Электромагнитная совместимость в электроэнергетике

Содержание

Слайд 2

Программа курса лекций А.А. Косякова "Электромагнитная совместимость в электроэнергетике" Курс лекций

Программа курса лекций А.А. Косякова "Электромагнитная совместимость в электроэнергетике"

Курс лекций проводит: Косяков Алексей

Александрович, ведущий инженер ООО "Альфа ЭМС", доцент кафедры "Электрические машины" ФГБОУ ВПО "Уральский государственный университет путей сообщения", канд. техн. наук тел. 8 (912) 677-82-33, e-mail kosakov@yandex.ru
Слайд 3

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из технических заданий

на проектирование подстанций ОАО "ФСК ЕЭС":
Слайд 4

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из технических заданий

на проектирование подстанций ОАО "ФСК ЕЭС":
Слайд 5

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из технических заданий

на проектирование подстанций ОАО "Холдинг МРСК":
Слайд 6

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из технических заданий

на проектирование подстанций ОАО "Холдинг МРСК":
Слайд 7

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из технических

заданий на проектирование подстанций прочих заказчиков: ООО "Мечел-Инжиниринг": ОАО "Сургутнефтегаз": ОАО "ЕЭСК":
Слайд 8

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из технических

заданий на проектирование электростанций: Усть-Илимская ГЭС:
Слайд 9

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из технических

заданий на проектирование электростанций: Усть-Илимская ГЭС:
Слайд 10

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из технических

заданий на проектирование электростанций: Томь-Усинская ГРЭС: Нижневартовская ГРЭС:
Слайд 11

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из

Обоснование выполнения раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" Строки из технических

заданий на проектирование электростанций: Рефтинская ГРЭС: Нижнекамская ТЭЦ: Тюменская ТЭЦ-1:
Слайд 12

Состав раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" нормирует СТО 56947007-29.240.10.028-2009

Состав раздела проектной документации "Электромагнитная обстановка и совместимость" нормирует СТО 56947007-29.240.10.028-2009 "Нормы технологического

проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ (НТП ПС)"
Слайд 13

СТО 56947007-29.240.10.028-2009 "Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ (НТП ПС)"

СТО 56947007-29.240.10.028-2009 "Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ

(НТП ПС)"
Слайд 14

Этапы реализации мероприятий по обеспечению электромагнитной совместимости на объектах ОАО "ФСК

Этапы реализации мероприятий по обеспечению электромагнитной совместимости на объектах ОАО "ФСК

ЕЭС" прописаны в СТО 56947007-29.240.043-2010 "Руководство по обеспечению электромагнитной совместимости вторичного оборудования и систем связи электросетевых объектов": 1. Предпроектное обследование. 2. Проектирование с учётом требований ЭМС. 3. Применение на объекте сертифицированных на помехоустойчивость технических средств. 4. Авторский надзор за выполнением проектных решений в том числе и в части ЭМС. 5. Проведение приемо-сдаточных испытаний с целью подтверждения достаточности выполненных мероприятий по обеспечению ЭМС. 6. Проведение планового и внепланового контроля электромагнитной обстановки и совместимости в процессе эксплуатации объекта.
Слайд 15

Этапы реализации мероприятий по обеспечению электромагнитной совместимости на объектах других (всех)

Этапы реализации мероприятий по обеспечению электромагнитной совместимости на объектах других (всех)

собственников прописаны в РД 34.20.116-93 "Методические указания по защите вторичных цепей электрических станций и подстанций от импульсных помех": 1. Предпроектное обследование (для реконструируемых объектов). 2. Проектирование с учётом требований ЭМС, включая выполнение расчётов основных видов помех – оценки влияния высоковольтного оборудования объекта электроэнергетики и системы молниезащиты на низковольтное микропроцессорное оборудование вторичных систем. 3. Проведение приемо-сдаточных испытаний с целью подтверждения достаточности выполненных мероприятий по обеспечению ЭМС. РД 34.20.116-93 является единственным документом по ЭМС, обязательным для применения на всех объектах электроэнергетики – электростанциях, подстанциях, переключательных пунктах всех собственников, не только электростанций и предприятий электрических сетей, но и заводских, и тяговых подстанций напряжением 110 кВ и выше.
Слайд 16

Общим для электростанций и подстанций магистральных и распределительных сетей напряжением выше

Общим для электростанций и подстанций магистральных и распределительных сетей напряжением выше

6 кВ документом по ЭМС является СО 34.35.311-2004 "Методические указания по определению электромагнитных обстановки и совместимости на электрических станциях и подстанциях" Данный документ дополнительно к РД 34.20.116-93 вводит ещё два этапа комплекса мероприятий по обеспечению ЭМС: 1. Периодическая проверка электромагнитной обстановки с периодичностью не реже 1 раза в 12 лет. 2. Внеплановая проверка электромагнитной обстановки в случаях неправильной работы или повреждении микропроцессорных устройств из-за воздействия электромагнитных помех.
Слайд 17

Термины и определения ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ (ЭМС) – способность оборудования или системы

Термины и определения

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ (ЭМС)
– способность оборудования или системы удовлетворительно

работать в данной электромагнитной обстановке без внесения в нее какого-либо недопустимого электромагнитного возмущения.
ЭЛЕКТРОМАГНИТАЯ ОБСТАНОВКА (ЭМО)
– совокупность электромагнитных явлений, происходящих в данном месте.
ЭЛЕКРОМАГНИТНОЕ ВОЗМУЩЕНИЕ (ЭМ)
– любое электромагнитное явление, которое может ухудшить работу прибора, оборудования или системы или неблагоприятно влиять на срок службы.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ПОМЕХА (ЭМП)
– ухудшение работы оборудования, передающего канала или системы, вызванное электромагнитным возмущением.
ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ
– способность прибора, оборудования или системы выполнять свою работу при наличии электромагнитного возмущения без какого-либо ухудшения.
Слайд 18

Слайд 19

Наиболее типичными источниками электромагнитных возмущений, которые могут оказывать влияние на системы

Наиболее типичными источниками электромагнитных возмущений, которые могут оказывать влияние на системы

РЗА, АСУ и ПА электрических станций и подстанций являются:
∙   переходные процессы в первичных цепях высокого напряжения при коммутациях силовыми выключателями и разъединителями;
∙  переходные процессы при пробое электрической изоляции (КЗ), срабатывании разрядников или ограничителей перенапряжения в первичных цепях высокого напряжения;
∙ электрические и магнитные поля промышленной частоты от высоковольтных установок;
∙ повышения напряжения при протекании токов КЗ через заземляющие устройства;
∙  переходные процессы, являющиеся следствием ударов молнии;
∙ быстрые переходные процессы, являющиеся следствием коммутаций в низковольтном оборудовании;
∙    электростатические разряды;
∙   поля высокой частоты, создаваемые радиопередающими устройствами (как относящимися, так и не относящимися к электроустановке);
∙ возмущения высокой частоты, создаваемые другими частями рассматриваемой установки и передаваемые излучением или через гальванические связи;
∙   низкочастотные возмущения, создаваемые источниками питания.
Наконец, два следующих вида возмущений должны рассматриваться в особых ситуациях:
∙        ядерные электромагнитные импульсы (ЯЭМИ);
∙        влияние магнитного поля земли.

Источники электромагнитных помех на энергообъектах

Слайд 20

Источники возникновения перенапряжений Грозовой разряд Короткие замыкания Коммутации силового оборудования Коммутации низковольтных ЭМ устройств

Источники возникновения перенапряжений


Грозовой разряд

Короткие замыкания

Коммутации силового оборудования

Коммутации низковольтных ЭМ устройств

Слайд 21

Классификация недостатков в части ЭМО.

Классификация недостатков в части ЭМО.

Слайд 22

Слайд 23

Слайд 24

Слайд 25

Повреждение кабеля при ударе молнии и пробое с молниеотвода на кабель

Повреждение кабеля при ударе молнии и пробое с молниеотвода на кабель


Слайд 26

ИМПУЛЬСНЫЕ ПОМЕХИ В результате измерений установлено, что: Амплитуда импульсных помех изменялась

ИМПУЛЬСНЫЕ ПОМЕХИ
В результате измерений установлено, что:
Амплитуда импульсных помех изменялась от

десятков вольт до нескольких киловольт.
Частотные спектры во вторичных цепях являются многочастотными. В некоторых случаях можно различить до 5 – 7 собственных частот. С ростом номинального напряжения размеры подстанции растут и, соответственно, максимальные значения резонансных частот снижаются. Обобщая результаты измерений для ОРУ подстанций 110 – 750 кВ можно сказать, что частотный диапазон импульсных помех находится в пределах 0,1 – 10 МГц (на элегазовой подстанции частота достигала 20 МГц).
Количество импульсных помех при одной коммутации разъединителем может достигать нескольких тысяч за одну коммутацию
Уровень импульсных помех зависит от трассы прокладки кабелей, удельного сопротивления грунта и качества контура заземления.
Слайд 27

Переходные процессы при КЗ, срабатывании ограничителей перенапряжения и разрядников. Пробой электрической

Переходные процессы при КЗ, срабатывании ограничителей перенапряжения и разрядников.
Пробой электрической

изоляции (КЗ на землю) или разрядников приводит к резкому снижению напряжения, что, в свою очередь, вызывает переходной процесс, подобно тому, как это происходит при коммутационных операциях. Ток короткого замыкания промышленной частоты, протекающий по заземляющему устройству установки, вызывает повышение его потенциала на промышленной частоте.
Зажигание дуги в вентильном разряднике вызывает, подобно искровому разряднику, появление переходных процессов высокой частоты. Максимальные значения параметров переходного процесса ниже, вследствие наличия остаточного напряжения на сопротивлении. Наличие нелинейного сопротивления предотвращает появление токов короткого замыкания промышленной частоты.
Срабатывание ограничителей перенапряжений не приводит к появлению высокочастотных переходных процессов в сети, так как переход ОПНа из непроводящего состояния в проводящее происходит плавно.
Слайд 28

Электрические и магнитные поля промышленной частоты, создаваемые силовым оборудованием Силовое оборудование

Электрические и магнитные поля промышленной частоты, создаваемые силовым оборудованием
Силовое оборудование (шины,

силовые кабели, реакторы, трансформаторы и т.д.) подстанций и станций при работе создают вокруг себя электрические и магнитные поля промышленной частоты и частот гармонических составляющих.
Значения напряженности этих полей зависят, соответственно, от класса напряжения и тока в силовом оборудовании, а, кроме того, от конфигурации проводников с током(в частности от высоты проводников над поверхностью земли, междуфазного расстояния, последовательности фаз и числа цепей).
Магнитные и электрические поля промышленной частоты (а также гармонические составляющие низкой частоты) могут оказывать неблагоприятное влияние на устройства РЗиА, ПА и АСУ из-за низкочастотных наводок в цепях сигнализации и управления, в измерительных цепях, воздействуя непосредственно на терминалы микропроцессорных устройств и на мониторы компьютеров.
Слайд 29

Слайд 30

Повышения напряжения при протекании токов молнии и КЗ по заземляющему устройству

Повышения напряжения при протекании токов молнии и КЗ по заземляющему устройству
Протекающие

по проводникам заземляющего устройства токи молнии и токи коротких замыканий могут вызвать повышение потенциала, опасное для систем РЗ, ПА и АСУ ТП
Особенно это касается появления мгновенных разностей потенциала между некоторыми двумя точками заземляющего устройства, которые, в случае наличия на объекте распределенных территориально компонентов этих систем (например, цепи напряжения, тока, управления и сигнализации соединяющих оборудование на ОРУ с терминалами на релейном щите), могут являться источником возмущения.
Рассматриваемое явление может рассматриваться в виде двух составляющих:
очень короткий период в начале (длительностью порядка микросекунд), характеризующийся протеканием быстрых переходных процессов,
и последующим стационарным периодом, характеризующимся излучением промышленной частоты или даже постоянного напряжения.
Слайд 31

Электрические переходные процессы при ударах молнии Воздействие молнии в основном ограничивается

Электрические переходные процессы при ударах молнии
Воздействие молнии в основном ограничивается тремя

следующими механизмами:
1.  Воздействие электромагнитного поля тока молнии на оборудование, удар которой произошел не в электроустановку, а в непосредственной близости от нее.
2. Прямое попадание молнии в составные части электроустановок (а именно: линии электропередач, заземляющее устройство, здания и сооружения, распредустройство) и последующее воздействие через индуктивные, емкостные и гальванические связи.
3. Воздействие электромагнитного поля тока молнии на ЛЭП или сооружения ПС посредством наведенного напряжения и последующая передача наведенных токов через индуктивные, емкостные и гальванические связи на оборудование.
Слайд 32

Быстрые переходные процессы при коммутациях в низковольтном оборудовании При отключении индуктивной

Быстрые переходные процессы при коммутациях в низковольтном оборудовании
При отключении индуктивной нагрузки

(например, электромеханических реле или приводов выключателей) в цепи возникают быстрые переходные процессы, характеризующиеся малой длительностью переднего фронта волны, малой длительностью собственно переходного процесса, низким уровнем энергии и высокой частотой
Слайд 33

Электростатические разряды В зависимости от окружающей среды, при подобном заряде потенциал

Электростатические разряды
В зависимости от окружающей среды, при подобном заряде потенциал на

человеке может достигать значительных величин (10-25 кВ), в то время как запасенная энергия составляет порядка нескольких мДж.
Слайд 34

Радиочастотные поля Радиопередатчики относятся к классу преднамеренных передатчиков из-за того, что

Радиочастотные поля

Радиопередатчики относятся к классу преднамеренных передатчиков из-за того, что

они излучают электромагнитную энергию намеренно. Примерами такого преднамеренного излучения являются радиовещательные передатчики, навигационные средства и устройства дистанционного управления.
Слайд 35

Слайд 36

Низкочастотные возмущения, создаваемые силовыми сетями Системы на базе микропроцессорных и электронных

Низкочастотные возмущения,
создаваемые силовыми сетями
Системы на базе микропроцессорных и электронных устройств должны

питаться от отдельных источников электроснабжения по специально выделенным электросетям.
В таких случаях оценка типовых возмущений в питающей сети может быть выполнена на основе рассмотрения характеристик электропитающих устройств.
Кроме того, следует учитывать действие возмущающих нагрузок, подключенных к силовой сети.
В случае если электронные устройства или системы подключены к сети общего пользования, возмущения, создаваемые питающей электросетью могут оцениваться на основе стандартов на качество электроэнергии (например, серия публикаций МЭК 61000-3).
Наиболее распространенным явлением в цепях оперативного тока на энергообъектах является наличие низкочастотных пульсаций, амплитуда которых может превышать 10%.
Слайд 37

Результаты анализа выполнения условий ЭМС на электросетевых объектах Анализ случаев неправильной

Результаты анализа выполнения условий ЭМС на электросетевых объектах

Анализ случаев неправильной работы

устройств РЗА на объектах ОАО «Мосэнерго»
Слайд 38

Результаты анализа выполнения условий ЭМС на электросетевых объектах

Результаты анализа выполнения условий ЭМС на электросетевых объектах

Слайд 39

Общие положения Организационные мероприятия аттестация оборудования по помехоустойчивости; определение проектных решений

Общие положения

Организационные мероприятия
аттестация оборудования по помехоустойчивости;
определение проектных решений по обеспечению ЭМС

при разработке проектной документации на стадии проекта;
реализация принятых проектных решений в конструкторской, строительной, монтажной и другой документации на стадии разработки рабочей документации;
авторский надзор за выполнением проектных решений при производстве строительно-монтажных работ;
проведение приемо-сдаточных испытаний с целью подтверждения достаточности выполненных мероприятий.
Технические мероприятия
Технические мероприятия включают комплекс принимаемых проектных решений, выполнение которых обеспечивает создание требуемой ЭМО, при которой для всех видов электромагнитных воздействий обеспечивается ЭМС вторичного оборудования и систем связи.
Основой (критериями) для разработки необходимого комплекса мероприятий по обеспечению ЭМС являются допустимые уровни всех видов электромагнитных воздействий для конкретного устройства, устанавливаемого на электросетевом объекте.
Слайд 40

Испытание вторичного оборудования на помехоустойчивость

Испытание вторичного оборудования на помехоустойчивость

Слайд 41

Испытание вторичного оборудования на помехоустойчивость

Испытание вторичного оборудования на помехоустойчивость

Слайд 42

Требования к проектным решениям по обеспечению ЭМС Для обеспечения ЭМС вторичного

Требования к проектным решениям по обеспечению ЭМС

Для обеспечения ЭМС вторичного

оборудования и систем при разработке проекта осуществляют:
- проведение предпроектных изысканий и сбор исходных данных;
- расчетную оценку уровней электромагнитных воздействий на вторичное оборудование и системы связи;
- сопоставление рассчитанных уровней электромагнитных воздействий с уровнями помехоустойчивости вторичного оборудования и устройств связи;
- разработку технических решений по снижению уровней электромагнитных воздействий, если они превышают допустимые уровни помехоустойчивости вторичного оборудования.
Результаты отражаются в специальном разделе проекта по ЭМС.