рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Рекомендации по обеспечению помехоустойчивости приборов в зависимости от вида помех и мест установки приборов

Рекомендации по обеспечению помехоустойчивости приборов в зависимости от вида помех и мест установки приборов - раздел Философия, ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ   Виды Воздействующих (Испытательных)...

 

Виды воздействующих (испытательных) помех Место использования прибора Обычные сети, жилые, административные помещения Промышленные установки, электростанции Подстанции среднего и высокого напряжения
Чувствительный элемент прибора
Помехи, поступающие по проводам Гармоники сетевого напряжения III     III     III    
Промежуточные гармоники сетевого напряжения II     II     II    
Наложенные на сетевое напряжение сигналы II     II     II    
Изменения напряжения сети II     III     III    
Снижение и исчезновение сетевого напряжения III     III     III    

Окончание табл. 6.5

 

Виды воздействующих (испытательных) помех Место использования прибора Обычные сети, жилые, административные помещения Промышленные установки, электростанции Подстанции среднего и высокого напряжения
Чувствительный элемент прибора
  Несимметрия сетевого напряжения I     I     I    
Отклонения частоты сети I     I     I    
Переходные и высокочастотные помехи, обусловленные гальваническими связями Импульсы 100/1300 мкс II     II     II    
Импульсы 1,2/50 и 8/20 мкс III     III   II1) III   II1)
Быстрые переходные помехи III   III III   III III   III
Импульсы 0,5 мкс 100 кГц II   I II   II2) II   II2)
Косинусоидальные затухающие колебания частотой 0,1/1 МГц       II   II III3)   III3)
Высокочастотные напряжения       I   I I   I
Импульсы 10/700 мкс (для модемов телефонной линии)   II       III     III
Разряд статического электричества Разряд статического электричества   III     III     III  
Помехи, обусловленные полями Магнитные поля с частотой сети   II     II     III  
Импульсные магнитные поля   I     I     II  
Затухающие колебания магнитного поля         I     II  
Электромагнитное поле   II     III     III  
Прочие помехи Напряжения с частотой сети в линиях управления и сигнализации     I     III     III
Постоянное напряжение в линиях управления и сигнализации           I     II
                       

Примечание. В таблице использованы следующие обозначения:

1 – ввод сетевого питания прибора; 2 – стенки приборов, экранов, элементы, обладающие антенными свойствами; 3 – сигнальные входы и выходы прибора, линии; I – рекомендуется в особых случаях; II – условно рекомендуется; III – рекомендуется; 1) – приборы для наружного пользования; 2) – приборы для использования внутри помещений; 3) – приборы для использования на подстанциях высокого напряжения.

 

Вопросы для самоподготовки

1. Дайте определение помехоустойчивости.

2. Что такое стойкость к повреждению?

3. Чем характеризуется собственная помехоустойчивость технического средства?

4. Назовите виды испытательных помех при испытании на внешнюю помехоустойчивость.

5. Выделите три класса требований к электрическим устройствам.

7. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЗАЩИТЕ ОТ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ

7.1. Мероприятия по защите от влияния электромагнитных полей линий электропередачи

Электромагнитное поле вблизи линий электропередачи (ЛЭП) может оказывать вредное воздействие на человека. Различают следующие виды воздействия [11]:

- непосредственное (биологическое) воздействие, проявляющееся при длительном и систематическом пребывании в электрическом поле, напряжённость которого выше допустимого значения;

- воздействие электрических разрядов (импульсного тока), возникающих при прикосновениях человека к заземлённым частям оборудования и конструкциям;

- воздействие тока, проходящего через человека, находящегося в контакте с изолированными от земли объектами – машинами и механизмами (токи стекания).

Кроме того, необходимо учитывать возможность воспламенения паров горючих материалов и смесей из-за электрических разрядов при соприкосновении людей и предметов с машинами и механизмами. Вероятность воспламенения горючих материалов возрастает с увеличением потенциала, наведённого на машине и энергии искрового разряда.

Любые работы без применения средств защиты и без ограничения по характеру и продолжительности могут производиться в местах, в которых напряжённость электрического поля равна или менее 5 кВ/м. Пространство, где напряжённость поля выше, называется зоной влияния электрического поля. Здесь необходимо применять защитные мероприятия.

Если же напряжённость электрического поля на рабочем месте превышает 25 кВ/м, пребывание в поле без средств защиты недопустимо.

Основным средством защиты оперативно-ремонтного персонала от непосредственного воздействия электрического поля при работах в зоне влияния является экранирующий комплект, состоящий из монтерской кабины и защитного костюма, применяемого при работах в полях с напряженностью выше 25 кВ/м, в том числе при ремонте под напряже­нием.

При ремонте под напряжением (ПРН) на воздушных линиях высших классов напряжения по отзывам монтеров возника­ют ощущения скованности действий, необходимости прилагать дополни­тельные усилия для выполнения простых движений. Анализ ситуации позволяет, в качестве причины этих ощущений, назвать воздействие электростатических сил. Вспомним школьный опыт с электроскопом. Он состоит в том, что если зарядить электрически два листочка бумаги, то они расходятся, так как на них действует сила кулоновского от­талкивания. Представим себе монтера, стоящего на проводе ВЛ 750 кВ и ремонтирующего подвесную гирлянду изоляторов. В любой момент времени и руки и тело имеют электрический заряд одного знака. Сле­довательно, на руки будет, как на листочки электроскопа, действовать кулоновская сила. Руки должны этой силой отталкиваться от тулови­ща.

Оценки показывают, что при ремонте под напряжением на ВЛ-750 кВ сила может дости­гать 5 ньютонов.

Воздействия тока, протекающего по организму человека также об­суждались. Однако действие импульсных токов требует комментария. Для ремонта под напряжением, например, для ремонта гирлянды изоляторов или распорок расщепленного провода требуется доставить монтера на провод, находящийся под напряжением. Обычно это осуществляется при помощи, так называемой, монтерской кабины или металлического стула с легким ограждением, на котором и сидит монтер. Кабина поднимается к проводу на капро­новом канате. Когда расстояние между кабиной и проводом становится достаточно маленьким, между кабиной и проводом (или между монтером и проводом) возникает электрический разряд. При ремонте под напряжением на воздушной линии ВЛ-750 кВ длина искры достигает 30-50 см.

Этот факт имеет самое простое объяснение. Уже говорилось о том, что проводник во внешнем поле принимает потенциал, примерно равный среднему значению потенциала внешнего поля на его длине. Поэтому потенциал монтерской кабины значительно меньше потенциала провода. Напряжение между ними может достигать десятков и даже сотен кило­вольт, что и вызывает пробой промежутка между кабиной и проводом. После пробоя кабина вместе с монтером получают соответствующий заряд, причем постоянная времени этого процесса имеет порядок мик­росекунд и менее. После зарядки разряд прекращается, так как потенциалы кабины и провода становятся равными друг другу. Когда напряжение поменяет свой знак, то снова между кабиной и проводом возникнет напряжение, так как кабина имеет заряд другого знака, чем провод. Пробой промежутка между кабиной и проводом происходит мно­гократно до того момента. пока монтер не присоединит кабину к проводу специальным проводником.

В процессе многократных пробоев промежутка между проводом и ка­биной по каналу разряда проходит импульс тока, замыкающийся через кабину (и возможно монтера) на емкость между кабиной и землей. Этот ток также оказывает (или может оказывать) воздейс­твие на человека.

Для защиты ремонтного персонала при проведении ремонта под напряжением от воздействия перечис­ленных факторов применяют специальный экранирующий комплект спецо­дежды или экранирующий костюм. Он должен обеспечивать необходимые защитные свойства в сочетании с удобством эксплуатации. Кроме это­го. должна быть исключена возможность возникновения разрядов между экранирующим костюмом и телом человека. Последнее требование осо­бенно важно, так как разряды внутри костюма вызывают болезненное раздражение, увеличивают нервную нагрузку монтеров.

В настоящее время разработаны экранирующие костюмы в разных странах и разными фирмами. Как правило, они состоят из брюк и курт­ки с капюшоном, снабженным накидкой на лицо. Накидка должна пре­дотвращать возможность замыкания разряда между проводом и монтером на лицо, что не исключается в ее отсутствие. В некоторые комплекты входят ботинки со специальными носками и специальные рукавицы. Все элементы экранирующего костюма выполняются проводящими. Это относится как к брюкам, куртке, накидке на лицо, так и носкам и рука­вицам. Экранирующий костюм надевается на хлопчатобумажное белье. Технические требования к ткани костюма состоят в следующем. Ко­эффициент экранирования по напряженности поля Ке должны быть не менее: Ке 0,05, а по току: Кi 0,01. Максимальный импульсный заряд не должен превышать Qmax 0,2 мкКл, а напряжение между телом челове­ка и костюмом должно быть менее 20 В. Указанные требования выполняются при применении тканей, включающих проводящие нити. Размер ячеек составляет 1 – 2 мм.

Как известно, влияние магнитных полей на человека стало привлекать внимание гигиенистов и энергетиков лишь в последние годы. Это, конечно, не значит, что таким вопросом не занимались и нормы отсутствовали во­обще. Однако во многих книгах, посвященных экологическому влиянию объектов энергетики, можно было прочитать, что влиянием магнитных полей можно пренебречь. Результаты, полученные разными исследова­телями и показывающие, что при напряженностях магнитного поля по­рядка долей А/м возрастает риск возникновения онкологических забо­леваний, заставили пересмотреть существовавшие ранее взгляды. Во всех развитых странах начался и, можно сказать, продолжается пе­ресмотр норм на допустимые значения напряженности магнитного поля. Этот процесс проходит болезненно, так как установление норм на уровне единиц А/м заставит отказаться от многих, ставших уже при­вычными, представлений и, самое главное, связан с громадными зат­ратами. Поэтому правильнее было бы сказать, что нормы по допусти­мым значениям магнитного поля находятся в процессе разработки или становления.

Несмотря на некоторую неопределенность в области нормирования допустимых значений напряженности магнитного поля, в технической литературе разных стран возрастает количество статей, посвященных способам ограничения и снижения напряженности магнитного поля. Предлагается широкий выбор технических средств, позволяющих в раз­ной степени уменьшить воздействия магнитных полей.

Выбор конкретного технического решения всегда проводится на ос­нове технико-экономического сравнения вариантов. Это возможно, когда точно известна цель. В нашем случае – норма на допустимые значения. С большой долей вероятности можно предположить, что нор­мы в России по допустимым значениям напряженности маг­нитного поля в обозримом будущем будут пересмотрены в сторону ужесточения. В этой ситуации рекомендовать те или другие конкрет­ные технические решения нецелесообразно. Поэтому в дальнейшем будем придерживаться следующего порядка: техническое реше­ние, его принцип действия, эффективность в смысле ограничения нап­ряженности магнитного поля.

В качестве первого и самого простого средства ограничения воздействия магнитного поля назовем удаление от токонесущих проводов. При этом следует помнить, что вблизи провода с током напряженность убывает обратно пропорционально пер­вой степени расстояния до провода. Если имеем дело с трехфазной системой токов (например, с трехфазным кабелем), то напряженность уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния до систе­мы. Применительно к воздушным линиям ВЛ указанная зависимость напряженности от расстояния справедлива, когда расстояние до ВЛ существенно больше расстояния между фазами. Таким же образом, т.е. обратно пропорцио­нально квадрату расстояния, уменьшается напряженность, созданная однофазным (двухпроводным) проводом, чаще всего встречающемся в бытовых элект­роустановках. Следовательно, путем выбора необходимого расстояния до источника магнитного поля можно снизить его напряженность до достаточно малых значений.

Следующее средство снижения магнитных полей это экранирование. Экранирование – мощное средство снижения напряженности магнит­ных полей и применяется достаточно широко. Однако стоимость экра­нов достаточно велика, особенно, если необходимо экранировать боль­шие помещения.

Можно экранировать источник поля (например, систему шин или обмотку реактора) или рабочее мес­то. Необходимость выбора того или другого варианта целиком зависит от конкретной ситуации. Экраны могут быть из ферромагнитных материалов или высокопроводящими.

Ферромагнитные экраны работают следующим образом. Известно, что глубина проникновения электромагнитного поля в проводник определя­ется так называемой глубиной «скин-слоя", под которой подразумевает­ся глубина, на которой поле затухает в «е» раз (е = 2,718 – основа­ние натуральных логарифмов). Глубина (или толщина) «скин-слоя» опре­деляется выражением:

,

где – проводимость металла; – круговая частота; – магнитная проницаемость металла.

Если применить в качестве материала экрана электротехническую сталь, относительная магнитная проницаемость которой составляет около 1000, то толщина «скин-слоя» будет около 0,7 мм. При толщине экрана в 2 мм магнитное поле в нем будет ослаблено (затухнет) примерно в 20 раз.

Принцип действия «высокопроводящего» экра­на состоит в том, что в нем наводятся вихревые токи. Результирую­щее поле в экранируемом объеме является суммой внешнего поля и по­ля вихревых токов, направление которых всегда таково, что поле в экранируемом объеме уменьшается. Расчет таких экранов достаточно сложен, но упрощенный вариант можно рассмотреть.

В тех случаях, когда требуется снизить напряженность магнитного поля в небольшой области, можно рекомендовать короткозамкнутые контура. Проиллюстрируем это простым примером. Пусть по прямому проводу протекает ток I1. Для снижения напряженности магнитного поля поместим рядом с проводом прямоугольную проводящую рамку, как показано на рис. 7.1.

Р и с. 7.1. Снижение магнитного поля
короткозамкнутым контуром

 

Если сечение провода рамки достаточно велико, то ее ак­тивным сопротивлением можно пренебречь. Тогда ток в рамке I2

,

где М – взаимная индуктивность между проводом и рамкой; L – индук­тивность рамки.

Примем, что: а = 2 м; b = 1м; d = 0,02 м.

Для принятых размеров из [16] получим: I2 = – 0,3 I1.

Если ввести коэффициент экранирования по напряженности магнитного поля: Кm = Н/Нвн, (где Нвн – напряженность внешнего поля), то для приня­тых в примере значений получим:

Расстояние от провода, м: 0,03 0,25 0,5 0,75

Значение Кm: 0,67 0,58 0,33 0,27

Приведенные данные показывают возможность снижения напряженнос­ти магнитного поля таким простейшим устройством, как короткозамкнутая рамка.

Подобные экраны могут применяться и при проведении ремонтных работ в зоне воздушных линий под напряжением. Следует от­метить сравнительно невысокую степень экранирования в этом случае. Экраны, образованные короткозамкнутыми рамками, иногда называют пассивными.

Активный экран можно получить, если по одному или нескольким контурам пропустить ток от специального источника. Если в контуре, показанном на рис. 7.1, протекает ток I2 = I1, то вблизи провода с током I1 поле практически будет скомпенсировано полностью.

Активные экраны могут применяться и для экранирования помещений.

В частности, они также используются в курортологии для компенсации магнитного поля земли во время магнитных бурь. Очевидно, что в этом случае экрани­рующая система должна быть дополнена измерителем напряженности и системой регулирования компенсирующего тока.

В энергетике такие экранирующие системы можно рекомендовать для экранирования систем шин.

В целях защиты населения от воздействия электрического поля ЛЭП, как было показано ранее, устанавливаются санитарно-технические зоны – территория вдоль линий электропередачи, в которой напряжённость поля превышает 1 кВ/м.

При этом в пределах санитарно-защитной зоны ВЛ запрещается:

- размещать жилые и общественные здания и сооружения;

- устраивать площадки для стоянки и остановки всех видов транспорта;

- размещать предприятия по обслуживанию автомобилей и склады нефти и нефтепродуктов;

- производить операции с горючим, выполнять ремонт машин и механизмов.

В случае, если на каких-то участках напряженность электрического поля за пределами санитарно-защитной зоны окажется выше предельно допустимой 0,5 кВ/м внутри здания и выше 1 кВ/м на территории зоны жилой застройки (в местах возможного пребывания людей), должны быть приняты меры для снижения напряженности. Для этого на крыше здания с неметаллической кровлей размещается практически любая металлическая сетка, заземленная не менее чем в двух точках. В зданиях с металлической крышей достаточно заземлить кровлю не менее чем в двух точках.

Территории санитарно-защитных зон разрешается использовать как сельскохозяйственные угодья, однако рекомендуется выращивать на них культуры, не требующие ручного труда.

На приусадебных участках или других местах пребывания людей напряженность поля промышленной частоты может быть снижена путем установления защитных экранов, например это железобетонные, металлические заборы, тросовые экраны, деревья или кустарники высотой не менее 2 м.

Машины и механизмы на пневматическом ходу, находящиеся в санитарно-защитных зонах воздушных линий (ВЛ), должны быть заземлены. Кроме того, эти машины и механизмы без крытых металлических кабин, применяемых в сельскохозяйственных работах в данных зонах, должны быть оснащены экранами для снижения напряжённости поля на рабочих местах механизаторов.

При проведении строительно-монтажных работ в санитарно-защитных зонах необходимо заземлять протяжённые металлические объекты (трубопроводы, кабели и т.п.) не менее чем в двух местах, а также на месте производства работ.

В районах прохождения воздушных линий персонал предприятия электросетей, обслуживающий эти линии, должен проводить разъяснительную работу среди населения по пропаганде мер безопасности при работах и нахождению вблизи воздушных линий.

7.2. Основные мероприятия по обеспечению электромагнитной совместимости в энергетических установках и устройствах автоматизации

В энергетических установках и устройствах автоматизации необходимо обеспечивать достаточную электромагнитную совместимость, т. е. путем реализации соответствующих мероприятий гарантировать, что при эксплуатацию установок и устройств не потребуются дорогостоящие дополнительные работы по их совершенствованию, а при дальнейшей эксплуатации не возникнут ограничения функционирования, выходы из строя, повреждения или опасные режимы, вызванные недостаточной электромагнитной совместимостью.

 

 

Р и с. 7.2. Основные мероприятия по обеспечению электромагнитной
совместимости устройств автоматизации энергетических установок:

I1,I2,I3 – классы 1,2,3 окружающей среды (из гл.3); la, 1б – системы питания технологического устройства и устройства автоматизации; 2 – соединительные провода; 3 – заземление; 4 – защита от молнии и от перенапряжений; 5 – высокочастотные и импульсные поля, созданные молнией, ядерными взрывами; 6 – разряды статического электричества; 7 – сильноточные выпрямители; 8 – электромаг­нитные приборы; АG – устройство автоматизации; LAN – локальная сеть; PAS – шина выравнивания потенциалов; USV – установка бесперебойного электроснабжения

Это обеспечивается:

– проектированием здания (его конструкции, расположении помещений, экранирование помещений и здания, кабельных трасс);

– целесообразным выбором и размещением измерительных, управляющих и регулирующих приборов, соединений между ними, а также коммуникационных элементов с учетом имеющихся в устройстве электроэнергетических элементов (коммутационных, трансформаторных, электротехнологических, подъ­емных механизмов, лифтов и т. д.);

– использованием промышленных элементов устройств автоматизации, показатели которых (помехоустойчивость, эмиссия помех) соответствуют ожидаемым параметрам окружающей среды, т.е. принятым классам электромагнитной обстановки (классам 1,2,3), в частности, как показано на рис. 7.2.

При этом должны быть выполнены технические мероприятия, направленные на обеспечение электромагнитной совмести­мости, в системах электропитания, при прокладке кабелей и заземления, молниезащиты, путем ограничении коммутационных перенапряжений, создания защиты от вызывающих помехи полей и от влияния разрядов статического электричества, а также направленные на подав­ление помех, создаваемых выпрямителями, электромагнит­ными устройствами и т.д.

7.3. Мероприятия по обеспечению электромагнитной совместимости в системах электропитания

При создании системы электропитания технологических установок или устройств автоматизации, удовлетворяющих требованиям электромагнитной совместимости, необходимо позаботиться о том, чтобы:

– не нарушалась работа устройств от приходящих из сети помех, вызванных переходными процессами, спадами и исчезновениями напряжения;

– ограничить воздействие установок с большой мощностью, таких, как дуговые печи, сварочные агрегаты, прессы, пилорамы и другие, с целью обеспечения допустимого качества напряжения сети [22, 23], а эмиссия высокочастотных помех не превышала допустимой;

– не нарушалась нормальная работа приборов автоматизации электроэнергетических промышленных установок как через систему электропитания, так и из-за влияния магнитного поля;

– не было взаимных помех электронных промышленных устройств через систему питания.

Необходимо иметь в виду, что электропитание силовых установок, осветительных устройств и устройств автоматизации осуществляется по-разному.

Для обеспечения электромагнитной совместимости электроэнергетических промышленных установок потребителей должны быть соблюдены определенные технические условия в точке присоединения их к сети, устанавливаемые производителем электроэнергии.

Для обеспечения электромагнитной совместимости в системах электроснабжения с электроприемниками, приводящих к помехам в питающей сети, целесообразно использовать, как показано на рис. 7.3, следующие мероприятия и технические устройства:

1) использование фильтров низких частот для снижения скорости изменения тока в подводящих проводах, например, при переключениях или коммутациях в выпрямителях (рис. 7.3,а);

2) введение дополнительных шунтирующих контуров, настроенных на высшие гармоники, вызванные нелинейными характеристиками промышленных установок, в частности выпрямителями (рис. 7.3,б);

3) использование маховиков (рис. 7.3,в) или статических тиристорных компенсирующих устройств (рис. 7.3,г) для сглаживания импульсной нагрузки, например, в прессах, пилорамах, точечных сварочных машинах;

4) симметрирование сети реактивными элементами при боль­шой однофазной нагрузке (рис. 7.3,д);

5) подключение мощных потребителей к сети более высокого напряжения (рис. 7.3,е).

 

Р и с. 7.3. Мероприятия по снижению воздействия на питающую сеть
электроприемников с резкопеременной, несинусоидальной,
несимметричной нагрузкой:

1 – шины среднего напряжения; 2 – шины низкого напряжения, 3 – пресс; 4 – устройство для точечной сварки; 5 – однофазная нагрузка; 6 – устройство большой мощности; а – фильтр низких частот; б – фильтры высших гармоник, настроенные на 5, 7, 11 и другие гармоники;
в – маховики; г – статические тиристорные компенсирующие устройства (СТК); д – симметрирование сети; е – подключение нагрузки на более высокое напряжение

 

При обеспечении электропитанием устройств измерения, управления, регулирования и телеуправления необходимо учиты­вать следующие особенности:

– многие компоненты малой мощности требуют качественного напряжения питания, а часто и надежного питания;

– потребители могут иметь сетевые элементы с неуправляемыми выпрямителями и защитными конденсаторами большой емкости, а также сетевые коммутационные устройства, как правило, создающие кратковременные (до 10 мс) срезы напряжения при коротких замыканиях и нагружающие питающую сеть большими пусковыми токами при включениях и импульсными токами в стационарных режимах, что может создавать помехи другим потребителям из-за внутреннего сопротивления источника энергии.

Поэтому рекомендуется, размещенные в устройстве, аппараты автоматизации питать раздельно (см. рис. 7.2), не присоединяя к их системе питания другие потребители (осветительные ycтройства и розетки для электроинструмента). Помехи от других приборов, обусловленные их воздействием на сеть питания могут быть устранены подключением помехоподавляющих компонентов и соединением системы питания звездой.

 

Сеть низкого напряжения

 

Р и с. 7.4. Мероприятия и технические устройства по обеспечению
электромагнитной совместимости устройств автоматизации с сетью питания:

а – сетевые фильтры; б – стабилизаторы напряжения; в – статические системы бесперебойного питания; г – динамические системы бесперебойно» питания; д – агрегаты резервного питания; е – агрегаты резервного питания повышенной готовности

 

Чтобы обеспечить электромагнитную совместимость устройств автоматизации и повысить надежность системы питания, используются, как показано на рис. 7.4, следующие технические средства:

1) Сетевые помехоподавляющие фильтры для сглаживания переходных напряжений (рис. 7.4,а). Современные приборы автоматизации, как правило, снабжены такими фильтрами;

2) Трансформаторы, стабилизаторы напряжения для выравнивания колебаний напряжения и подавления высших гармоник и переходных симметричных и несимметричных напряжений помех (рис. 7.4,б);

3) Системы бесперебойного питания для гальванической развязки системы питания устройств автоматики от сети, для обеспечения питания при длительных понижениях и исчезновениях напряжения сети, а также для обеспечения специфических требований к системе питания. При ­этом различают статическую и динамическую системы питания. Статическая система (рис. 7.4,в) состоит из выпрямителя, аккумулятора – накопителя энергии с инвертором и позволяет в зависимости от параметров сети и вида потребителя обеспечить питание продолжительностью от нескольких минут до многих часов. Динамическая система (рис. 7.4,г) имеет вращающийся умформер с маховиком – накопителем энергии и позволяет компенсировать перерывы питания в течение нескольких секунд;

4) При длительных перерывах могут использоваться агрегаты непрерывного питания (рис. 7.4,д), чаще всего дизель-генераторные, а в особо ответственных случаях при большой мощности – агрегаты повышенной готовности. Они состоят из вращающегося умформера с дизельным двигателем и запускаются автоматически при отключении сети за счет энергии маховика (рис. 7.4,е).

7.4. Обеспечению электромагнитной совместимости при прокладке кабелей связи

Имеющиеся в устройстве электронные и электрические, часто удаленные друг от друга, компоненты связаны с сетью проводами питания, а между собой – сигнальными проводами, линиями управления и передачи данных в соответствии с предназначением устройства. Особенность прокладки кабелей, удовлетворяющая требованиям обеспечения электромагнитной совместимости, должна:

- не вызывать нарушений нормальной работы, вызванных внешними помехами (токами молнии, замыканиями на землю, полями);

- предотвращать влияние силовых кабелей энергоемких по­требителей (приводов с выпрямителями, сварочных аппаратов и т.д.) на измерительные, регулирующие, управляющие уст­ройства через их систему питания, сигнальные провода, линии управления и передачи данных;

- исключать взаимные влияния сигнальных проводов, линий управления и передачи данных.

Исходя из этих требований по устранению влияния на линии, можно сформулировать следующие указания по прокладке кабелей в устрой­ствах:

1) Необходимо скручивание пары проводов (прямого и обрат­ного) для сигналов. Это означает, что нельзя при многих сиг­налах использовать общий обратный провод (жилу или экран кабеля, корпус). Тем самым симметрируются емкости связей параллельных линий и предотвращается образование проводящих контуров. Если кабель для измерений, регулирование и управления, состоящий из отдельных экранированных пар проводов, экраны которых с одной стороны связаны с системой опорного потенциала, имеет металлическую защитную оболочку, то она заземляется с двух сторон и может быть использована для защиты от воздействия молнии (рис. 7.5).

 

 

Р и с. 7.5. Кабель для передачи измерительных сигналов,
сигналов управления и регулирования:
1 – медные гибкие жилы; 2 – изоляция хил; 3 – экранированные пары проводов со вспомогательными заземляющими проводами; 4 – пластмассовая лента; 5 – внешний экран
(медная оплетка); 6 – поливинилхлоридная внешняя обо­лочка

 

При этом экран может отсутствовать, если входные и выходные элементы электронного устройства достаточно помехоустойчивы. Например, двойные линии датчиков и систем регулирования обычно не экранируются.

2) Линии передачи данных и сигналов следует размещать на возможно большем расстоянии (более 10 см) от токовых цепей, силовых кабелей и проводов, в которых в нормальных режимах могут возникать быстрые изменения тока или напряжения.

3) Там, где существуют сильные низкочастотные помехи, сигнальные провода и линии передачи данных следует прокладывать в ферромагнитных стальных трубах или шлангах, которые одновременно защищают провода и кабели от механических повреждений.

В пределах здания рекомендуется прокладывать кабели и провода в заземленных и закрываемых кабельных каналах, элементы которых надежно соединены электрически друг с другом. Каналы могут иметь несколько камер (например, три), в которых раздельно прокладываются несущие помехи и чувствительные к помехам кабели, например, в камере около стойки прокладываются силовые кабели 380 В, в средней камере – кабели управления 220 В, в крайней камере – сигнальные кабели.

4) Кабели, выходящие из здания и пересекающие некоторое закрытое пространство, должны иметь внешний экран, рассчитанный на пропускание сильного тока, или их следует прокладывать в трубчатых металлических каналах или в железобетонных каналах с электрически объединенными крышками.

5) Для предотвращения проникновения синфазных помех по проводам в сигнальный контур, необходимо выполнять разделение потенциалов при помощи электромагнитных, электромеханических или электрооптических устройств, которое осуществляется во входных и выходных цепях электронных промышленных устройств или в отдельных блоках.

6) Для снижения воздействия помех на передающие участки устройства осуществляется выбор большего по величине полезного сигнала при передаче с последующим его понижением до требуемого значения перед обработкой. При этом напряжение помехи снижается пропорционально уменьшению сигнала.

Абсолютно помехоустойчивы при электромагнитном воздействии световоды. Они обеспечивают разделение потенциалов датчика и приемника, повышенную безопасность работы во взрывоопасной обстановке, малую занимаемую площадь и высокую (до 10 Мбайт/с) скорость передачи.

Специально для локальных сетей можно сформулировать следующие рекомендации:

– не прокладывать линии передачи данных параллельно сильноточным проводам на длине более 10м;

– при необходимости близкой прокладки проводов, несущих сильные помехи, следует экранировать участки линий передачи данных (при коаксиальной системе передачи для этого требуются кабели с дополнительным экраном);

– при симметричных участках передачи сигналов применять трансформаторы (трансформаторная передача помимо разделения потенциалов обладает гораздо лучшими симметрирующими и развязывающими свойствами, чем симметричныe относительно земли резистивные схемы);

– как можно чаще следует реализовывать коаксиальные системы (уменьшение сопротивления связи);

– при симметричных системах по возможности необходимо скручивать провода (снижение влияния площади контура);

– при присоединении экранированной линии к корпусу upибора нужно добиваться хорошего контакта по всей окружности экрана;

– экраны линий всех цепей, присоединенных к шине данных рекомендуется соединять с единой системой заземления;

– шины данных следует прокладывать рядом с проводящими поверхностями, в металлических кабельных каналах (в экранированных системах провода, несущие сильные помехи, прокладывать на расстоянии не менее 30 см, а в неэкранированных системах – не менее 1 м, что часто практически реализовать невозможно).

Большие преимущества имеют системы передачи данных на базе световодов. При достижимых в настоящее время коэффициентах затухания осуществляется создание волоконных линий передачи данных длиной в несколько километров.

7.5. Повышение электромагнитной совместимости устройств автоматизации с помощью
заземляющих устройств

В устройствах автоматизации со многими приборами или шкафами взаимные помехи будут наименьшими, если все корпуса и проводящие детали здания и устройства находятся под одним напряжением. Для этого приборы автоматизации соединяют с заземляющим устройством требующимся также для защиты от напряжения прикосновения, грозовых и коммутационных перенапряжений, а также для рабочего заземления электротехнических установок.

Сильноточное заземляющее устройство состоит, как правило, из фундаментного заземлителя (кольцеобразного сборного проводника, расположенного на нижнем этаже здания, как показано на рис. 7.6), к которому присоединены все естественные и дополнительные заземлители.

 

Р и с. 7.6. Заземления устройств автоматизации в виде звезды (а)
и плоской систе­мы (б):

А – приборы автоматизации (пульты, шкафы); В – провода системы опорного потенциала; F – плоский заземлитель; FE – фундаментный заземлитель; GB – арматура здания; КЕ – искусственный заземлитель; NE – естественные заземлители; SP – изолированная центральная точка соединений проводов опорного потенциала; Е – устройство заземления

 

К естественным заземлителям oтносятся все металлические элементы, соприкасающиеся с землей (трубы, фундамент здания, металлические конструкции технических и технологических агрегатов, оболочки кабелей, рельсовые пути, экраны кабельных каналов, приходящих в здание), а также система заземления электрооборудования.

Для заземления электронных промышленных средств в устройствах автоматизации применяют в основном два вида соединений заземляющих проводов: соединение их в звезду или присоединение к плоскому заземлителю. При соединении в звезду изолированные провода системы опорного потенциала всех приборов объединяются в одной точке, также изолированной, которая кратчайшим путем соединяется с системой заземления, предназначенной для электротехнических установок и молниезащиты (рис. 7.6,а). При использовании плоского заземлителя системы опорного потенциала непосредственно соединяются с корпусами при­боров, которые проводниками кратчайшим путем связываются с изолированным плоским заземлителем, сооруженным на полу производственного помещения, подсоединенным в одной точке к заземлению электротехнических устройств (рис. 7.6,б). Соединение в звезду является классическим видом заземления аналоговых и небыстродействующих цифровых устройств автоматизации. Для быстродействующих устройств полные сопротивления отдельных расположенных в виде лучей проводов заземления становятся слишком высокими, чтобы гарантировать нормальное функционирование заземляющего устройства, и поэтому используется плоское заземление.

Часто применяется комбинация этих двух видов заземления, например, в производственных помещениях с управляющей и вычислительной техникой – плоское заземление, а в пределах общего пространственно разветвленного устройства, которое может содержать также аналоговые компоненты – звездой. В этом случае повторяется принцип занулений внутри прибора.

7.6. Мероприятия по снижению влияния разрядов статического электричества

Из-за разрядов статического электричества с тела человека или передвижного устройства может наступить повреждение или нарушение функционирования электронных приборов на рабочих местах, пультах управления, в диспетчерских или компьютерных залах при работе с приборами или сервисном обслуживании.
В комфортабельно оборудованных помещениях с синтетическими непроводящими покрытиями полов и с покрытыми пластиком предметами устройства такая опасность особенно велика.

Меры по устранению этой опасности в основном направлены на то, чтобы вблизи электронных устройств ограничить образование статических зарядов или нейтрализовать заряды, если их образование неизбежно.

В частности, это осуществляется за счет применения следующих мероприятий:

1) Применением проводящих покрытий полов (проводящей резины, войлочных материалов, специальных проводящих пластмасс, а также половой краски с поверхностным сопротивлением 105 – 108 Ом);

2) Покрытием гладких полов антистатической мастикой;

3) Поддержанием относительной влажности воздуха выше 50% увлажнителями воздуха или кондиционерами;

4) Использованием приборов, стойких и испытанных к воздействиям разрядов статического электричества.

При обращении с электронными деталями и платами, например, при сервисном обслуживании, необходимо соблюдать нормы защиты от разрядов статического электричества, важнейшими из них являются:

1) Хранение и транспортировка отдельных схем и плат с закороченными выводами в упаковке из проводящих антистатических материалов;

2) Все требуемые манипуляции с электронными элементами проводить только на рабочих местах, оборудованных антистатическими устройствами.

7.7. Мероприятия по снижению влияния электромагнитного излучения

Электромагнитное излучение может быть вызвано радио– и телепередатчиками; устройствами дистанционного управ­ления; радиопереговорными приборами; а также электротех­нологическими устройствами; дугами в отключающих аппаратax; молнией; разрядами статического электричества, и воздействовать на измерительные, управляющие процессами ре­гулирующие приборы и т.д.

Достаточная защита электронных приборов от излучения обычно обеспечивается металлическими шкафами, пульта­ми, корпусами, в которых электронные устройства находятся в рабочем режиме. Металлизированные пластмассовые кор­пуса также выполняют эту задачу.

Падающие электромагнит­ные волны могут частично поглощаться стенками или отражаться от их поверхности. При особых требованиях к электро­магнитной совместимости при высоких частотах использу­ются специальные системы корпусов.

Защита силовых, сигнальных проводов, линий управления и передачи данных от излучения осуществляется использо­ванием кабельных экранов, соответствующим образом защищенной прокладкой кабелей, а также использованием световодов.

Особо ответственные и такие высоконадежные приборы, как центральные вычислительные машины, системы управления процессами и другие, непременно должны размещаться в экранированных помеще­ниях.

7.8. Организационные мероприятия по обеспечению электромагнитной совместимости

Организационные мероприятия, способствующие обеспечению электромагнитной совместимости, направлены на то, чтобы рассмотренные технические мероприятия реализовать при планировании, проектировании и создании электроустановок, приборов и длительно обеспечивать необходимое качество в отношении электромагнитной совместимости в стадии использования, обслуживания, ввода в эксплуатацию устройства.

В большинстве случаев эти мероприятия дают экономический эффект и могут оказаться достаточными для поддержания определенного качества электромагнитной совместимости. Они позволяют снизить материальные затраты путем ограничения функционирования устройства или соблюдения установленных правил эксплуатации. Ограничение функционирования означает локальное или временное регламентирование протекания производственного процесса. Например, может быть установлено, чтобы определенные, создающие сильные помехи устройства не работали одновременно с особо чувствительными измери­тельными и аналитическими приборами.

Организационные мероприятия включают в себя предписа­ния, такие, как ношение экранирующей защитной одежды вблизи интенсивных источников излучения, порядок обраще­ния с электронными деталями, блоками и приборами, или запрет использования радиопереговорных устройств в определенных чувствительных зонах, например в пультовых, диспетчерских помещениях.

Среди эксплуатационных и профилактических мероприятий, относящихся также к организационным, есть и такие, как осмотр и измерение сопротивления заземления соединений в заземляющем устройстве, проверка устройств разделения различных потенциалов, эффективности фильтров, устройств защиты от перенапряжений [24] и экранов, предусмотренных по условиям обеспечения электромагнитной совместимости.

Вопросы для самоподготовки

1. Типы вредных воздействий на человека, находящегося вблизи ЛЭП.

2. Перечислите способы ограничения воздействия магнитного поля.

3. Объясните принципы экранирования.

4. Способ действия активных экранов.

5. Способ действия пассивных экранов.

6. Какие организационные мероприятия по обеспечению электромагнитной совместимости вы знаете?


– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ

В М САЛТЫКОВ... А В САЛТЫКОВ... Н В САЙДОВА...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Рекомендации по обеспечению помехоустойчивости приборов в зависимости от вида помех и мест установки приборов

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Салтыков В.М.
С 16 Электромагнитная совместимость в электроэнергетике (источники электромагнитных полей и их влияние): учеб. пособ. / В.М. Салтыков, А.В. Салтыков, Н.В. Сайдова. Самара. Сам

ПОНЯТИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ
Под электромагнитной совместимостью (ЭМС) понимают [1] способ­ность приборов, устройств, технических систем, биологических объектов нормально функционировать в условиях воздействия на них э

Государственные стандарты РФ в области электромагнитной безопасности
Обозначение Наименование ГОСТ 12.1.002-84 Система стандартов безопасности труда. Электрические поля промышленной частоты.

Санитарные нормы и правила для условий профессионального облучения электромагнитными полями
Обозначение Наименование Примечание СанПиН 2.2.4/ 2.1.8.055-96 Санитарные правила и нормы. Электромагнитны

Санитарные нормы и правила для условий
непрофессионального облучения (население) Обозначение Наименование Примечание

Предельно допустимые уровни электромагнитного поля для потребительской продукции, являющейся источником ЭМП
Источник Диапазон Значение ПДУ Примечание Индукционные печи 20 – 22 кГц 500 В/м

Допустимые уровни воздействия электрического поля ЛЭП на население
ПДУ, Е, кВ/м Условия облучения 0,5 Внутри жилых зданий 1,0 На территории зоны

Допустимые уровни напряжённости магнитного и электрического полей
  Частота Напряжённость магнитного поля, А/м Частота Напряжённость электрического поля, В/м 50

Степени жесткости и нормируемые уровни испытаний при воздействии затухающим колебательным магнитным поле
  Степень жесткости Максимальная напряженность магнитного поля, А/м -

Степени жесткости испытаний в полосе частот от 150 кГц до 80 МГц
  Степень жесткости испытаний Испытательное напряжение дБ В

Степени жесткости испытаний на помехоустойчивость при воздействии длительных помех в полосе частот от 15 Гц до 150 кГц
  Степень жесткости испытаний Испытательное напряжение, В в полосе частот 15-150 Гц 150 Гц- 1,5 кГц

Нормы ПКЭ и допустимые погрешности их измерения
  ПКЭ, единица измерения Нормы ПКЭ Пределы допустимых погрешностей измерения нормально допустимые

Значение коэффициента n-й гармонической составляющей напряжения
  Нечетные гармоники, не кратные 3, при Uном, кВ Нечетные гармоники, кратные 3* , при Uном, кВ

Характеристики временных перенапряжений
  ΔtперU , с до 1 до 20 до 60 kперU

Характеристики воздействия молнии на объекты
  Параметр Максимальный ток, Imax Крутизна тока

Приблизительные значения напряженностей магнитного поля промышленной частоты на энергетических и промышленных предприятиях
  Предприятие, устройство Место измерения Напряженность магнитного поля, А/м Электростанция

Уровни электрических и магнитных полей промышленной частоты 50 Гц от различных электроприборов
  Вид электроприбора, тип Мощность, Р, Вт Электрическое поле, Е, В/м Магнитное поле, В, н

Субъективные жалобы пользователей персонального компьютера и возможные причины их происхождения
  Субъективные жалобы Возможные причины Резь в глазах Визуальные эргономические параметры монитора, освещен

Биологическое воздействие сотовой радиотелефонной связи
Сотовая радиотелефония является сегодня одной из наиболее интенсивно развивающихся телекоммуникационных систем. В настоящее время во всем мире насчитывается более 200 миллионов абонентов, пользующи

Сотовой радиосвязи, действующих в России
  Наименование стандарта Диапазон рабочих частот БС Диапазон рабочих частот МРТ Максимальная излучаемая мощность БС

Значения допустимых напряжений статического электричества, приводящих к повреждению полупроводниковых элементов
  Тип полупроводникового элемента Повреждающее напряжение статического электричества, В МОП-транзисторы 8

Виды испытательных помех при испытаниях на внешнюю помехоустойчивость
  Вид испытательных помех Элемент прибора, на ко­торый воздействует испыта­тельная помеха Обусловлен­ные гальваническими

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
  1. Хабигер Э. Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике: Пер. с нем. / И.П. Кужекин; Под ред. Б.К. Максимова. – М.: Энергоатомиздат, 1995. 2.

В электроэнергетике
(источники электромагнитных полей и их влияние)     Редактор В.Ф. Елисеева Технический редактор В.Ф. Елисеева К

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги