Методические указания по определению электромагнитных обстановки и совместимости на электрических станциях и подстанциях стандарт организации (стр. 2 из 14)

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Методические указания предназначены для решения актуальной комплексной задачи: определения наиболее неблагоприятной ЭМО, характеризуемой наибольшими, но реально возможными электромагнитными воздействиями в местах расположения аппаратуры АСТУ; проверки электромагнитной совместимости (ЭМС) АСТУ на действующих объектах и в случае необходимости разработки предложений по улучшению ЭМО; разработки требований по классам жесткости испытаний на помехоустойчивость аппаратуры АСТУ, устанавливаемой на объектах.

Пример, иллюстрирующий источники электромагнитных помех на электрических станциях и подстанциях, приведен на рис. 1.

Характерными источниками электромагнитных воздействий в нормальных и аварийных режимах, которые могут оказывать влияние на АСТУ, являются:

напряжения и токи промышленной частоты при КЗ на землю в распределительных устройствах напряжением выше 1 кВ;

импульсные помехи при коммутациях и КЗ в распределительных устройствах;

импульсные помехи при ударах молнии;

электромагнитные поля радиочастотного диапазона;

разряды статического электричества;

магнитные поля промышленной частоты;

импульсные магнитные поля;

помехи, связанные с возмущениями в цепях питания АСТУ постоянного и переменного тока.

Дополнительными источниками электромагнитных воздействий на электрических станциях и подстанциях, которые могут вызвать сбои в работе АСТУ, являются такие виды вспомогательного электрооборудования как мощные преобразователи, сварочные аппараты, осветительные приборы, мощные тяговые механизмы, бытовые электроприборы, электроинструмент и др.

Методические указания определяют порядок проведения измерений и расчетов, необходимых для получения количественных данных о наибольших значениях электромагнитных воздействий.

Достоверные результаты по неблагоприятной ЭМО на энергообъекте могут быть получены лишь при сочетании экспериментальных (натурные эксперименты, имитация электромагнитных воздействий) и расчетных методов.

Рис. 1. Источники электромагнитных помех:

ГЩУ - главный щит управления; ОРУ - открытое распределительной устройство

Натурные эксперименты на действующем объекте не могут воспроизвести все возможные режимы, например, КЗ на шинах распределительных устройств (РУ) или удары молнии, а натурные коммутации силового оборудования, сопровождающиеся измерениями в цепях устройств АСТУ, ограничиваются по условиям работы энергообъекта разовыми экспериментами, как правило, не экстремальными с точки зрения уровней электромагнитных воздействий.

Опыты по имитации электромагнитных воздействий позволяют экспериментально существенно расширить возможности по выявлению наибольших уровней электромагнитных, помех.

Натурные и имитационные эксперименты проводят на действующем объекте. Методика экспериментов и технические средств (например, имитаторы воздействий и измерительные приборы) предусматривают проведение работ по определению ЭМО таким образом, чтобы не нарушать нормальную работу энергообъекта и не повреждать устройства АСТУ.

Комплексное сочетание натурных экспериментов с имитацией электромагнитных воздействий и численным анализом полученных результатов позволяет получить картину наиболее неблагоприятной ЭМО.

По результатам измерений и расчетов определяют требования по помехоустойчивости устройств, устанавливаемых на энергообъекте. Если уровень электромагнитных помех (ЭМП) превышает уровень помехоустойчивости устройств, должны быть разработаны мероприятия по снижению уровня помех до допустимых значений.

2. ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ И РАСЧЕТОВ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЭМО

Методика определения ЭМО на энергообъекте включает в себя следующие основные этапы:

получение исходных данных об энергообъекте для проведения работ;

экспериментально-расчетное определение ЭМО на объекте;

определение соответствия между уровнями помехоустойчивости устройств АСТУ, установленных на объекте, и ЭМО в местах размещения этих устройств или степени жесткости испытаний на помехоустойчивость устройств, которые будут установлены на объекте.

Для проведения экспериментальных работ создают рабочую программу (приложение А). По результатам работ составляют технический отчет и оформляют протоколы результатов измерений и расчетов по всем указанным видам электромагнитных воздействий (приложение Б). В протоколах дается сопоставление возможных уровней воздействий на АСТУ с их помехоустойчивостью (приложение В) и заключение об уровне электромагнитной совместимости, а также дополнительные рекомендации по ее обеспечению в случае необходимости.

2.1. Напряжения и токи промышленной частоты при КЗ на шинах РУ

При КЗ на землю на шинах РУ в сетях с эффективно заземленной нейтралью наибольший ток промышленной частоты протекает по заземляющему устройству (ЗУ) при однофазном (двухфазном) КЗ на землю. Потенциал на ЗУ при этом распределяется неравномерно. Если значение разности потенциалов на ЗУ превысит испытательное напряжение для контрольных кабелей, подходящих к оборудованию или устройствам АСТУ, возможно обратное перекрытие изоляции кабелей или устройств. Кроме того, ток КЗ, распределяясь по заземленным оболочкам, броне и экранам кабелей, вызовет повреждение кабелей, если будут превышены допустимые по термической стойкости нагрузки.

Ток КЗ на землю на шинах РУ в общем случае складывается из тока КЗ от трансформаторов/автотрансформаторов (Т/АТ) и тока КЗ от энергосистемы (ЭС) (рис. 2). От места КЗ ток возвращается в нейтраль Т/АТ и ЭС через заземляющее устройство и непосредственно через землю.

Рис. 2. Схема растекания тока при коротком замыкании на землю

Рис. 3. Распределение потенциалов на ЗУ:

- суммарное; - от тока Т/АТ; - от тока ЭС

Если в соответствии с методом суперпозиции рассмотреть распределение потенциалов на ЗУ при протекании тока КЗ от Т/АТ и распределение потенциалов при протекании тока от ЭС, то получим суммарное распределение потенциалов (рис. 3).

В сетях с изолированной нейтралью протекание большого тока по ЗУ возможно при двойном замыкании на землю. В этом случае ток протекает от точки замыкания на землю одной фазы до точки замыкания на землю другой фазы. Распределение потенциалов на ЗУ будет аналогично тому, как при протекании тока от Т/АТ (рис. 2, 3).

Для того чтобы определить возможные уровни воздействующих на кабели АСТУ напряжений и токов при различных замыканиях на землю, проводят измерения распределения потенциалов и токов на заземляющем устройстве при имитации этих режимов.

2.1.1. Исходные данные

Исходными данными для проведения измерений и расчетов напряжений и токов, воздействующих на контрольные кабели при КЗ на землю, являются:

схема расположения оборудования с трассами прокладки кабелей цепей вторичной коммутации;

расчетные значения токов однофазного и двухфазного КЗ на каждом из РУ 110 кВ и выше и токов двойного замыкания на РУ 6-35 кВ;

удельное сопротивление грунта (геоэлектрический разрез).

2.1.2. Имитация КЗ на землю (составляющая тока КЗ промышленной частоты).

2.1.2.1. Составляют исполнительную схему заземляющего устройства в соответствии с "Методическими указаниями по контролю состояния заземляющих устройств электроустановок. РД 153-34.0-20.525-00" с помощью технических средств, указанных в приложении Г.

При составлении исполнительной схемы ЗУ особое внимание уделяют заземлению трансформаторов и автотрансформаторов, связям ЗУ зданий релейного щита (РЩ) и главного щита управления (ГЩУ) с основным заземлителем и связям между заземлителями РУ разного напряжения. Определяют все возможные связи: по проводникам заземлителя, броне, оболочкам и экранам силовых и контрольных кабелей, трубам подачи сжатого воздуха и пожаротушения и т.п. Определяют поперечное сечение проводников заземлителя при выборочном вскрытии грунта не менее, чем в трех различных местах.

2.1.2.2. На основании полученной схемы прокладки проводников заземлителя выбирают оборудование, на котором при КЗ на землю ожидается наибольший потенциал. Такими местами являются (приложение Д) оборудование, присоединенное к сетке заземлителя наиболее длинными связями; оборудование, у которого выявлено отсутствие металлосвязи с основным заземлителем; оборудование, наиболее удаленное от места установки аппаратуры АСТУ (например, от релейного щита).

2.1.2.3. Для наиболее опасных выбранных мест имитируют КЗ на корпус оборудования и измеряют распределение потенциалов по заземляющему устройству: в точке КЗ, в местах установки устройств АСТУ и в местах возможного воздействия опасного напряжения на кабели (например, на заземляющих проводниках в кабельных каналах) (рис. 4).

Рис. 4. Пример схемы проведения измерений на подстанции высокого напряжения (ВН) при имитации КЗ на землю

2.1.2.4. Имитацию КЗ проводят при помощи генератора синусоидального тока (ГСТ) и комплекта реостатов (приложение Д). Сопротивление реостатов подбирают таким, чтобы распределение токов (в процентном соотношении), протекающих по элементам заземляющего устройства (оборудования, нейтралям Т, AT), было идентичным с распределением токов при реальных КЗ.