда для импульса тока положительной молнии (100 кА, 10/350 мкс) имеем мощность P=2.8107 Вт, а для последующего импульса (25 кА, 0,25/100 мкс) Р = 1010 Вт. При расчете полевых наводок импульс тока положительной молнии можно не рассматривать.

Для открытых распределительных устройств определяют напряжения, наводимые в кабелях вторичной коммутации при ударах молнии в молниеотводы, расположенные вблизи трасс прокладки кабелей. Для зданий и сооружений определяют напряжения, наводимые в кабелях при протекании тока молнии по токоотводам молниеприемника здания [17].

В данной работе для защиты от электромагнитных помех предусмотрено защитное заземление специальным проводником "РЕ" в составе кабеля распределительной сети. Заземляющий проводник должен иметь изоляцию желто-зеленого цвета, равноценную фазной. Защитный проводник "РЕN" питающей линии и защитный проводник "РЕ" распределительной линии соединяют электрически все корпуса электрооборудования с нейтралью трансформаторной подстанции. В целях уравнивания потенциала наружное заземляющее устройство для соединения с металлоконструкциями кабельных эстакад, с технологическим оборудованием и емкостями, с контурами заземления модульных и капитальных зданий, компрессорных цехов, с прожекторными мачтами и опорами наружного освещения. А также установка устройства защиты от импульсных перенапряжений в РУ-10кВ, РП-10кВ, главных распределительных шкафах и щитах.

Выбор токоотводов

С целью снижения вероятности повреждения из–за тока молнии, протекающего в СМЗ, токоотводы следует размещать таким образом, чтобы в случае удара молнии в землю:

– имелись несколько параллельных путей тока;

– длина путей тока была ограничена до минимума;

– уравнивание потенциалов для токопроводящих частей здания осуществлялось в соответствии с требованиями уравнивания потенциалов молнии.

На безопасное расстояние влияет геометрия токоотводов и кольцевых проводников. Установка как можно большего количества токоотводов на равном расстоянии по периметру соединенных между собой кольцевых проводников снижает вероятность опасного искрения и способствует защите внутренних установок. Данное условие выполняется в сооружениях из металлических и железобетонных конструкций, в которых соединенная между собой металлическая арматура является электрически непрерывной.

Если молниеприемник состоит из стержней, закрепленных на отдельно стоящих мачтах (или на одной мачте), не изготовленных из металла или соединенной между собой металлической арматуры, то для каждой мачты необходим по крайней мере один токоотвод. Для мачт, изготовленных из металла или соединенной между собой металлической арматуры, каких– либо дополнительных токоотводов не требуется.

Если молниеприемник состоит из подвесных тросов (или одного троса), то на каждом здании (сооружении) должен быть, по крайней мере, один токоотвод. Если молниеприемник образует сеть проводников, то на конце каждого несущего троса должен быть, по крайней мере, один токоотвод. Для каждой неизолированной СМЗ количество токоотводов должно быть не менее двух и располагаться они должны по периметру защищаемого здания в зависимости от архитектурных и практических ограничивающих условий. Желательно, чтобы токоотводы располагались по периметру на равном расстоянии друг от друга. Токоотводы устанавливают так, чтобы они являлись прямым продолжением проводников молниеприемника, если это целесообразно. Токоотводы прокладывают по прямым и вертикальным линиям так, чтобы путь тока до земли был кратчайшим и наиболее прямым.

Не следует прокладывать токоотводы в водосточных трубах, даже если они покрыты изоляционным материалом. Воздействие влаги в водосточных трубах приводит к коррозии токоотводов. Рекомендуется, чтобы токоотводы располагались таким образом, чтобы между ними и дверями и окнами устанавливалось безопасное расстояние для электроизоляции, обеспечивающее отсутствие увлажнения в зависимости от конструкции окон и дверей.

Токоотводы СМЗ, не изолированные от защищаемого здания, можно устанавливать следующим образом:

– если стена выполнена из негорючего материала, то токоотводы могут быть закреплены на поверхности стены или проходить в стене;

– если стена выполнена из горючего материала, то токоотводы могут быть закреплены на поверхности стены так, чтобы повышение их температуры при протекании тока молнии не представляло опасности для материала стены;

– если стена выполнена из горючего материала и повышение температуры токоотводов представляет для него опасность, токоотводы должны располагаться таким образом, чтобы расстояние между ними и стеной всегда превышало 0,1 м.

Металлические скобы для крепления токоотводов могут в контакте со стеной. Если нельзя обеспечить соответствующее расстояние от токоотвода до горючего материала, то сечение проводника должно быть не менее 100 мм2.

При соединении заземлителей на каждом токоотводе должен быть установлен контрольный стык, кроме случая, когда имеются естественные токоотводы, соединенные с заземляющим электродом в фундаменте. Для проведения измерения стык должен открываться с помощью инструмента. При нормальном использовании он должен оставаться закрытым.

По выбору типа молниезащиты и расчетам приведенным выше активный молниеприемник крепится на стандартной опоре ПМС -25.

Прожекторная стальная мачта ПМС-25,5 представляет собой инженерную металлоконструкцию, оснащенную площадкой на отметке 25,5 метра.

В функции прожекторной мачты ПМС входит:

-освещение больших участков территории в темное время суток;

-защита объектов от удара молнии.

Для изготовления прожекторных мачт используют углеродистую сталь. При проектировании и установке мачт, сорт стали берется в соответствии с заданными климатическими условиями региона.

Мачта ПМС, для удобства обслуживания, оборудована металлической лестницей и защитным ограждением.

В соответствии с требованиями ТКП 336-2011 для мачт, изготовленных из металла или соединенной между собой металлической арматуры, каких– либо дополнительных токоотводов не требуется. Следовательно выбираем в качестве токоотвода стальную проволоку диаметром 6мм