лекция. Пята я типовые схемы сетей электроснабжения и размещение в них защитных устройств
 Скачать 7.85 Mb.
|
|
Глава ш е с т а я ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ НА ОБЪЕКТАХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ 6.1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС Как следует из приведенного материала, вопрос об электромагнитной совместимо сти на объектах электроэнергетики явля ется достаточно сложным. Он охватывает проблемы разнообразных электромагнит ных явлений, путей распространения кондуктивных и полевых помех, электромаг нитной устойчивости различных техниче ских средств и т.д. Многочисленные инциденты, связанные с несоблюдением ЭМС на электрических станциях, свидетельствуют об актуально сти этой проблемы. Особое значение она приобретает для объектов ядерной энерге тики. Несмотря на сложность проблемы обес печения ЭМС можно сформулировать неко торые общие рекомендации и технические предложения, способствующие организа ции необходимой электромагнитной обста новки (ЭМО) и обеспечению ЭМС на объ ектах ядерной энергетики. Решение проблемы обеспечения ЭМС должно начинаться с проектирования объ екта. На этой стадии определяются общие вопросы принципиальной схемы объекта, его конструктивные особенности, схемы и устройства управления, регулирования параметров, обеспечения безопасности и многое другое. От исполнения строитель ных конструкций, первичной и вторичной схем, системы молниезащиты и заземления и многих других обстоятельств зависит электромагнитная обстановка и соблюдение электромагнитной совместимости. Поэтому необходима экспертиза принятых проект ных решений на предмет проработки в них обеспечения ЭМС. Такая экспертиза может быть проведена только специалистами в области ЭМС. Следует отметить, что такая экспертиза проектов объектов электроэнергетики, выполняемых зарубежными фирмами, про водится в обязательном порядке. При проектировании следует использо вать зонную концепцию ограничения пере напряжений, подробно рассмотренную в гл. 4. В строительной части выделяются зоны, в которых могут быть разные элект ромагнитные воздействия. Например, такими зонами могут быть наружное окру жение здания, само здание, отдельные помещения, шкафы управления, конкрет ные приборы и т.д. Аналогично на зоны могут быть разбиты системы электроснаб жения, цепи оперативного тока и т.д. На границах зон должны быть преду смотрены технические мероприятия, огра ничивающие перенапряжения и помехи до допустимых уровней. В соответствии с этими условиями при проектировании необходимо выбирать технические средс тва и группы их исполнения. Для того чтобы успешно использовать зонную концепцию, необходимо разрабо тать методику. Однако уже сейчас можно сформулировать следующие рекомендации: 1. Необходимо четко выделить и при проектировании обеспечить наиболее важ ную границу зон . Это — стены зда ния, в котором располагается релейная защита, пульты управления и т.д. Стены образуют первый экран с отверстиями, через который по проводам поступают кондуктивные помехи, а через отверстия — полевые помехи, обусловленные внешними источниками (например, каналом молнии). Следует стремиться к экрану с максималь ным затуханием. Для этого все металличе ские детали (арматура, металлические коробки окон, дверей, элементы инженер ных коммуникаций, трубы, вентиляцион ные короба и т.д.) должны быть много кратно электрически соединены друг с дру гом и с контуром заземления. Никаких металлических, не соединенных с экраном элементов, входящих в здание извне, не должно быть, так как такие элементы могут как антенны излучать электромагнитную энергию во внутрь помещения. Протяжен ных отверстий в экране также не должно быть, так как они могут работать как щеле вые антенны. Следует проанализировать положение всех электрических коммуника ций, входящих в здание, и оценить, какие помехи могут поступать по ним. Для сни жения помех коммуникации следует выпол нять экранированными кабелями с обяза-| тельным соединением экрана кабелей и экрана здания кратчайшим путем. С экра ном здания должны быть соединены метал лические кабельные каналы, лотки, эста кады и т.д. Особое внимание должно быть уделено связям с измерительными трансформато рами, расположенными на ОРУ. Эти связи необходимо также осуществлять экраниро ванными кабелями и прокладывать отде льно от других кабелей, по которым могут протекать большие коммутационные токи или токи, связанные с ударами молний или короткими замыканиями. На этой границе может потребоваться установка защитных элементов — разряд ников для уравнивания потенциалов или варисторов для снижения перенапряжений. 2. Разрядники необходимо устанавливать непосредственно у входов кабелей в здание, если на шинах кабелей возможно появление напряжений, превышающих допустимые напряжения для зоны 1. Причинами таких напряжений могут быть удары молнии в молниеотводы, в подходящие линии высо кого напряжения, коммутации на подстанции, короткие замыкания, отключение индуктивных нагрузок в цепях оператив ного тока, обратные перекрытия и т.д. Следует также предусматривать защит ные мероприятия и на границах других зон. Для снижения перенапряжений на этих границах пригодны варисторы, фильтры, комбинированные устройства, рассмотрен ные в гл. 5. Выбор таких устройств, коор динация их параметров и способов уста новки — вопросы, подлежащие исследова нию на каждом объекте. 3. В соответствии с инструкциями (руко водящими указаниями [15, 17]) следует спроектировать и реализовать на объекте систему молниезащиты, предусмотреть тре буемые пути протекания тока молнии и его частей. Вблизи проводов, соединяющих молниеприемники с заземлителем, не должны находиться незамкнутые металлические контура и контура с ненадежными электри ческими соединениями (неплотными кон тактами). Так, если внутри здания на рас стоянии 5 м от провода, по которому проте кает, например, одна четвертая часть тока молнии, находится вертикально располо женный контур площадью 1 м2, то в нем при повторном ударе молнии может навестись ЭДС до 2 кВ. Если контур имеет неплотный контакт или зазор порядка 10-1 мм, то воз никает искра, и сам контур будет действо вать как мощный источник электромагнит ного высокочастотного воздействия на тех нические средства, расположенные внутри помещения. Приведенный пример указывает на то, что все металлоконструкции и электрические коммуникации должны быть выполнены тщательно. Релейные и другие щиты, расположен ные в помещении, не должны размещаться вблизи спусков и элементов, по которым возможно протекание тока молнии или его части. 4. Заземлитель электроэнергетического объекта предназначен для обеспечения безо пасности обслуживания (снижения напряжения прикосновения и шагового напря жения до безопасных уровней). Однако он играет важную роль и в формировании элек тромагнитной обстановки. На нем при уда рах молнии, коммутациях на стороне высо кого напряжения, коротких замыканиях возможно возникновение высоких потенци алов, обратных перекрытий кабелей вторич ных цепей, проложенных непосредственно по заземлителю. В связи с этим возможны иные рекомендации по выполнению заземлителя, чем предписанные инструкциями, руководящими документами (например, сокращение расстояний между полосами заземлителя в местах прокладки кабелей вторичных цепей на территории ОРУ). 5. Экспериментальное исследование электромагнитной обстановки на РЩ ОРУ 750 кВ действующего энергоблока АС показывает, что в целом ЭМО на РЩ ОРУ может характеризоваться по ГОСТ Р 50746-2000 как обстановка средней степени жесткости. По результатам исследований сниже ния уровня помех с целью получения неко торого запаса устойчивости оборудования релейного щита к действию помех можно дать следующие рекомендации: - снизить уровень индустриальных радиопомех в цепях питания, тока и напря жения микропроцессорной релейной защиты путем, например, установки ферритовых фильтров на кабельных связях или прокладки дополнительных экранирован ных кабелей в помещении релейного щита при заземлении их с одного конца; - провести усиление заземляющего устройства, к которому подходят кабели терминалов микропроцессорной релейной защиты, для снижения импульсного сопро тивления до 3 Ом; - провести обследование состояния заземляющих устройств ОРУ, релейного щита, AT и трансформаторов в полном объ еме; - соблюдать периодичность контроля состояния контура заземления ОРУ. Для снижения потенциала статического , электричества на теле обслуживающего персонала: - не применять синтетическую одежду при обслуживании электротехнического оборудования в помещении релейного щита, где установлены устройства микро процессорной релейной защиты; - осуществлять контроль заземления всего металлического и проводящего неме таллического оборудования; - заземлять по отдельным ответвлениям машины, аппараты и элементы технологического оборудования, являющиеся источниками генерации зарядов статического электричества; - выполнять напольное покрытие в местах обслуживания микропроцессорной релейной защиты из антистатических мате риалов. В связи с тем, что при коммутациях на ОРУ-750, а также при грозовых разрядах или КЗ на землю амплитудные значения импульсных помех могут превышать значе ния, установленные для III группы испол нения по ГОСТ Р 50746-2000, примени тельно к оборудованию систем, важных для безопасности АС, рекомендуется перед установкой микропроцессорной релейной защиты: - выполнить анализ сопроводительной технической документации, сертификатов и протоколов испытаний микропроцессор ной релейной защиты по требованиям ЭМС; при несоответствии или неполном соответствии микропроцессорной релейной защиты требованиям III группы испол нения по ГОСТ Р 50746-2000 провести с учетом реальной электромагнитной обста новки испытания микропроцессорной релейной защиты на соответствие приве денным выше требованиям ЭМС в специа лизированном испытательном центре; проектной и монтажной организациям рекомендуется использовать полученные результаты с учетом указанных выше мероприятий при проектировании и монтаже терминалов микропроцессорной релейной защиты на АС, т.е.: - применять в проектных решениях только оборудование, имеющее сертификаты соответствия по ЭМС или протоколы резуль татов испытаний в специализированных испытательных центрах по ЭМС на соот ветствие требованиям ГОСТ Р 50746-2000 по всем видам воздействий; при проектировании электрической 'части АС следует по возможности учиты вать требования по разнесению трасс про кладки контрольных, силовых и высокочас тотных кабелей; - применять защитные устройства с более частой заземляющей сеткой; - выполнить разработку с целью введе ния в отрасли руководящего документа, регламентирующего требования ЭМС при проектировании и реконструкции уст ройств релейной защиты и противоаварийной автоматики электрической части энер гоблоков АС. Далее, базируясь в основном на [19-23], рассмотрим подробнее нормирован ную электромагнитную обстановку в зонах и вопросы молниезащиты. 6.2. НОРМИРОВАННАЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ОБСТАНОВКА В ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ И ЕЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ В дополнение к изложенному материалу в гл. 4 приведем рис. 6.1, где условно пока заны зоны и параметры электромагнитной обстановки и в зонах. Напряжение и ток поступают в зону 1 через границу между зонами или и 1. При этом имеется в виду, что эта граница может быть между зонами и 1 (при отсутствии молниеотводов защитной зоны) либо между зонами и 1 при нали чии специальных молниеотводов или металлических конструкций, выполняю щих функцию молниеотводов. В зоне возможны следующие токо вые воздействия молнии: - импульс 10/350 мкс амплитудой 200; 150 или 100 кА для соответствующих уров ней защиты I, II, III—IV; - импульс 0,25/100 мкс амплитудой 50; 37,5 и 25 кА для уровней защиты I, II, III—IV. В зоне возможны токовые импульсы с такими же временными параметрами, но с меньшими амплитудами в зависимости от здания или по приходящим в зону электри ческим коммуникациям. Рис. 6.1. Электромагнитная обстановка в защитных зонах при грозовом разряде Напряженность магнитного поля в зонах и определяется по закону пол ного тока при известном токе и расстоянии от точки наблюдения до проводника с пол ным током молнии или его частью. Что касается напряжения в зонах и ,то оно определяется произведением тока на активное сопротивление участка цепи, или , где - индуктивность участка цепи с полным током молнии, или его частью, находящейся в зоне .Значе ние может достигать многих сотен киловольт. Нормативные документы [19-23] иден тифицируют уровни защиты, категории применяемых в зонах приборов, классы жесткости испытаний. Так, в зонах и должен быть реали зован уровень защиты I, необходимо уста навливать приборы категории I, испытан ные воздействием класса жесткости I. Некоторые параметры электромагнит ной обстановки в последующих зонах при ведены в табл. 6.1. Как уже отмечалось, границей зон , и 1 являются стены зданий, сооружений. Они, кроме выполнения своих основ ных функций, играют немаловажную роль и в обеспечении ЭМС электрооборудова ния, установленного внутри зданий, соору жений. Стены, металлоконструкции, арматура железобетонных конструкций, элементы системы молниезащиты и т.д. создают экран, ослабляющий полевые помехи, приходящие извне. Присоединение оболо чек кабелей к экрану и защитные устройс тва, установленные на вводах электричес ких коммуникаций в здания, ослабляют кондуктивные помехи. Поэтому важным является такое выполнение конструкции зданий, стен и инженерных коммуника ций, чтобы они образовывали экран с пре дельно возможным затуханием как поле вых, так и кондуктивных помех на их пути проникновения в здание. В дополнение к материалу, изложен ному ранее, приведем рис. 6.2 [22]. Экран образован из электрически свя занных между собой металлоконструкций здания, арматурой железобетонных элемен тов, заземлителем, системой уравнивания потенциалов. Рассмотрим подробнее эле менты экрана и связи между ними. Металлические элементы каркасов зда ний соединяются сваркой. Они образуют хорошо проводящую пространственную конфигурацию и служат основой экрана. Железобетонные панели, элементы стен объединяются между собой. Пример соеди нений железобетонных панелей между собой приведен на рис. 6.3. Если необхо димо, панели электрически объединяются друг с другом гибкой связью (рис. 6.4). Для снижения полного сопротивления всей конструкции в целом и улучшения экранирующих свойств сооружения, точки соеди нения плит друг с другом должны быть на расстояниях не более 1 м как по горизон тали, так и по вертикали. Таблица 6.1. Нормированная электромагнитная обстановка в зонах
Рис. 6.2. Использование арматуры здания, проводников уравнивания потенциала и заземлителя для создания экрана Рис. 6.3. Монтаж соединительных проводов на пли тах из предварительно напряженного железобетона с помощью сварки или болтовых соединений: 1 — арматура предварительно напряженного железо бетона; 2 — соединительные провода Рис. 6.4. Конструкция гибкой связи между железо бетонными плитами: 1 — зазор между плитами; 2 — сварные или болто вые соединения; 3 — пластина на обратной стороне плиты; 4 — гибкий или изогнутый соединительный проводник (минимальной длины); А, В — железобе тонные плиты Примеры использования сварных сое динений арматуры (если сварка допуска ется в процессе строительства) приведены на рис. 6.5. Длина сварочного соединения должна быть не менее 30 мм при диаметре стержней арматуры примерно 10 мм. Болтовые соединения показаны на рис. 6.6. На рис. 6.6, а показано соедине ние стержневых проводов, которое приме няется в случаях, когда сварка не допуска ется или требуется соединить проводники из разных материалов, например из стали и алюминия. Рис. 6.5. Выполнение сварных соединений армату ры железобетонных конструкций: 1 — арматура; 2 — сварные швы не менее 30 мм длиной Рис. 6.7. Соединение металлических частей фасада здания гибким проводом (а) или болтом (б) а) б) Рис. 6.6. Примеры выполнения соединений между стержнем арматуры и проводом: 1 — стержень арматуры; 2 — проводник круглого сечения; 3 — болт; 4 — плоский проводник (шина) На рис. 6.6, б показано болтовое соедине ние круглого провода с пластиной с исполь зованием металлической накладки. Для улучшения контакта накладка может иметь канавку по форме провода. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||