Электромагнитная совместимость в электроэнергетике презентация

Введение в дисциплину
1. Основные термины и определения
2. Классификация источников электромагнитных помех
3. Способы воздействия и пути передачи электромагнитных помех
4. Качество электрической энергии и его обеспечение
СОДЕРЖАНИЕ

Электромагнитная совместимость (ЭМС) – современное понятие, обобщаю-щее возникшую еще в начале развития электротехники и приобретающую в н.в. всё > значение проблематику. С появлением первых передатчиков воз-никла необходимость согласования частот и мощностей, с / они могут рабо-тать.
ЭМС определяет, могут ли два различных электрических устройства работать рядом, не выдавая мешающих друг другу сигналов. Считается, что эта задача не имеет принципиального решения и абсолютная ЭМС недостижима, пос-кольку все источники, генерирующие помехи, учесть невозможно. Перенапряжения, удары молнии, статическое электричество, переходные процессы производственных механизмов, – вот только начало списка весомых причин генерации помех, мешающих работе приборов.
ВВЕДЕНИЕ
Электрическое, электронное и радиоэлектронное оборудование при работе создаёт в большей или меньшей степени различные электромагнитные по-мехи. Происходит загрязнение окружающей среды этими помехами. С другой стороны, само радиоэлектронное оборудование чувствительно к различного рода электромагнитным воздействиям. В результате действия таких помех возникают различные нарушения в работе оборудования, приводящие к вы-ходу его из строя, авариям и сбоям. Последствия их м.б. катастрофическими для населения и окружающей среды.

Переход в современных условиях к микропроцессорным устройствам автома-тики и релейной защиты, как правило, выполняющие одновременно несколько функций управления, обусловил дальнейшую проработку способов защиты от ЭМП и выделению вопросов ЭМС в отдельный учебный курс электроэнергети-ческих специальностей.
Примеры воздействия электромагнитных полей на технические и биологические объекты
• пространственная нестабильность изображения монитора ЭВМ, вследствие воздействия магнитной составляющей внешнего электромагнитного поля про-мышленной частоты, нпр/, силовых кабелей, проложенных рядом;
• воздействие электромагнитных полей, созданных линиями электропереда-чи, особенно сверхвысокого напряжения 220 кВ и >, на биологические и тех-нические объекты;
• гуляющие токи по батареям и трубам в зданиях, вследствие нарушения тре-бований по подключению и заземлению оборудования, как следствие уколы тока при прикосновении к водопроводным кранам, на трубах появляются ма-ленькие дырочки;
• короткие замыкания, происходящие на шинах распределительных устройст-вах станций и подстанций, способны приводить к выгоранию вторичных кабе-лей;

Примеры воздействия электромагнитных полей на технические и биологические объекты
• КЗ совместно с плохим состоянием контура заземления (коррозия, разрывы) приводит к повышенным потенциалам на заземляющем устройстве;
• коммутации высоковольтного оборудования на подстанциях приводят к
появлению периодических быстрозатухающих высокочастотных колебаний,
способных распространяться по контурам заземления;
• воздействие на оборудование радиопередающих устройств;
• отказы систем контроля и управления АЭС;
• отказы систем контроля и управления на производстве, в том числе и хими-ческом;
• отказы бортовых систем самолетов и аэродромных систем наведения;
• сбои медицинской аппаратуры диагностики и жизнеобеспечения;
• потери информации в компьютерах (особенно ощутимы потери в элект-ронных системах платежей).

обеспечение качества продукции по параметрам электромагнитной совме-стимости непосредственно связано с безопасностью продукции для жизни, здоровья, имущества потребителей и охраной окружающей природной сре-ды.

1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Электромагнитная совместимость (ЭМС) – это способность электронной
аппаратуры нормально функционировать в определённой электромагнитной
обстановке (ЭМО), не создавая при этом электромагнитных помех, опасных
для других технических средств или человека.
Электрическим полем называется одна из частей электромагнитного поля,
особенностью которой является то, что это поле создаётся электрическими зарядами или заряжёнными телами, а также воздействует на эти объекты независимо от того, движутся они или неподвижны.
Постоянное электрическое поле – создается неподвижными электрическими
зарядами и осуществляет взаимодействие между ними.
Силовой характеристикой электрического поля является вектор Ē (напряжё-нность электрического поля) – это отношение силы, действующей со сторо-ны поля на заряд, к значению этого заряда. Ē – это векторная величина, размерность вольт на метр (В/м), совпадает по направлению с силой, дей-ствующей на неподвижный единичный положительный точечный заряд (пробный заряд).

Силовыми линиями напряжённости электрического поля называются вооб-ражаемые линии, касательные к / в каждой точке совпадают с направлением вектора напряжённости в этой точке поля.
Силовые линии не замкнуты: они начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных зарядах или уходят в бесконечность. Это справедливо как для одиночных зарядов, так и при протекании постоянного тока по проводнику.

Магнитным полем называется одна из частей электромагнитного поля.
Особенностью магнитного поля является то, что это поле создаётся провод-никами с токами, движущимися электрически заряженными частицами, а так-же намагниченными телами.
Const магнитное поле создаётся проводниками с током, равномерно движущи-мися электрическими зарядами или заряженными частицами. Магнитное поле, характеристики / не изменяются с течением времени, наз. стационарным. В противном случае магнитное поле является ~ (нестационарным) полем.
Возникновение стационарного магнитного поля вблизи проводника с током
иллюстрируется основополагающим опытом Эрстеда

Магнитное поле действует только на движущиеся частицы и тела, обладаю-щие электрическим зарядом. На намагниченные тела магнитное поле дейст-вует независимо от того, движутся они или неподвижны.
Силовой характеристикой магнитного поля является вектор индукции магни-тного поля. Понятие о векторе магнитной индукции вводится на основании одного из трёх опытов: ориентирующее действие магнитного поля на рамку с током; отклонение проводника с током в магнитном поле ; отклонение пучка электрически заряженных частиц, движущихся в магнитном поле.

Напряжённость магнитного поля H→ это векторная величина, качественно ха-рактеризующая магнитное поле, размерность ампер на метр (А/м). В вакууме напряжённость магнитного поля совпадает с магнитной индукцией B→.
Значение B→ определяет силу, действующую в данной точке поля на движу-щийся электрический заряд и на тела, имеющие магнитный момент. Единица измерения В тесла (Тл). В и Н связаны в вакууме соотношением:
B→ = μ0H→,
где магнитная постоянная μ0 = 4π 10− 7 Гн/м.
Для изотропной среды, отличной от вакуума, B = μ0 μH ,
где μ - магнитная проницаемость среды.
Силовые линии магнитного поля замкнуты. Направление вектора магнитной индукции поля, созданного проводником с током, определяется правилом буравчика

На проводник с током, помещённый в магнитное поле, действует сила Ам-
пера. Закон Ампера – на малый отрезок проводника с током I и длиной Δl ,
помещённого в однородное магнитное поле с индукцией B , действует сила
ΔF , модуль / =:
ΔF = I Δl B sin α .
Закон электромагнитной индукции Фарадея: если проводящий контур нахо-
дится в переменном магнитном поле, то в контуре возникает индуцирова-ное электрическое поле – индуцированный ток. ЭДС электромагнитной ин-дукции в контуре численно = и противоположна по знаку скорости var магн-итного потока сквозь площадь поверхности, ограниченную этим контуром,

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ ЭМП
естественные источники, обусловленные природными электромагнитными явлениями,
искусственные, образованные электромагнитными процессами в технических устройствах
Среди известных естественных исто-чников выделяют разряды атмосфе-рного электричества при локальной грозовой деятельности в виде молний, а также возможные разряды статического электричества между телами, полу-чившими заряды разной полярности.
Все другие естественные источники глобального, солнечного и космического
происхождения и вызванные ими помехи в виде атмосферных шумов, геомагнитных и геоэлектрических полей, солнечного и космического излучений, играют для рассматриваемой области слабую роль.

Электромагнитным полем называется форма материи, посредством / осу-ществляются эл-магнитные взаимодействия заряженных частиц или тел.
Электромагнитным взаимодействием называется взаимодействие между электрически заряженными частицами или макроскопическими заряженными телами.
Электромагнитное поле – var во времени электрическое поле Ē порождает магнитное поле H→, а изменяющееся H→ – вихревое электрическое поле; обе компоненты Ē и H→ непрерывно var, возбуждают друг друга. Этот процесс есть физическая причина существования элек-магнитного поля – особой формы материи, посредством / осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.
Электромагнитное поле в вакууме характеризуется векторами напряжён-ности электрического поля Ē и магнитной индукции B→, / определяют силы, действующие со стороны поля на неподвижные и заряженные частицы. Величины В и Е могут быть измерены непосредственно. В среде элек-тромагнитное поле характеризуется доп. величинами:
напряжённостью магнитного поля Н и электрической индукцией D.
В произвольной среде эл-магнитное поле описывается уравнениями Максвелла, позволяющими определить поля в зависимости от распреде-ления зарядов и токов.

Эл-магнитное поле неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц, эл-магнитное поле «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением ис-точника (нпр, радиоволны не исчезают и при отсутствии тока в излучившей их антенне).
Электромагнитная помеха (ЭМП) – это любое внешнее эл-магнитное яв-ление, способное негативно влиять на работу электронной аппаратуры. ЭМП способна вызвать в электрическом устройстве нежелательный эффект (нарушение функционирования, старение, разрушение).
Помехой м.б. – напряжение, ток, напряжённость поля и т.д. В зависимости от источника, помехи появляются периодически или нерегулярно в форме случайно распределённых импульсов, поступающих по проводам или поле-вым путём. При превышении определённого граничного значения уровень вредного сигнала может оказаться опасным для жизни человека. Источник помех – причина появления помех (прибор или физический процесс).

Электромагнитная обстановка (ЭМО) – совокупность электромагнитных явлений, существующих в рассматриваемом пространстве.
ЭМО – должна описываться:
• характеристиками источников помех и параметрами их воздействия;
• особенностями установленного оборудования;
• реализованными и нереализованными мероприятиями по повышению эле-ктромагнитной совместимости;
• неэлектрическими характеристиками окружающей среды, влияющими на электромагнитную совместимость (влажность и т.д).

≈ 2000 гроз существуют одновременно на Земле, вызывая около 100 разрядов молний ежесекундно.
Атмосферные возмущения, вызываемые грозовой деятельностью, создают помехи радиосвязи и обостряют проблемы ЭМС. Энергия канала разряда, ≈ 105 Дж/м, вызывает акустическое (гром), термическое, световое, эл-магнитное воздействия на окружающую среду. С т.з. интенсивности воздействия молнии различают: непосредственные или близкие удары; удалённые разряды. При ударе молнии в заземляющее устройство его потенциал относительно удалё-нных точек земли может ↑ до МВ. Поэтому в петлях, образованных сигналь-ными кабелями и проводами, связывающими различные объекты, в т.ч. и в ли-ниях электроснабжения, передачи данных, могут, в зависимости от размеров петель и расстояний до места удара, индуктироваться напряжения от несколь-ких десятков вольт до многих сотен кВ.
Атака молний. Город Гургаон. Индия.

При удалённых ударах молнии вдоль линии с > скоростью распространяется волна перенапряжения. При достижении подстанции, / питает сеть низкого напряжения, перенапряжения ограничиваются либо электрической проч-ностью изоляции, либо разрядниками или ограничителями перенапряжения нелинейными (ОПН). Если у объекта отсутствуют защитные устройства, огра-ничивающие перенапряжения, то могут происходить неконтролируемые пе-рекрытия и пробои в слабых местах изоляции или в самом простом варианте нарушения функционирования электронного оборудования из-за проникно-вения помехи через систему его питания. Любая молния и любой ток в проводах, обусловленный молнией, вызывают переходные электромагнитные поля, / могут вызвать в электрических контурах напряжения с мешающими или разрушающими последствиями.

Внешняя молниезащита охватывает все мероприятия, направленные на то, чтобы организовать отвод тока молнии так, чтобы внутри здания не возникали высокие разности потенциалов и сильные электромагнитные поля помех.
Внутренняя молниезащита должна ↓ до приемлемых остающиеся воздейс-твия на объекты внутри помещения.
В связи с опасностью грозовых разрядов реализуется концепция двухступен-чатой защиты посредством так называемых внешних и внутренних меропри-ятий по молниезащите.

Полное сопротивление протяжённых заземлителей ↑ с ростом частоты. => заземляющие устройства электрических станций и подстанций не обеспечи-вают эффективного выравнивания потенциалов на частотах молниевого импульса.
Молниевый разряд является крайне опасным источником помех. Макс ампли-туда тока (до 100–200 кА) обычно > ↑ превышает характерные величины то-ков КЗ. Параметры «эталонного» импульса молнии нормируются в стандарте IEC 62305 (Lightning Protection) Международной Электротехнической Комиссии (МЭК) (см. также отечественный документ: СО 153-34.21.122-2003). Длительность фронта импульса составляет 10 мкс, а общая длительность импульса – 350 мкс. Это почти в 100 раз < одного периода промышленной частоты.

Под разрядами статического электричества понимают процессы выравни-
вания зарядов между отдельными твердыми телами, жидкими и газообра-зными средами, несущими разные электростатические заряды. Они обычно сопровождаются скользящими, коронными, искровыми или подобными мол-нии разрядными явлениями, однако, выравнивание может происходить также исключительно за счёт электропроводности в месте контакта, если разность потенциалов перед касанием тел < 330 В. При возникновении искр могут воспламениться горючие газы или пары или инициироваться взрывоопасные смеси, а вызванные разрядами токи и поля могут повредить электронные элементы, вывести из строя или нарушить функции электронного оборудования,

На рис. показано повреждение или разрушение схем при непосредствен-ном воздействии тока I или вызваных им полей E¯ , H¯ при касании рукой или инструментом, несущими заряд статического электричества.

На рис. –повреждение элементов или создание помех за счёт напряжения Ust , идуктированного магнитным полем в низкоомной или электрическим полем в высокоомной петлях; G – корпус электронного устройства; IC – интегральная схема; LP – печатная плата.

При попадании электрически нейтрального тела В в электростатическое поле, образованное, нпр., заряженными телами А и С. При этом в теле В происходит поляризация зарядов. Если затем отвести, нпр, - заряды тела В на тело С че-рез проводящее соединение V (контакт или искру), то тело В останется заря-женным + даже в том случае, если внешнее поле исчезнет.
Если тело В входит в контур, образующий электрическое поле, то уже связан-ные с эффектами поляризации токи могут вызвать помехи или повреждения в контуре.
Электризация за счёт индукции:
1 – тело В электрически нейтрально; 2 – поляри-зация тела В в электрическом поле; 3 – отвод - зарядов при искровом разряде или касании тела С; 4 – тело В заряжено +
Электризация трением:
1 – две субстанции А и В в нейтральном
состоянии; 2 – фаза касания или трения;
3 – А заряжена положительно, В – отри-
цательно
Заряды статического электричества могут возникать различными путями. Однако, при изготовлении и применении электронных элементов и приборов существенны два механизма:

Электризация за счёт индукции:
1 – тело В электрически нейтрально; 2 – поляри-зация тела В в электрическом поле; 3 – отвод - зарядов при искровом разряде или касании тела С; 4 – тело В заряжено +
Электризация трением:
1 – две субстанции А и В в нейтральном
состоянии; 2 – фаза касания или трения;
3 – А заряжена положительно, В – отри-
цательно
Max часто встречающаяся форма возникновения паразитных электростатиче-ских зарядов – электризация трением. Она возникает, если 2 различных, первоначально нейтральных тела (или 2 субстанции) А и В соприкасаются, трутся друг о друга, а затем разъединяются. Одно тело передаёт электроны другому и заряжается положительно, а тело, получившее электроны, -.
Полярность и значение зарядов зависят от таких свойств материалов тел как: структура материала и поверхности, диэлектрическая проницаемость, объёмная и поверхностная электрическая проводимость, размер контактной поверхности, интенсивность трения, сила сжатия тел перед разделением, скорость разведения, температура, влажность воздуха, причём последняя имеет очень большое влияние.

Токи в процессе зарядки могут составлять от сотен пикоА до нескольких мкА, а электростатические заряды – от 3 нКл до 5 мкКл.
Электростатическая разность потенциалов между телами определяется после окончания процесса зарядки отношением приобретённого заряда к ёмкости тел между собой.
Паразитная электризация трением проявляется в промышленности вследствие контакта тела человека с его одеждой, с сидением, с полом, с рабочими средствами и предметами, а также при соприкосновении деталей, панелей, приборов с устройствами для обработки, тарой при их хранении и транспортировке. Процессы трения могут быть обусловлены как естественными движениями тел, нормальными рабочими операциями, такими технологическими процессами и операциями, как вентиляция,
продувка, опрыскивание, распыление, упаковка и распаковка, загрузка, а так-
же сотрясениями, вибрациями при транспортировке.

В качестве искусственных источников ЭМП рассматривают все процессы при нормальных рабочих и аварийных режимах приборов, машин, ЭЭУ, устройств информационной техники, находящихся вблизи средств автоматизации. К ним же относится ЭМИ, возникающий при внеатмосферных ядерных взрывах.
Электромагнитные помехи, излучаемые различными источниками могут
воздействовать: на приборы, на линии сигналов или данных, на системы электропитания, на заземления устройств автоматизации.
Помехи могут воздействовать отдельно или комбинированно при случайном наложении во времени.

3. СПОСОБЫ ВОЗДЕЙСВИЯ И ПУТИ ПЕРЕДАЧИ ЭМП
В зависимости от механизма распространения между источником и приёмником (подверженными влиянию цепями и аппаратурой)
ЭМП
кондуктивные.
ёмкостные.
индуктивные.
Ёмкостными и индуктивными называют ЭМП, распространяю-щиеся в виде соответственно электрического и магнитного полей в непроводящих средах.
Кондуктивные ЭМП – это помехи, воз-никающие в общих цепях, нпр, в зазем-лении или любых металлических конст-рукциях и распространяющиеся по эле-ментам электрической сети.
помехи «провод-земля» (синонимы − несимметричные, общего вида, Common Mode)
напряжение помехи приложено, как следует из названия, между всеми проводниками цепи и землёй.
помехи «провод-провод» (симметрич-ные, дифференциального вида, Differential Mode).
напряжение помехи приложено, между различными проводниками одной цепи.
Кондуктивные помехи в цепях, имеющих
> одного проводника, принято делить

пути передачи ЭМП
1. Гальваническая связь. Гальваническая или металлическая связь появляется тогда, когда 2 элект-рических контура имеют общее сопротивление Z , будь то участок провода, сопротивление связи или двухполюсник иного вида.
2. Ёмкостная связь. Ёмкостная связь возникает между двумя контурами,
проводники которых находятся под различными потенциалами.

3. Магнитная связь. Магнитная или индуктивная связь возникает между
двумя или несколькими контурами тока.
4. Связь через электромагнитное излучение. Осуществляется посредст-вом электромагнитных волн, порождённых каким-либо передатчиком

Внутрь прибора ЭМП могут попасть совместно с полезными сигналами или с напряжением питания по проводам (U, I), либо полевым путем (Ē,H-), а также через антенны.
В дополнение к этим помехам, вызванным внешними источниками, могут возникнуть и внутренние помехи, распространяющиеся по проводам или в виде поля внутри системы.
Вместе с этим прибор автоматизации м.б. одновременно и чувствительным к помехам, и сам излучать помехи
Внешние и внутренние источники помех, виды помех, поступающих в устройство и исходящих из него помех:
1 – прибор автоматизации; 2, 3, 4 –элементы прибора автоматизации, внутренние источники ЭМП; 5 – сеть электропитания; 6 – информационные входы; 7 – информационные выходы; 8 – заземление; 9 – ЭМП, передающиеся по контуру заземления, разряды стати-ческого электричества, КЗ в питающей сети; 10 – электромагнитная обстановка

Причинами появления внутренних помех в системе обычно являются:
+ напряжение питания с частотой 50 Гц;
+ var потенциала в сетевых проводах питания устройств электроники;
+ var сигналов в проводах управления или линиях передачи данных;
+ высокочастотные или низкочастотные тактовые сигналы;
+ коммутационные процессы в индуктивностях, нпр, в герконах на печатных платах;
+ магнитные поля ходовых механизмов с накопителями энергии;
+ искровые разряды при замыканиях и размыканиях контактов;
+ резонансные явления при замыкании контактов.

Кроме того, в устройствах автоматизации могут возникнуть и другие электр-ические факторы, / станут причиной нарушения функционирования:
+ переходные сопротивления в контактах; шумы активных и пассивных эле-ментов;
+ дрейф параметров элементов;
+ разброс времени коммутации в логических устройствах;
+ исчезновения сигналов при передаче;
+ явления отражения в линиях;
+ вибрации и микрофонный эффект в контактах;
+ пьезоэлектрические смещения зарядов при сжатии и изгибах изоляции;
+ контактные напряжения;
+ схемоэлектрические и термоэлектрические эффекты в точках соединения проводников из различных материалов (нпр, каждое место спайки, скрутки или резьбовое соединение двух различных материалов представляет собой термоэлемент, термонапряжение / var ≈ до 40 мкВ при var t на 1°С).
Эти возможные паразитные эффекты необходимо учитывать при разработ-ке и изготовлении электронных средств автоматизации и соответствующими мерами, нпр, подавлением, нужно ограничить их влияние.

4. КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И ЕГО ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Качество электрической энергии существенно влияет на работу электроприёмников и их технико-экономические показатели

типичные примеры негативного влияния отклонений по качеству ЭЭ.
основной нагрузкой в электрических системах являются ЭД, / составляют около 60 % нагрузки электрических систем.
↓частоты в системе
значительное ↑ частоты в системе
К ↓ скорости вращения всех вклю-ченных в работу электродвигателей. При этом ↓ производительность связанных с ними механизмов, что во многих случаях ухудшает их экономические показатели работы.
возможно повреждение оборудования.
пониженная частота в электрической сети влияет и на срок службы обору-дования, содержащего элементы со сталью (электродвигатели, трансфор-маторы, реакторы со стальным магнитопроводом), за счёт ↑ тока намагни-чивания в таких аппаратах и доп нагрева стальных сердечников.

При работе ламп накаливания с пониженным по отношению к ном напряжени-ем происходит ↓ их светового потока, а, =>, и ↓ освещённости рабочей пове-рхности. Так, при напряжении, = 0,9Uном , световой поток и соответственно освещённость поверхности ↓ в среднем на 40 %. Это приводит к резкому ↓ производительности труда работающих в помещениях, использующих для освещения такие лампы.
Если напряжение, подводимое к лампе накаливания, = 1,1Uном, световой по-ток и освещённость рабочей поверхности ↑ ≈ на 40 %, что опять же неблаго-приятно сказывается на производительности труда. Однако при этом прои-сходит и ↓ срока службы лампы ≈ в 4 раза.

Работа АД зависит от напряжения на его зажимах. ↓ напряжения на зажимах двигателя на 15%Uном приводит к снижению Мэл до 72 % Мном .
↓напряжения в системе
↑ напряжения в системе
ухудшается и такая характеристика двига-теля, как коэф-нт запаса по устойчивости, характеризуемый отношением макс вращ-ающего момента к ном, / регламентируется стандартами на конкретные виды АД. При значительном ↓ напряжения двигатель в ко-нечном итоге может остановиться. В случае ↓ напряжения на зажимах двигателя при const мощности ↑ ток, потребляемый им из сети. При этом происходит > интенсивный нагрев изоляции двигателя и соответственно ↓ срок его службы. Так, если двигатель дли-тельное время работает с уровнем напряже-ния на его зажимах, равном 0,9Uном , то срок его службы ↓ ≈ вдвое
приводит к ↑ потребляемой им реактивной мощности.

При ↓напряжения на зажимах электротермических установок их работа сущес-твенно ухудшается, ↑длительность технологического процесса, ↑ себестоимо-сть продукции, получаемой при работе этих установок. При значительных var напряжения и их отклонениях от ном значений м.б. и полное нарушение технологического процесса.
Фактическое напряжение существенно влияет на качество сварки. При ↓нап-ряжения до 0,9Uном , время сварки ↑ на 20 %, а при выходе его за lim (0,9…1,1)Uном возникает брак сварных швов. Полный брак сварных швов при сварке обычных металлов наступает при выходе напряжения за пределы ± 5 %, а при сварке коррозионных и жаропрочных сталей – при ±10 %.
Работа электролизных установок при пониженном напряжении приводит к
↓ их производительности, повышению удельного расхода электроэнергии и к ↑ себестоимости продукции.

Для анализа качества электроэнергии выделяют max часто встречающиеся ненормальные ситуации.
провалы и подъёмы напряжения
длительные искажения формы кривой напряжения
переходные процессы

https://en.ppt-online.org/101815
http://www.myshared.ru/slide/923126/
https://en.ppt-online.org/556914

Виды масштабов для количественной оценки электромагнитной совместимости Прямое масштабирование и логарифмические масштабы, позволяющие наглядно представлять соотношения величин, отличающихся на несколько порядков.
Существует два вида логарифмических отношений – уровень и степень передачи.
Логарифмические относительные характеристики . Уровни помех
Узкополосные и широкополосные процессы
Разложение периодических помех в ряд фурье
Разложение непериодических случайных помех в ряд фурье

Длительное ↑или ↓напряжения питающей сети приводит к ↓срока службы дви-гателей и источников питания. При этом ↓напряжения > нежелательно, т.к. зна-чительно ↑ ток потребления.
Кроме того, ↓напряжения питания может привести к нарушению работы компь-ютеров и микроконтроллеров и выходу этих систем из строя.
К более - последствиям приводит полное пропадание питающего напряжения
Кратковременные всплески и провалы напряжения вызываются переходными процессами в электрической системе, причём их можно разделить на две группы:
1) импульсные всплески, вызванные коммутацией активной и активно-индукти-вной нагрузки;
2) переходные, как правило, гармонические процессы, вызванные коммутаци-ей ёмкостных нагрузок
Переходные процессы сопровождаются высокочастотными помехами, приво-дящими к сбою электронной аппаратуры. Всплеск напряжения может стать
причиной выхода из строя потребителя, если не будет предусмотрена соот-ветствующая защита. По этой причине к коммутационной и особенно защит-ной аппаратуре предъявляются повышенные требования по быстродействию и селективности.

Негативные влияния на силовое электрооборудование и измерительные при-боры оказывают длительные искажения кривой напряжения. Особенно следу-ет выделить искажения напряжения, имеющие характер «зазубрин» (notch), вызванные коммутацией силовых тиристоров и диодов в мощных источниках искажения.
Max опасными являются искажения кривой напряжения вблизи перехода ис-кажающего напряжения через ноль. Эти искажения могут вызвать дополни-тельные коммутации диодов маломощных источников питания, ускорение ста-рения конденсаторов, сбой электронных часов, нарушение работы принтеров и другой аппаратуры.

Основным нормативным документом, / сформулированы требования к качес-тву электрической энергии в электрических сетях общего назначения, являет-ся ГОСТ 32144 – 2013 «Нормы качества электрической энергии в системах
электроснабжения общего назначения».
В соответствии с этим ГОСТом часть показателей качества электроэнергии (ПКЭ) характеризует помехи, вносимые установившимся режимом работы электрооборудования энергоснабжающей организации и потребителей, т.е. вызванные особенностями технологического процесса производства, пере-дачи, распределения и потребления электроэнергии.
Для их нормирования ГОСТом установлены допустимые значения ПКЭ.
помехи
отклонения напряжения и
отклонения частоты
искажения синусои-
дальности формы кривой напряжения
несимметрия и напряжения
колебания напряжения

Другая часть ПКЭ характеризует кратковременные помехи, возникающие в
электрической сети в результате коммутационных процессов, грозовых и атмосферных явлений, работы средств защиты и автоматики в послеаварийных режимах. К ним относятся
Если ПКЭ не соответствуют требованиям ГОСТа, то предъявляются претензии к поставщику – энергетическому предприятию. В целом ПКЭ определяют степень искажения напряжения электрической сети за счёт кондуктивных помех, вносимых как энергоснабжающей организацией, так и потребителями
Однако, параметры этих ПКЭ должны измеряться и составлять статистические массивы данных, характеризующие конкретную электрическую сеть в отноше-нии вероятности появления кратковременных помех.
помехи
провалы напряжения
импульсы напряжения
кратковременные перерывы электроснабжения.
Для этих ПКЭ допустимых численных значений ГОСТ не устанавливает.

в электрических сетях бывшего
Советского Союза, / такие потребит-ели подключались достаточно хаотично.
Нпр., на момент ввода в работу электролизных корпусов Братского алюминиевого завода, являющегося мощным источником искажений, его суммарная мощность составляла >30 % от мощности потребителей «Иркутскэнерго». Аналогичная кар-тина наблюдалась и при подключе-нии новых тяговых подстанций Байкало-Амурской магистрали, наг-рузка / является несинусоидальной, несимметричной и резкопеременной.
проблема качества электроэнергии
во всех промышленно развитых странах Запада подключение мощ-ных нелинейных нагрузок, искажаю-щих форму кривых тока и напряже-ния электрической сети, допускается только при соблюдении требований по обеспечению ПКЭ и при наличии соответствующих корректирующих устройств. При этом суммарная мощность вновь вводимой нелиней-ной нагрузки не д.б.> 3–5 % от мощ-ности всей нагрузки энергокомпании.

При этом промышленностью практически не выпускались необходимые сред-ства повышения ПКЭ (фильтрокомпенсирующие, симметрирующие, многофу-нкциональные оптимизирующие устройства и др.). В результате электрические сети России оказались перенасыщенными искажающим оборудованием.
В отдельных регионах, в частности в Восточной Сибири, сформировались
уникальные по своей мощности и степени искаженности кривых тока и напря-жения комплексы электрических сетей энергосистем и распределительных сетей потребителей и существенно обострилась проблема электроснабжения потребителей качественной электроэнергией.
Оценка соответствия показателей ПКЭ указанным нормам проводится в тече-ние расчётного периода, равного 24 часам. Качество электроэнергии характ-еризуется параметрами режима в узлах электроэнергетической системы.
Соблюдение энергоснабжающими организациями и потребителями ПКЭ позв-оляет экономить не только топливно-энергетические ресурсы, но также и дру-гие виды материальных ресурсов, часть / при пониженном качестве электроэ-нергии тратится на бракуемую и утилизируемую продукцию.
виды норм ПКЭ
нормально допустимые
предельно допустимые.

Напряжение в узле ЭЭСопределяется балансом реактивной мощности по сис-теме в целом и балансом реактивной мощности в узле электрической сети.
Частота является общесистемным параметром и определяется балансом ак-тивной мощности в системе. При возникновении дефицита активной мощно-сти в системе происходит ↓ частоты до такого значения, при / устанавливае-тся новый баланс вырабатываемой и потребляемой электроэнергии. При этом ↓ частоты связано с ↓ скорости вращения электрических машин и ↓ их кинетической энергии. Освобождающаяся при этом кинетическая энергия ис-пользуется для поддержания частоты. Поэтому частота в системе var сравни-тельно медленно. Однако, при дефиците активной мощности (>30 %) частота var быстро и возникает эффект «мгновенного» изменения частоты – «лавина частоты».
В число этих параметров входят частота и напряжение.

ГОСТ 13109-97 устанавливает 11 показателей качества электроэнергии:
▪ установившееся отклонение напряжения; размах изменения напряжения; ▪ доза фликера;
▪ коэф-нт искажения синусоидальности кривой междуфазного (фазного) напряжения;
▪ коэф-нт n-ой гармонической составляющей напряжения;
▪ коэф-нт несимметрии напряжений по обратной последовательности;
▪ коэф-нт несимметрии напряжений по нулевой последовательности;
▪ отклонение частоты;
▪ длительность провала напряжения;
▪ импульсное напряжение;
▪ коэф-нт временного перенапряжения.

5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ОБСТАНОВКА (ЭМО) НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТАХ
Надёжность работы энергетических и промышленных объектов во многом оп-ределяется надёжностью работы электронной (сейчас, как правило, цифро-
вой) аппаратуры защиты, автоматики, связи и.т.п. Специфика современных
объектов такова, что устанавливаемая на них электронная аппаратура часто
подвергается воздействию высоких уровней электромагнитных помех.
Оценка ЭМО на энергетических объектах регламентируется методическими
указаниями по определению электромагнитной обстановки и совместимости на электрических станциях и подстанциях СО 34.35.311-2004.
Методические указания предназначены для решения актуальной комплекс-ной задачи:
определения max неблагоприятной ЭМО, характеризуемой max, но реально возможными ЭМП в местах расположения микропроцессорных устройств;
проверки ЭМС на действующих объектах;
разработки требований по классам жёсткости испытаний на помехоустой-чивость.
В указаниях приведены методики измерений и расчётов уровней ЭМП, выз-ванных различными причинами, нпр, оценка импульсных помех при комму-тациях силового оборудования и КЗ. Приводятся рабочие программы испы-таний, протоколы, классификация ЭМО, классы и степени жёсткости испы-таний устройств на помехоустойчивость, требования к ТС воздействий и измерений.

Принципиальная схема расположения терминалов защиты
1 – контур заземления; 2 – молниеотвод; 3 – ОПН; 4 – разъединитель; 5 – выключа-тель; 6 – трансформатор; 7 – трансформатор тока; 8 – трансформатор напряжения; 9 – шина; 10 – кабельный лоток;
11 – общестанционный пункт управления
особенности ЭМО на энергообъекте подстанция

Основной вклад в ЭМО на энергетических объектах, как правило, вносят следующие виды помех:
1. Короткие замыкания (КЗ)
Протекание по заземляющему устройству (ЗУ) значительных токов КЗ в сетях высокого напряжения приводит к возникновению:
а) перепадов потенциалов в пределах ЗУ. Таким образом, значительные разно-сти потенциалов оказываются приложенными к вторичным кабелям (как прохо-дящим в пределах ЗУ объекта, так и выходящим за его пределы) и соответст-вующим входам аппаратуры;
б) кроме того, протекание токов КЗ в силовых ошиновках и по элементам ЗУ создаёт магнитное поле, амплитуда которого часто составляет сотни А/м.
Это поле создаёт наводки на вторичные кабели в случае их сближения с трас-сой протекания тока КЗ.
В реальности оба эти фактора часто действуют одновременно, вызывая значи-тельные перенапряжения, опасные для аппаратуры и даже изоляции кабелей.

2. Грозовые разряды
Растекание тока молнии часто происходит по элементам систем заземления
и питания информационной техники либо вблизи от неё.
Пр: Причиной повреждения аппаратуры в одном из диспетчерских управлений, отказа элементов систем связи, АСУ и сигнализации, явилось непосредствен-ное воздействие импульсного электромагнитного поля на аппаратуру. По ≈ оце-нке, напряжённость магнитного поля в месте размещения аппаратуры соста-вила от 300 до 1000А/м, что может представлять угрозу даже для специальной аппаратуры в промышленном исполнении, не говоря уже о компьютерах и АТС офисного типа.
Особую опасность представляют разряды на мачты радиосвязи, расположен-ные рядом с ОПУ, приводящие к ↑ потенциала заземления здания, кабельных каналов и лотков, к протеканию части тока молнии по экранам ВЧ-кабелей и металлоконструкциям в здании, к наводкам на вторичные кабели, к действию ЭМП на аппаратуру, к проникновению импульса в систему питания через цепи питания устройств на мачте.
На ТЭЦ и ГРЭС опасность могут представлять молниевые разряды на трубы. При разряде на стержневые и тросовые молниеприёмники возможно попада-ние заземления аппаратуры, измерительных трансформаторов, а также трасс
прокладки вторичных цепей в зону подъёма потенциала вблизи заземления
молниеприёмника. В этом случае недопустимо высокая разность потенциалов
м.б. приложена к изоляции вторичных цепей и входам аппаратуры.
Возможно распространение помех по сети собственных нужд при разряде на
молниеприёмники прожекторных мачт.

Особенно серьёзна ситуация на компактных элегазовых подстанциях, / высо-ковольтное оборудование и подверженная его влиянию электронная аппара-тура размещаются очень близко друг к другу.
Уровни коммутационных помех зависят от множества факторов, среди / max существенные:
геометрия объекта,
тип первичного оборудования,
заземляющего устройства,
состояние трассы прокладки вторичных цепей.
Истинный уровень коммутационных помех м.ж. быть достоверно определён лишь по результатам измерений. => измерение коммутационных помех следу-ет рассматривать как обязательную часть комплекса оценки ЭМО.
3. Переходные режимы работы высоковольтного оборудования (в т.ч., вызванные коммутациями)
При коммутационных операциях выключателями и разъединителями в сети
ВН возникает высокочастотный переходный процесс. Параметры этого проц-есса индивидуальны для каждого объекта и, для каждой конкретной комму-тации. Высокочастотные токи и перенапряжения через системы шин распро-страняются по территории объекта. Они создают ЭМП, способные вызвать на-водки во вторичных кабелях и во внутренних цепях аппаратуры. Кроме того, проникновение коммутационных помех во вторичные кабели происходит через ТА, ТV, фильтры присоединения высокочастотной связи.

Помехи при коммутациях высо-ковольтного оборудования могут приводить к проникновению помех во вторичные цепи ТА, ТV; к наво-дкам на любые вторичные цепи, в т.ч. питания, связи; к появлению импульсных потенциалов и токов в элементах заземляющего устрой-ства. При работе коммутационных аппаратов генерируются
4. Неправильная компоновка подстанции
Иногда информационные цепи и электронная аппаратура располагаются ряд-ом с силовым электрооборудованием, включая контакторы, мощные реле.
Это может привести к проблемам ЭМС, особенно при коммутациях силовых
цепей.
высокочастотные токи и перенапряжения в первичной сети. Причиной их воз-никновения являются высокочастотные переходные процессы, протекающие в коммутируемых шинах. Аналогичная ситуация наблюдается при КЗ (поско-льку наряду с низкочастотной составляющей ток КЗ имеет высокочастотную импульсную составляющую). Любой элемент первичной сети обладает распределённой или сосредоточенной ёмкостью и индуктивностью.

Т.о., образуется колебательный контур, в / при переключениях возбуждаются высокочастотные колебания. Через различные механизмы связи (гальвани-ческий, индуктивный, ёмкостной) эти помехи попадают во вторичные цепи и затем – на входы аппаратуры. Иногда (особенно при коммутациях разъедини-телями) воздействие помех носит многократный характер. Причиной этого яв-ляется многократный пробой воздушного промежутка за время работы комму-тационного аппарата.
Опасные помехи могут возникать и
при коммутациях в сетях до 1 кВ. Ти-
пичная ситуация – разрыв тока в ин-
дуктивной нагрузке (нпр, на обмотке
контактора). Механизм генерации по-
мехи амплитудой до нескольких кВ по-
лностью аналогичен принципу работы
системы зажигания ДВС.
При разрыве тока, протекающего че-
рез обмотку, в силу закона электромаг-
нитной индукции, возникают перенап-
ряжения. Теоретически, при мгновен-
ном прекращении протекания тока, перенапряжение будет ∞ >. В реальности, перенапряжение лимитируется электрической прочностью воздушного проме-жутка коммутационного аппарата. Ёмкости (паразитные или специально вкл-юченные) также могут ↓ амплитуду помех.
4. Неправильная компоновка подстанции

5. Внутренние источники помех в помещениях
Коммутации электромеханических устройств различного назначения. Осцил-
лографирование помех при коммутациях низковольтных цепей показало, что переключения реле, электроприводов и т.п. также сопровождаются коммута-ционными помехами. Частоты обычно оказываются значительно ↑, чем при коммутациях высоковольтного оборудования (до сотни МГц и даже >).
Штатная работа силового ЭЛО (до и выше 1 кВ).
Низкочастотные магнитные поля при нормальной работе силового ЭЛО. При компактном расположении си-лового и электронного оборудования возможно const воздействие на апп-аратуру полей высокого уровня. Кроме того, часто ↑ уровень магни-тного поля промышленной частоты, обусловленным ошибочной конс-трукцией системы собственных нужд объекта. Амплитуда таких полей обычно слишком < для того, чтобы
вызывать сбои или отказы оборудования. Однако, часто приходится сталкиваться с их негативным влиянием на диспл-еи («дрожание» изображения). Это приводит к быстрой утомляемости персо-нала, имеющего автоматизированные рабочие места. Кроме того, оказываю-тся превышенными нормы СанПин.

6. Радиосредства
За последнее десятилетие были отмечены случаи сбоев в работе электрон-
ной аппаратуры на энергообъектах под действием полей радиочастотных источников.
В некоторых случаях фиксируется неблагоприятное воздействие на аппара-
туру радиочастотных электромагнитных полей. Напряжённость поля, созда-
ваемого любыми радиосредствами, быстро падает по мере удаления от передающей антенны. Поэтому поле от портативной рации, работающей рядом с аппаратурой, может оказаться более опасным, чем поле от мощного радиоцентра, размещённого
на расстоянии нескольких сот метров
от объекта. Антенны радиорелейной
и космической связи обычно являют-
ся направленными, и при правильной
установке опасности аппаратуры не
создают.

7. Низкое качество напряжения питания
Низкое качество напряжения питания в цепях ᷉ и - тока может иметь различные причины.
Наиболее распространенные:
Ø недостаточная мощность источника питания,
Ø существенно нелинейный характер нагрузки (нпр, блоки питания электрон-ной аппаратуры);
Ø кратковременные скачки потребляемой мощности (нпр, при работе элект-роприводов выключателей).
Чаще всего проблемы качества питания возникают на подстанциях, питающих мощную нелинейную нагрузку. Таковы, в частности, тяговые подстанции, под-станции многих промышленных предприятий. Другим распространённым источником проблем с качеством питания является использование устарев-ших источников бесперебойного питания, инверторов, стабилизаторов.

8. Электростатические потенциалы
Электростатический разряд представляет опасность для современной аппа-
ратуры из-за высокочастотного характера импульса (фронт – менее 1 нс). Хотя энергия, переносимая таким импульсом, <, за счёт высокой амплитуды недопустимое влияние на аппаратуру (в первую очередь, логические элемен-ты) оказывается возможным.
9. Штатные режимы работы электроустановок, допускающие протека-
ние значительных токов через ЗУ объекта
В большинстве случаев протекание значительных токов по заземляющему
устройству объекта не является штатной ситуацией, тем не менее, иногда это
всё же происходит. В этом случае на заземляющем устройстве объекта const присутствует некоторый потенциал. Этот потенциал может вызывать появле-ние помех, в частности – в цепях связи с другими объектами. При > размерах объекта или плохом состоянии его ЗУ, значительные разности потенциалов могут появиться и в пределах территории объекта. Плохое заземление на подстанциях создаёт не только высокие остаточные напряжения, но и даже достаточно большое шаговое напряжение.

10. Перенапряжения в сетях с изолированной нейтралью
Сети 6–35 кВ работают с изолированной нейтралью либо с компенсацией
ёмкостного тока замыкания на землю. Дугогасящие аппараты для компенса-ции ёмкостного тока замыкания на землю устанавливаются, если его вели-чина > определённые нормированные значения: 30 А для сети 6 кВ, 20 А для сети 10 кВ и 10 А для сети 35 кВ.
Сети с изолированной или компенсированной нейтралью могут длительно
работать с однофазным замыканием на землю (ОЗЗ). Из-за старения оборудования существенно ↓ уровень изоляции. Тогда наличие ОЗЗ в сети ↑ риск многофазных повреждений.
В сетях 6-35 кВ внутренние перенапряжения возникают при:
вкл. и откл. воздушных и кабельных линий;
откл. ненагруженных трансформаторов;
откл. двойного КЗ на землю;
откл. двухфазных КЗ;
неодновременном вкл. фаз при пуске электродвигателей;
вкл. электродвигателей при автоматическом вводе резерва (АВР);
автоматическом повторном включении (АПВ);
откл. электродвигателей;
коммутации нагрузки вакуумными выключателями;
дуговых замыканиях на землю;
резонансных повышениях напряжения.

Необходимого уровня ЭМС электрооборудования сетей 6–35 кВ можно
достичь:
1) применением нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН), обес-
печивающих защиту от грозовых и коммутационных перенапряжений;
2) ↑ электрической прочности изоляции воздушных линий путём замены неизолированных проводов на защищённые, применения полимерных изоляторов из кремнийорганической резины или ↑ числа изоляторов в гирлянде;
3) ↓ сопротивления заземления;
4) ↑ надёжности и селективности действия защиты от ОЗЗ;
5) ↑ кратности действия автоматического повторного включения (АПВ) на воздушных линиях.