5. Определение электромагнитной обстановки на объектах электроэнергетики

5.1. Общие положения

Методика определения ЭМО предусматривает проведение из­мерений и расчетов, необходимых для получения данных о макси­мально возможных уровнях электромагнитных воздействий (элек­тромагнитные поля, наведенные токи и напряжения, кондуктивные электромагнитные помехи, разряды статического электричества и др.) на устройства релейной защиты и технологи­ческого управления электроэнергетических объектов при нор­мальных и аварийных режимах.

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 невозможно точно математически смоделировать реальный объект и ошибки могут быть существенные.

С помощью натурных экспериментов на действующем объекте нельзя воспроизвести все возможные режимы, например, корот­кие замыкания на шинах высокого напряжения или удары мол­нии. К тому же проведение натурных экспериментов, нарушаю­щих нормальную работу энергообъекта, например, коммутации си­ловым оборудованием или измерения в цепях устройств релейной защиты, ограничиваются по условиям работы энергообъекта от­дельными разовыми экспериментами, как правило, не самыми опасными с точки зрения уровней электромагнитных помех в сис­темах релейной защиты и технологического управления.

Имитация электромагнитных возмущений позволяет суще­ственно расширить возможности по определению уровней элект­ромагнитных помех экспериментальным путем. Однако существу­ют определенные ограничения и по проведению имитационных испытаний на действующем объекте.

В результате работы должны быть определены максимальные значения воздействий на системы релейной защиты и технологического управления при любом нормальном и аварийном режиме. Требование эксплуатации: системы релейной защиты и техноло­гического управления должны работать правильно при любом нормальном и аварийном режимах. Без численного анализа может быть упущен аварийный режим, при котором помехи будут максимальными и одновременно реальными.

Экспериментальная часть работы в основном проводится на действующем объекте. Методика экспериментов и технические средства (например, имитаторы воздействий и измерительные приборы) должны быть такими, чтобы не мешать нормальной ра­боте объекта и не повреждать имеющиеся на объекте устройства.

5.2. Основные этапы проведения работ по определению электромагнитной обстановки

Работы по определению ЭМО на энергообъекте включает в себя следующие этапы:

-получение исходных данных об энергообъекте для проведения работ;

-экспериментально-расчетное определение ЭМО на объекте;

-определение соответствия между уровнями по­мехоустойчивости устройств и ЭМО на объекте.

5.2.1. Исходные данные и состав работ по определению эмо на объекте

На действующих объектах исходные данные, необходимые для расчетно-экспериментального определения ЭМО, могут быть по­лучены непосредственно на объекте, а также при анализе проект­ных решений и техдокументации на устройства релейной защиты и системы технологического управления.

Для того, чтобы определить уровни электромагнитных воздей­ствий на системы релейной защиты и технологического управле­ния при коммутациях, работе разрядников и при коротких замы­каниях на шинах высокого напряжения, необходимо знать:

- элект­рическую схему и взаимное расположение первичных цепей; трассы прокладки кабелей и их марку;

- тип и расположение сило­вого оборудования;

- фирму-изготовитель, назначение и место рас­положения устройств релейной защиты и системы технологичес­кого управления.

Необходимо иметь данные по заземляющему устройству объек­та:

-исполнительную схему;

- удельное сопротивление грунта и импульсное сопротивление заземления оборудования, к которому подходят кабели от устройств релейной защиты и системы техно­логического управления.

Как правило, эти данные могут быть получены лишь экспери­ментальным путем. Методика диагностики заземляющих уст­ройств энергообъектов представляет самостоятельную задачу.

На исполнительной схеме заземляющего устройства должны быть показаны молниеприемники и схема их заземления, а также трассы прокладки кабелей систем релейной защиты и технологи­ческого управления. Для зданий и сооружений необходимо иметь схему токоотводов и заземлителей молниеприемников.

В качестве исходных данных для определения воздействий то­ков и напряжений промышленной частоты необходимо иметь све­дения о токах короткого замыкания на землю (токи 3I₀). При ко­ротком замыкании на шинах высокого напряжения важно знать не только суммарный ток короткого на землю, но и составляющие этого тока (токи с линий 3I₀ и токи 3I₀ от трансформаторов). На­пример, при коротком замыкании на землю на шинах 500 кВ од­ной из подстанций суммарный ток 3I₀ = 10300 А, ток от автотрас-форматора 4АТ - 3I₀ = 3100 А, ток от автотрансформатора 5АТ - 3100 А, ток от линии ВЛ-1 - 3I₀ = 2500 А, ток от линии ВЛ-2 - 3I₀ = 1500 А.

Удельное сопротивление грунта определяется, как правило, эк­спериментально методом вертикального электрического зондиро­вания в виде зависимости удельного сопротивления ρ от глубины h (рис.5.1.).

Обычно результаты измерений приводятся к двухслойной мо­дели, используя методы математической обработки (например, метод наименьших квадратов). Возможно определение удельного сопротивления грунта на основании данных о геоподоснове тер­ритории объекта и справочных данных об удельном сопротивле­нии различных грунтов.

Для определения воздействий электромагнитных полей радио­частотного диапазона необходимо иметь сведения об используе­мых на данном объекте радиопередающих устройствах (стацио­нарных и переносных).

Анализ возможных уровней электромагнитных воздействий по сети электропитания постоянным и переменным током проводит­ся на основе исполнительной схемы электропитания объекта, дан­ных о типе и месте расположения устройств, включенных в систему электропитания (в особенности, электромеханических уст­ройств) и данных о трассе прокладки и типе соединительных ка­бельных линий.

На этом этапе составляется рабочая программа проведения экспериментальных работ на энергообъекте.

Рис. 5.1 Удельное сопротивление грунта

При проведении непосредственных измерений на объекте оп­ределяются напряженности электромагнитных полей радиочас­тотного диапазона, напряженность поля промышленной частоты при нормальных режимах работы, импульсные помехи в цепях постоянного и переменного тока, качество электропитания посто­янным и переменным током устройств релейной защиты и систе­мы технологического управления, характеристики покрытий по­лов и электрические потенциалы тела человека от заряда статичес­кого электричества.

Путем проведения непосредственных измерений на объекте определяются некоторые характеристики первичного оборудова­ния, цепей вторичной коммутации и устройств релейной защиты и системы технологического управления (амплитудно-частотная характеристика высокочастотной составляющей тока шин и кабе­лей высокого напряжения, емкость на землю оборудования, вход­ные параметры терминалов). Также проводится тестирование рас­четов (например, при проведении измерений помех во время ком­мутаций разъединителями и выключателями).

При имитации электромагнитных возмущений определяются помехи, связанные с ударами молнии, короткими замыканиями, коммутациями в первичных цепях. После измерений производит­ся пересчет полученных значений к реальным воздействиям.

Кроме того, при имитации электромагнитных возмущений оп­ределяются некоторые параметры (например, коэффициент экра­нирования кабелей), которые, как правило, невозможно опреде­лить расчетным путем.

Расчеты используются для определения наиболее опасных ре­жимов, для пересчета результатов измерений, полученных с ис­пользованием имитаторов электромагнитных воздействий, к ре­альным воздействиям и для определения оптимальных мероприя­тий по улучшению ЭМО. При проведении расчетов используются математические модели и специальные программы для ПЭВМ.