Электромагнитная обстановка на электрических станциях и подстанциях

Общие положения

Методика определения ЭМО предусматривает проведение из­мерений и расчетов, необходимых для получения данных о макси­мально возможных уровнях электромагнитных воздействий (элек­тромагнитные поля, наведенные токи и напряжения, кондуктивные электромагнитные помехи, разряды статического электричества и др.) на устройства релейной защиты и технологического управления элек­троэнергетических объектов при нормальных и аварийных режимах.

При определении ЭМО на действующем энергообъекте необ­ходимо применять сочетание экспериментальных методов (натурные эксперименты и имитация электромагнитных возмущений) и численный анализ.

Для получения достоверных результатов при численном анализе необходимо использовать результаты экспериментов, так как невоз­можно точно математически смоделировать реальный объект и ошибки могут быть существенные.

С помощью натурных экспериментов на действующем объекте нельзя воспроизвести все возможные режимы, например, короткие замыкания на шинах высокого напряжения или удары молнии. К тому же проведение натурных экспериментов, нарушающих нормальную работу энергообъекта, например, коммутации силовым оборудованием или из­мерения в цепях устройств релейной защиты, ограничиваются по усло­виям работы энергообъекта отдельными разовыми экспериментами, как правило, не самыми опасными с точки зрения уровней электромагнит­ных помех в системах релейной защиты и технологического управле­ния.

Имитация электромагнитных возмущений позволяет существенно расширить возможности по определению уровней электромагнитных помех экспериментальным путем. Однако существуют определенные ограничения и по проведению имитационных испытаний на действую­щем объекте.

В результате работы должны быть определены максимальные значения воздействий на системы релейной защиты и технологического управления при любом нормальном и аварийном режиме. Требование эксплуатации: системы релейной защиты и технологического управления должны работать правильно при любом нормальном и аварийном режимах. Без численного анализа может быть упущен аварийный режим, при котором помехи будут максимальными и одновременно реальными.

Экспериментальная часть работы в основном проводится на дей­ствующем объекте. Методика экспериментов и технические средства (например, имитаторы воздействий и измерительные приборы) должны быть такими, чтобы не мешать нормальной работе объекта и не повре­ждать имеющиеся на объекте устройства.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ОБСТАНОВКА НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТАХ

Надёжность работы энергетических и промышленных объектов во многом определяется надёжностью работы электронной (сейчас, как правило, цифро­вой) аппаратуры защиты, автоматики, связи и т.п. Специфика современных объектов такова, что устанавливаемая на них электронная аппаратура часто подвергается воздействию высоких уровней электромагнитных помех. Рас­смотрим особенности ЭМО на энергообъектах, на примере подстанции (рис. 19).

1.3. Основные этапы проведения работ по определению электромагнитной обстановки

Работы по определению ЭМО на энергообъекте включают в себя следующие этапы:

· получение исходных данных об энергообъекте для проведения работ;

· экспериментально-расчетное определение ЭМО на объекте;

· определение соответствия между уровнями помехоустойчивости устройств.

Электромагнитная обстановка на электрических станциях и подстанциях

Электромагнитная обстановка на электрических станциях и подстанциях зависит от вида ЭМП, возникающих на этих объек­тах. Электромагнитные помехи на электрических станциях и подстанциях возникают в результате следующих электромагнит­ных воздействий:

· напряжения и токи промышленной частоты при коротких за­мыканиях (КЗ) на землю в распределительных устройствах с на­пряжением свыше 1 кВ;

· импульсные помехи при коммутациях и КЗ в распределитель­ных устройствах;

· импульсные помехи при ударах молнии;

· электромагнитные поля радиочастотного диапазона;

· электромагнитные поля промышленной частоты;

· импульсные магнитные поля;

· помехи, связанные с возмущениями в цепях питания автома­тизированных систем технологического управления (АСТУ);

· разряды статического электричества.

Дополнительные ЭМП может создавать различное вспомога­тельное оборудование (сварочные установки, преобразователи тока и частоты, электроинструменты и др.).

Методическими указаниями по определению электромагнит­ной обстановки и уровней совместимости на электрических стан­циях и подстанциях установлено четыре класса ЭМО.

Класс 1. Легкая электромагнитная обстановка:

· осуществлены оптимизационные и скоординированные ме­роприятия по подавлению помех и защите от перенапряжений во всех цепях;

· электропитание отдельных элементов устройства зарезерви­ровано, силовые и сигнальные цепи выполнены раздельно;

· заземление, прокладка кабелей, экранирование произведены в соответствии с требованиями ЭМС;

· климатические условия контролируются и приняты специаль­ные меры по предотвращению разрядов статического электричества.

Класс 2. Электромагнитная обстановка средней тяжести:

· цепи питания и управления частично оборудованы помехо­защитными устройствами и устройствами для защиты от перена­пряжений;

· отсутствуют силовые выключатели, устройства для отключе­ния конденсаторов, катушек индуктивностей;

· электропитание устройств АСТУ осуществляется от сетевых стабилизаторов;

· имеется тщательно выполненное заземляющее устройство;

· токовые контуры разделены гальванически;

· предусмотрено регулирование влажности воздуха и не име­ется материалов, способных электризоваться трением;

· запрещено применение радиопереговорных устройств и пе­редатчиков.

Такая ЭМО типична для диспетчерских помещений электро­станций и подстанций.

Класс 3. Жесткая электромагнитная обстановка:

· защита от перенапряжений в силовых цепях и цепях управ­ления не предусмотрена;

· повторного зажигания дуг в коммутационных аппаратах не происходит;

· имеется заземляющее устройство;

· провода электропитания, управления и коммутационных це­пей недостаточно разделены;

· кабели линий передачи данных, сигнализации, управления разделены;

· относительная влажность воздуха поддерживается в опреде­ленных пределах и не имеется материалов, способных электризо­ваться трением;

· использование переносных радиопереговорных устройств ограничено (установлено расстояние, на которое с этими устрой­ствами нельзя приближаться к приборам).

Такая ЭМО характерна для электростанций и релейных поме­щений подстанций.

Класс 4. Крайне жесткая электромагнитная обстановка:

· защита в цепях управления, сигнализации и электропитания от перенапряжений отсутствует;

· имеются коммутационные устройства, в аппаратах которых возможно повторное зажигание дуги;

· существует неопределенность в выполнении заземляющего устройства;

· нет пространственного разделения кабелей электропитания и управления;

· управление и сигнализация осуществляются по общим кабе­лям;

· возможны любая влажность воздуха и наличие электризуемых трением материалов;

· возможно неограниченное использование переносных пере­говорных устройств;

· возможно наличие мощных радиопередатчиков;

· возможно наличие дуговых технологических устройств (элек­тропечей, сварочных машин и т. п.).

Типичными для данного класса ЭМО являются территории вблизи электростанций, открытых распределительных устройств (ОРУ) станций и подстанций, где не предусмотрены специальные меры по обеспечению ЭМС.

Для ЭМО на объектах электроэнергетики характерно нали­чие постоянных во времени высоких напряженностей электри­ческого поля промышленной частоты (до 25 кВ/м) и напряжен­ностей магнитного поля промышленной частоты (до 10³ А/м). Частотный диапазон различных помех составляет от 0 до 10⁹ Гц.