Технологии решения проблем ЭМС на электросетевых объектах

Методические указания по обеспечению электромагнитной совместимости на электросетевых объектах ЕНЭС. Стандарт организации, СТО 56947007-29.240.044-2010
Руководство по обеспечению электромагнитной совместимости вторичного оборудования и систем связи электросетевых объектов. Стандарт организации. СТО-56947007-29.240.043-2010
НТД по решению проблем ЭМС

Требования по ЭМС
Организационные мероприятия для объектов нового строительства, комплексного технического перевооружения и реконструкции, расширения действующих объектов, при модернизации или замене отдельных устройств включают:
разработку проектных решений по обеспечению ЭМС на стадии проекта;
выбор вторичного оборудования по помехоустойчивости (степень жесткости испытаний) в соответствии с ЭМО на электросетевом объекте;
реализацию 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.

Новые документы по ЭМС
Организационные мероприятия для действующих объектов включают:
проведение периодического контроля ЭМО при эксплуатации электросетевого объекта (не реже 1 раза в 12 лет);
выполнение проекта по устранению недостатков, вызванных несоблюдением требований ЭМС;
выполнение ремонтных работ в соответствии с проектом и послеремонтная проверка ЭМО.

В настоящее время при реконструкции и перевооружении существующих энергообъектов (ЭС и ПС) возникает необходимость установки МП аппаратуры.
Специфика работ на существующих объектах
Размещение аппаратуры и прокладка её цепей осуществляется в условиях объектов, спроектированных, как правило, без учета требований ЭМС.
При установке новой МП аппаратуры на существующих ПС/ЭС полная реконструкция таких объектов не предусматривается. Это может приводить к необоснованному увеличению и удорожанию защитных мероприятий для вновь размещаемой аппаратуры, что в условиях ограниченных средств не всегда позволяет решить проблему ЭМС оптимально

Определение уровня помех при молниевых разрядах и коэффициента ослабления помех экранами и кабельными конструкциями

Определение коэффициента ослабления помех экранами
а) экран кабеля не заземлён б) экран кабеля заземлён со стороны ОРУ
в) экран кабеля заземлён на РЩ г) экран кабеля заземлён с двух сторон
Рисунок 4. Осциллограммы моделирования молниевого импульса на ПС при различных вариантах заземления экрана кабеля. Синим цветом показаны импульсы тока, красным – напряжения между заземлением контейнера РЩ и фазой В трансформатора тока.
Разности потенциалов снижены в 20 раз!!!

Защитные мероприятия
Улучшение состояния заземляющего устройства обследованных ячеек, зданий с МП аппаратуры, района прокладки вторичных цепей.
Экранирование вторичных цепей. Использование экранирующих свойств кабельных конструкций
Экранирование аппаратуры.
Применение устройств защиты от импульсных перенапряжений.
Стабилизация и фильтрация напряжения питания
Применение специальных антистатических покрытий и средств климат-контроля.
В процессе реконструкции, вызванной частичной реконструкцией ПС, как правило, не подвергается коренной реконструкции система молниезащиты ПС/ЭС и вся система заземления. Это накладывает более жёсткие требования на разрабатываемые рекомендации
В настоящее время доступен широкий арсенал методов снижения уровней помех.

Частичная реконструкция ЗУ
Наиболее эффективным способом снижения ВЧ-помех в условиях ограниченных возможностей реконструкции ПС, помимо использования экранирующих свойств кабелей и кабельных конструкций, является локальное усиление ЗУ, особенно с помощью вертикальных заземлителей, устанавливаемых непосредственно под ЭА

Схема оптимизации системы заземления
элементов молниезащиты
Существующая и рекомендуемая схемы заземляющего устройства ОРУ 110кВ реального энергообъекта

Схема заземления, мероприятия по улучшению ЗУ согласно НТД
Для снижения напряжения и тока до допустимых значений применяют следующие технические решения:
- уменьшают шаг ячейки сетки по заземляющему устройству, прокладывая дополнительные горизонтальные заземлители;
- прокладывают дополнительные заземляющие проводники от силового оборудования;
- устанавливают вертикальные заземлители;
- применяют для сетки заземлителя и заземления оборудования проводники из меди вместо стали;
- прокладывают вдоль кабельной трассы параллельные заземляющие проводники;

Снижение импульсных и ВЧ помех
Двухстороннее заземление экранов
Экран кабеля не заземлён Экран кабеля заземлён с двух сторон
Использование экранирующих свойств кабельных конструкций
Помехи могут быть снижены в 4-60 раз!!!

Экранирование аппаратуры
Часто требуется обеспечить экрани-рование аппаратуры от импульсного поля тока молнии. Иногда возникает необходимость в экранировании магнитного поля промышленной частоты в нормальном режиме работы электроустановки и при КЗ. Обычно используются экраны сплошные (например, специальные аппаратные шкафы в ЭМС исполнении) или экраны из сетки (сварной или просечной).
Без экрана – 400 А/м.
С экраном – 55 А/м.

Устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)
УЗИП являются аналогом высоковольтных разрядников и ОПН для низковольтных цепей. Обычно используют твердотельные рабочие элементы (варисторные сборки или стабилитроны) и разрядники. В любом случае, принцип действия подобных устройств основан на скачкообразном снижении сопротивления активного элемента под действием перенапряжения.
Согласно «МУ по ЭМС» выбор УЗИП и решение об их применении осуществляют на основании специальной разработки. При выполнении проекта установки УЗИП необходимо показать, что устанавливаемые устройства не влияют на полезный сигнал и не снижают надежности работы вторичного оборудования. Также должны быть даны указания по обслуживанию устройств в эксплуатации

Разработка технических решений по обеспечению качества электропитания постоянным током вторичного оборудования
Для обеспечения качественного электропитания постоянным током применяют следующие технические решения:
- выбирают выпрямительные устройства и коммутационное оборудование для сетей оперативного постоянного тока с учетом нормируемых параметров;
- устройства, чувствительные к электромагнитным помехам, и силовые аппараты, питают по разным фидерам;
- кабели сети постоянного тока, проходящие в распределительном устройстве, прокладывают с экраном или броней (использование неэкранированных кабелей допускается, только если расчетный уровень наведенных импульсных помех не превышает допустимых значений).

Разработка технических решений по обеспечению качества электропитания переменным током вторичного оборудования
- применяют систему электропитания TN-S.
- для уменьшения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения выделяют нелинейные нагрузок на отдельную систему шин; используют фильтровые устройства; применяют специальное оборудования («ненасыщающиеся» трансформаторы, многофазные преобразователи с улучшенными энергетическими показателями);
- для исключения провалов, прерывания напряжения или повышения напряжения применяют системы гарантированного бесперебойного электропитания на базе ИБП и дизельных электростанций;

Гальваническая развязка (изоляция)
Задачей гальванической развязки является подавление помех, обусловленных разностью потенциалов между различными «землями».
Возможно применение следующих средств гальванической развязки:
Оптических кабелей
Оптронов
Разделительных (изолирующих) трансформаторов

Другие мероприятия
Фильтрация
Стабилизация напряжения питания
Применение антистатических покрытий

Выводы
Работы по обеспечению ЭМС целесообразно начинать на наиболее ранней стадии – проектирования, поскольку некоторые решения, принятые на ранних этапах работы, могут значительно упростить и удешевить мероприятия, направленные на обеспечение ЭМС. К таким решениям относятся: выбор и способ трасс новых прокладки вторичных цепей, уровни помехоустойчивости аппаратуры и необходимость использования экранирующих шкафов, необходимость и объём реконструкции ЗУ, и т.п.
Работы должны проводиться в режиме постоянного обмена информацией между проектировщиками и организацией, разрабатывающей мероприятия по обеспечению ЭМС.
Крайне желательно проведение итогового контроля разработанных мероприятий, с целью определения достаточности разработанных и реализованных мер.