Тема 3. Механизмы передачи электромагнитных помех

Гальваническое влияние; гальваническое влияние через цепи питания и сигнальные контуры; гальваническое влияние по контурам заземления; мероприятия по снижению гальванического влияния; емкостное влияние; гальванически разделенные контуры; контуры с общим проводом системы опорного потенциала; токовые контуры с большой емкостью относительно земли; емкостное влияние молнии; мероприятия по снижению емкостного влияния; индуктивное влияние; индуктивное влияние между гальванически несвязанными контурами; индуктивное влияние разрядов статического электричества; индуктивное влияние тока молнии; индуктивное влияние тока молнии на электрический контур внутри здания; мероприятия по снижению индуктированных напряжений; воздействие электромагнитного излучения.

Рекомендуемая литература: [1, гл. 3], [2, гл. 4], [3, гл. 3], [4, гл. 2].

Методические указания

При изучении этой темы необходимо изучить все возможные пути передачи помех от источника к приемнику и их особенности. Помеха может передаваться от источника к приемнику через гальванические связи, либо через поле. При рассмотрении передачи помехи путем электромагнитного излучения (через поле) обратить внимание на понятия «ближнее поле» и «дальнее поле».

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Какие виды возможных связей между контурами и возможных путей проникновения помех вам известны?

2. Какие существуют способы снижения гальванического влияния и проникновения электромагнитных помех из одного контура в другой?

3. Какие существуют способы снижения гальванического влияния и проникновения электромагнитных помех по цепям заземления?

4. Какие существуют способы снижения емкостного влияния и проникновения электромагнитных помех из одного контура в другой?

5. Какие существуют способы снижения емкостного влияния токовых контуров с большой емкостью относительно земли?

6. Чем опасно емкостное влияние молнии на сигнальные линии?

7. Какие существуют способы снижения индуктивного влияния и проникновения электромагнитных помех из одного контура в другой?

8. В чем состоит опасность индуктивного влияния разряда молнии в молниеотвод при наличии вблизи сигнальных линий?

9. В чем состоит опасность индуктивного влияния тока молнии на электрический контур внутри здания, образованный проводами питания и сигнальными линиями, при ударе молнии в молниеприемник здания?

10.  При каких параметрах помехи начинают соблюдаться условия «ближнего поля»?

11. Назовите способы снижения помех от излучения электромагнитного поля.

Тема 4. Пассивные помехоподавляющие
и защитные компоненты

Фильтры; фильтровые элементы; сетевые фильтры; силовые резонансные фильтры; рекомендации по выбору сетевых фильтров; защита катушками индуктивности и конденсаторами от синфазных и противофазных токов помех; коэффициент затухания фильтра; схемы сетевых фильтров; ограничители перенапряжений; защитные разрядные промежутки, варисторы, лавинные диоды; экранирование; принцип действия экранов; материалы для изготовления экранов; экранирование приборов и помещений; экраны кабелей; разделительные элементы.

Рекомендуемая литература: [1, гл. 4], [2, гл. 5], [3, гл. 4, 5], [4, гл. 5].

Методические указания

При изучении помехоподавляющих свойств фильтров следует иметь в виду: их применение предполагает, что спектральные составляющие полезного сигнала и помехи достаточно отличаются друг от друга. Это позволяет при соответствующих параметрах фильтра обеспечить селективное демпфирование помехи при отсутствии заметного искажения полезного сигнала.

При изучении электромагнитных экранов необходимо помнить, что эффективность экранирования зависит от наличия дефектов и отверстий в стенке экрана, а также то, что внутри экранированных объемов могут возникать резонансные эффекты, так как любой корпус прибора с проводящими стенками можно рассматривать как объемный резонатор.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Поясните принцип действия фильтра.

2. Что такое «коэффициент затухания» фильтра?

3. Приведите примеры схем простейших фильтров.

4. Приведите примеры возможных схем сетевых фильтров при разных соотношениях величины сопротивлений источника и приемника электромагнитных помех.

5. Приведите примеры выполнения помехозащитных конденсаторов.

6. Приведите примеры выполнения помехозащитных катушек.

7. Приведите примеры использования защитных катушек и конденсаторов от синфазных и противофазных токов помех.

8. В чем состоит принцип действия ограничителей перенапряжений?

9. Поясните принцип действия газонаполненного разрядника. Как выглядит его вольтамперная характеристика?

10. Для чего служат воздушные защитные промежутки?

11. Что такое «сопровождающий ток разрядника»? Каковы мероприятия по его ликвидации?

12. Что такое варистор? Каковы его сфера применения, вольтамперная характеристика?

13. Поясните сферу применения и принцип действия экранов.

14. Что такое «коэффициент затухания», «коэффициент отражения», «коэффициент поглощения» экрана?

15. Как влияют относительная магнитная проницаемость и электрическая проводимость материала экрана на его экранирующие свойства?

16. Какие материалы используются для изготовления экранов?

17. Приведите примеры конструктивного исполнения экранирующих материалов и устройств.

18. Приведите примеры конструктивного исполнения экранов приборов и помещений.

19. Приведите примеры конструктивного исполнения экранов кабелей.

20. Как влияет способ заземления экрана кабеля на его экранирующие свойства?

21. Какие элементы используются для гальванической развязки с целью исключения возникновения синфазных помех?

Тема 5. Определение электромагнитной обстановки
на объектах электроэнергетики

Основные этапы проведения работ по определению электромагнитной обстановки; исходные данные и состав работ по определению электромагнитной обстановки (ЭМО) на объекте; воздействие на кабели систем релейной защиты и технологического управления токов и напряжений промышленной частоты; импульсные помехи, обусловленные переходными процессами в цепях высокого напряжения при коммутациях и коротких замыканиях; импульсные помехи при ударах молнии; электромагнитные поля радиочастотного диапазона; разряды статического электричества; магнитные поля промышленной частоты; помехи, связанные с возмущениями в цепях питания низкого напряжения; импульсные магнитные поля.

Рекомендуемая литература: [1, гл. 5], [4, гл. 8, 9], [6, гл. 3].

Методические указания

При изучении темы следует иметь в виду, что при определении ЭМО на действующем энергообъекте необходимо применять сочетание экспериментальных методов (натурные эксперименты и имитация электромагнитных возмущений) и численный анализ.

Для получения достоверных результатов при численном анализе необходимо использовать результаты экспериментов, так как невоз-можно математически точно смоделировать реальный объект, и ошибки могут быть существенными.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Назовите основные этапы проведения работ по определению электромагнитной обстановки на энергообъекте.

2. Перечислите исходные данные для определения ЭМО на объекте.

3. Перечислите состав работ для определения ЭМО на объекте.

4. В чем состоит воздействие на кабели систем релейной защиты технологического управления токов и напряжений промышленной частоты при однофазных коротких замыканиях?

5. Назовите работы, выполняемые при определении возможных уровней напряжений и токов, воздействующих на кабели систем релейной защиты и технологического управления при однофазном коротком замыкании на землю.

6. С какими явлениями в первичных цепях связано возникновение импульсных помех в цепях вторичной коммутации?

7. Что называют имитационными испытаниями на энергобъекте?

8. Какие воздействия на элементы энергообъекта возможны при ударе молнии?

9. Как осуществляется измерение электромагнитных полей радиочастотного диапазона на энергообъектах?

10. Как осуществляется измерение электростатического потенциала тела человека на энергообъектах?

11. Как осуществляется измерение магнитных полей промышленной частоты на энергообъектах?

12. Как осуществляется измерение электрических полей промышленной частоты на энергообъектах.

13. Назовите причины появления периодических и импульсных помех в цепях питания низкого напряжения.

14. Какие виды измерений проводят в ходе определения уровней периодических и импульсных помех в цепях питания низкого напряжения?

15. Как определяется приближенно величина импульса напряженности магнитного поля при ударе молнии в молниеприемник?

Тема 6. Электромагнитная совместимость
технических средств в узлах нагрузки электрических сетей

Статический преобразователь как источник гармоник, другие источники гармоник; влияние гармоник на системы электроснабжения; вращающиеся машины; статическое оборудование; устройства релейной защиты в энергосистемах; оборудование потребителей; влияние гармоник на измерение мощности и энергии; ограничение уровней гармоник напряжений и токов.

Рекомендуемая литература: [1, гл. 6],[4, гл. 15], [6, гл. 12].

Методические указания

При изучении данного раздела следует помнить, что основными формами воздействия высших гармоник на системы электроснабжения являются: увеличение токов и напряжений гармоник вследствие параллельного и последовательного резонансов; снижение эффективности процессов генерации, передачи и использования электроэнергии; старение изоляции электрооборудования и сокращение вследствие этого срока его службы; ложная работа оборудования.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Назовите мощные нелинейные нагрузки на предприятиях.

2. В чем заключается отрицательное влияние тиристорных преобразователей на питающие электрические сети?

3. В чем заключается вредное влияние гармонических составляющих напряжений и токов на элементы электрических сетей и узлов нагрузки?

4. Когда возникает и чем опасен параллельный резонанс в системах электроснабжения?

5. Когда возникает и чем опасен последовательный резонанс в системах электроснабжения?

6. Поясните физические процессы в электрических машинах переменного тока, происходящие при несинусоидальном питающем напряжении на их зажимах.

7. Поясните физические процессы в высоковольтных линиях переменного тока, происходящие при несинусоидальном напряжении.

8. Поясните физические процессы в силовых трансформаторах, происходящие при несинусоидальном питающем напряжении на их зажимах.

9. Поясните физические процессы в силовых конденсаторах, происходящие при несинусоидальном питающем напряжении на их зажимах.

10. Как влияют высшие гармонические составляющие напряжения и тока на системы релейной защиты в нормальных режимах?

11. Как влияют высшие гармонические составляющие напряжения и тока на системы релейной защиты в аварийных режимах?

12. Как влияют высшие гармонические составляющие напряжения на электрооборудование потребителей: телевизоры, газоразрядные лампы, компьютеры, выпрямительное оборудование, преобразователи частоты?

13. Как влияют высшие гармонические составляющие напряжения на приборы измерения электрической энергии и мощности?

14. Приведите примеры схем настроенных силовых резонансных фильтров. Поясните принцип их работы.

15. Приведите пример схемы силового резонансного фильтра двойной настройки. Поясните принцип его работы.

16. Для чего применяются широкополосные фильтры? Приведите примеры схемных решений для таких фильтров.