- длительные электромагнитные помехи, включая низкочастотные магнитные поля от силовых линий, высоковольтного оборудования или силовых трансформаторов и длительные радиочастотные электромагнитные поля (излучения мобильных телефонов);
- радиочастотные электромагнитные поля переходного характера, возникающие при молниевых разрядах и операциях переключения.
Электростатические разряды, прикладываемые к общему корпусу, также должны рассматриваться с точки зрения критичности их влияния. Их влияние может не учитываться, если отдельные ТС, установленные в общем корпусе, имеют защиту от воздействия электростатических разрядов. При анализе отдельных ТС, устанавливаемых в общем корпусе, необходимо также учитывать кондуктивные помехи.
Б.2.7 Рекомендации по проектированию и монтажу контрольно-управляющего оборудования высоковольтной подстанции
Предполагается, что отдельные аппараты разработаны и испытаны с конкретным уровнем полноты безопасности. Это относится также к целым стойкам или кожухам. При установке системы в целом необходимо предусматривать тщательную защиту проводки от электромагнитных помех. В случае медных проводов должны использоваться коаксиальные или экранированные кабели. Более эффективным и современным способом (особенно при длинных соединениях) является использование волоконно-оптических линий. Стойки или кожухи должны обеспечивать высокую степень экранирования в отношении магнитных полей промышленной частоты и радиочастотных электромагнитных полей. В отношении электростатических разрядов достаточными являются нормальные характеристики защиты.
Важно предусмотреть дублирование первичных реле защиты от коротких замыканий. Для дублирования следует применять иной, чем для первичных устройств, метод, например применение связи с реле защиты на другом конце высоковольтной линии. Для этого требуется высокая степень надежности телекоммуникационной линии в обоих направлениях.
Б.2.8 Выводы с учетом плана испытаний на функциональную безопасность
План испытаний в области ЭМС для проверки функциональной безопасности больших систем, таких как рассмотренная в настоящем примере контрольно-управляющая система электрической подстанции, должен состоять из трех этапов.
а) На первом этапе проводят испытания отдельных аппаратов в соответствии со стандартами на продукцию. При этом применяют испытательные уровни, обеспечивающие функциональную безопасность (если они установлены в стандартах на продукцию). Если испытательные уровни, обеспечивающие функциональную безопасность, не установлены в стандартах на продукцию, повышают испытательные уровни, обеспечивающие функционирование ТС, установленные в стандартах ЭМС.
б) На втором этапе проводят испытания устройств, объединенных в отдельные ТС (смонтированных в стойках или кожухах), также на соответствие требованиям стандартов на продукцию. Этот этап должен применяться повсеместно.
в) На третьем этапе необходимо провести испытания системы в целом, но часто это затруднительно или даже невозможно, если элементы системы размещены на большой площади, например в случае электрической подстанции на открытом воздухе.
В последнем случае процедуру испытаний следует ограничить двумя этапами и дополнительные испытания не проводить. В документации по безопасности необходимо указывать, какие меры должны быть приняты в отношении проводки кабелей, экранирования и заземления для системы в целом.
Приложение В
(справочное)
Вопросы конструирования (проектирования) и установки ТС
В.1 Общие принципы
ТС эксплуатируют в конкретной электромагнитной обстановке, в которой уровни кондуктивных и излучаемых низкочастотных или высокочастотных электромагнитные помех не должны превышать нормальных значений, приведенных в соответствующих стандартах (см., например, ГОСТ Р 51317.2.4, ГОСТ Р 51317.2.5, ГОСТ Р 51317.4.1, ГОСТ Р 51317.6.5).
ТС конструируют (проектируют) и/или устанавливают так, чтобы они выполняли установленные изготовителем функциональные требования при воздействии электромагнитных помех в условиях эксплуатации (см. раздел 8). Однако уровни электромагнитных помех могут превысить нормальные значения и нарушение функционирования ТС может стать опасным, вследствие чего необходимо предпринимать соответствующие меры защиты.
Важно также следить (если возможно) за тем, чтобы электромагнитная эмиссия от ТС - источников излучаемых и кондуктивных электромагнитных помех - была ограничена значениями, исключающими создание недопустимого риска причинения вреда, связанного с нарушением функционирования других ТС.
Необходимо также отметить, что должный уровень помехоустойчивости и функциональной безопасности часто может быть обеспечен применением соответствующих методов на этапах установки и монтажа ТС.
Цель настоящего приложения - обзор мер защиты ТС.
В.2 Технические средства, предотвращающие проникновение и распространение электромагнитных помех: снижение риска
Технические средства и способы конструирования (проектирования), установки и монтажа ТС, которые должны приниматься во внимание, включают в себя:
- экранирование;
- фильтрацию;
- защиту от перенапряжений (переходных процессов);
- заземление и эквипотенциальные соединения;
- обеспечение помехоустойчивости при проектировании печатных плат;
- применение ТС с избыточностью (с различными технологиями);
- использование цифровых технологий.
Указания по применению средств и способов защиты ТС приведены в [15]-[17], а также могут содержаться в стандартах на ТС.
В.3 Экранирование
Экранирование выполняется с помощью металлических экранов, которые применяются для предотвращения распространения электромагнитного поля из одной области в другую. Экранирование может также использоваться для отвода энергии, переносимой кондуктивными электромагнитными помехами.
Экранирование применяют либо для удержания электромагнитного поля, создаваемого конкретным источником в пределах экранированной зоны, либо для исключения проникновения внешних электромагнитных полей в зону, где имеются цепи, восприимчивые к излучаемым электромагнитным помехам.
Однако экранирование может быть частично или полностью неэффективным, если входные и выходные кабели системы не имеют соответствующего экранирования или не снабжены помехоподавляющими фильтрами. На эффективность экранирования ТС влияет наличие большого числа отверстий в экране или недостаточная электропроводность экрана.
В.4 Фильтрация
Фильтрация используется для снижения уровня кондуктивных электромагнитных помех в конструкции ТС. Фильтр, состоящий из специально спроектированной схемы, размещают в кабельном соединении, в котором могут распространяться помехи. Фильтр воздействует на входящие и выходящие кондуктивные помехи.
Фильтры устанавливают в линиях электропитания и сигнальных линиях ТС. Фильтры конструируют с учетом силы сетевого тока или вида сигнала, проходящего по линии, а также с учетом характеристик электромагнитных помех.
В.5 Заземление и эквипотенциальные соединения
Целью заземления является поддержание постоянного значения потенциала металлических структур (экранов, корпусов, шасси). Это может выполняться в одной или нескольких точках. В [16], раздел 5, рекомендуется применение сетчатой структуры заземления с несколькими заземляющими электродами.
Эквипотенциальные соединения должны обеспечивать электрическую однородность в металлических структурах для снижения разности потенциалов. Соединительные перемычки должны быть максимально короткими, их сопротивление должно быть низким во всей полосе частот. Если соединительные перемычки подвержены коррозии, они должны легко сниматься и заменяться (см. [16], раздел 5).
В.6 Прокладка кабелей
При правильном методе прокладки кабелей необходимо избегать:
- наведения напряжений или токов помех внешними электромагнитными полями;
- перекрестных помех между проводниками.
Прокладка кабелей должна проектироваться с особой тщательностью. Воздействие электромагнитных помех может быть снижено:
- экранированием кабелей;
- применением коаксиальных кабелей с двойным экраном;
- применением скрученных пар;
- разделением кабелей, несущих сигналы различных уровней и/или видов;