|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Электромагнитная совместимостьСтр 1 из 14Следующая ⇒
Электромагнитная совместимость 1.1 Основные определения и понятия ЭМС 1. Под ЭМС понимается способность электротехнического персонала и оборудования работать удовлетворительно в электромагнитной среде, не создавая недопустимого влияния на здоровье персонала и работу оборудования. 2. Влияющие и подверженные влиянию линии электропередач (ЛЭП) и линии связи (ЛС). Практически все электрические цепи создают в окружающем пространстве неуравновешенное электромагнитное поле, которое индуктирует напряжения и токи в расположенных вблизи проводных линиях и металлических сооружениях. Линии большой мощности и высокого напряжения оказывают большие влияния и называются влияющими. На ж.д. транспорте – это тяговая сеть (ТС). Маломощные линии называются подверженными влиянию. На ж.д. транспорте – это линии связи (ЛС). Опасные и мешающие влияния Влияния, оказывающие вред здоровью человека или работе электротехнического оборудования, называются опасными. Влияния, оказывающие помехи на работу телефонной или радиосвязи, называются мешающими. Симметричные и несимметричные ЛЭП и ЛС Степень влияния зависит от симметричности этих цепей и уровня передаваемой по ним энергии. Симметричными называют такие цепи, провода которых имеют одинаковые первичные и вторичные параметры, а токи и напряжения одинаковы во всех проводах и сдвинуты на 180° в двухпроводных цепях и на 120° - в трехпроводных. Векторная сумма напряжений (остаточное напряжение) такой цепи равна нулю, а ток нулевой последовательности (ток в земле) отсутствует. Влияние симметричной цепи на смежную линию связи минимально Несимметричными цепями называют такие, которые имеют повода с различными параметрами, а токи и напряжения в проводах не равны между собой. Углы сдвига фаз в общем случае в двухпроводной несимметричной цепи не равны 180°, а в трехпроводной – не равны 120°. В случае если остаточное напряжение цепи равно рабочему напряжению и ток в земле равен рабочему, то такая цепь является полностью несимметричной и оказывает на линии связи наибольшее влияние. Примеры несимметричных цепей Рисунок 1.1 – Тяговая сеть электрифицированной железной дороги Рисунок 1.2 – Линия передачи однофазного тока с использованием земли в качестве обратного провода Рисунок 1.3 – Трехфазная линия, работающая по системе " Два провода земля" Виды влияний В целях упрощения анализа влияния электрической ж.д. на смежную проводную линию связи принято разделять это влияние на два вида и рассматривать их отдельно. 1 Магнитное влияние, вызываемое переменным током в тяговой сети. Магнитному влиянию подвержены все проводные линии связи: как кабельные, так и воздушные. 2 Электрическое влияние, вызываемое переменным напряжение в тяговой сети. Электрическому влиянию подвержены воздушные линии, в том числе и воздушные кабельные линии, выполненные кабелем без металлической оболочки.
Рисунок 1.4 - Расчетная схема сближения Физические процессы Влияния называются опасными, если напряжения и токи, возникающие в линии связи от тяговой сети, создают опасность для здоровья людей или работы оборудования. При коротком замыкании при ТС от ТП № 1 до точки КЗ1(1) протекает ток короткого замыкания IКЗ1 , который создает магнитный поток Ф. Этот поток пересекает провода линии связи и наводит в них относительно земли опасное напряжение UМ1 . Аналогично, при коротком замыкании ТС в точке КЗ1(2) от ТП № 2 протекает ток короткого замыкания IКЗ2 , который создает магнитный поток и наводит в проводах ЛС относительно земли опасное напряжение UМ2 .
Расчетные режимы работы ТС Наибольшие опасные напряжения UM в ЛС возникают в одном из концов ЛС, когда второй конец ЛС заземлен. Опасные напряжения UM рассчитываются для двух режимов работы тяговой сети: 1. Режим КЗ Проводится два расчета от ТП №1 и ТП №2 и выбирается вариант с максимальным значением UM 2.3 Расчет опасных напряжений UМ в режиме КЗ КС Выбор расчетных точек КЗ
Рисунок 2.2 – Расчетная схема опасного магнитного влияния на линии связи в режиме короткого замыкания тяговой сети.
Условия ЭМС работы ТС и ЛС В вынужденном режиме на ЛС оказывается одновременное магнитное и электрическое влияние. Uдоп ≥ UМЭ где UМЭ – результирующее опасное напряжение в ЛС от магнитного электрического влияния 3.5 Нормы допустимых опасных напряжений в ЛС U ДОП. Допустимое опасное напряжение зависит от конструктивного выполнения ЛС и приведены в таблице 2.1. Взаимная индуктивность с достаточной точностью равна, Гн/км Результирующий коэффициент защитного действия для i-го влияющего участка равен где SP, Sоб, ST – коэффициент защитного (экранирующего) действия рельсов, оболочки кабеля, заземленных тросов. где SP, Sоб, ST – коэффициент защитного (экранирующего) действия рельсов, оболочки кабеля, заземленных тросов.
* Изношенный контактный провод использован в качестве дополнительного несущего троса. Таблица А.3 – Сопротивление тяговой сети системы электрификации 25 кВ однопутного участка с отсасывающими трансформаторами в Ом/км
Примечание: сопротивление двухпутного участка равно половине сопротивления однопутного участка. Таблица А.4 – Сопротивление цепи «контактная сеть – питающий провод» системы электрификации 2´ 25 кВ для однопутных участков при расположении питающего провода с полевой стороны опор в Ом/км
Примечание: а) для двухпутных участков сопротивления уменьшают в 2 раза; б) при расположении питающего провода со стороны пути значение x0КП уменьшают на 0, 048 Ом/км.
Таблица А.8 – Коэффициент экранирующего действия рельсов
Таблица А.9 – Коэффициент экранирующего действия заземленных тросов
* – Или сталеалюминевый Таблица А.10 – Коэффициент экранирующего действия трубопроводов диаметром 0, 4 – 0, 8 м
Таблица А.11 – Коэффициент защитного действия оболочки кабеля типа МКСБ 7´ 4´ 1, 2 + 6´ 0, 9
Таблица А.10 – Коэффициент экранирующего действия трубопроводов диаметром 0, 4 – 0, 8 м
Таблица А.11 – Коэффициент защитного действия оболочки кабеля типа МКСБ 7´ 4´ 1, 2 + 6´ 0, 9
Таблица А.17 – Допустимые индуцируемые напряжения по отношению к земле в проводах линий связи и проводного вещания
Примечание: если ток, протекающий через человека, коснувшегося изолированного провода связи, не превышает 2 мА, то на таких линиях можно не применять специальных мер по защите персонала и абонентов от опасного электрического влияния.
При магнитном влиянии А)
Б)
Рисунок 4.3 – Распределение наведенного напряжения при магнитном влиянии в изолированной (а) и заземленной в конце (б) ЛС 4.4.2 Распределение наведенного напряжения в ЛС при электрическом влиянии А)
Б) Рисунок 4.4 – Распределения наведенного напряжения при электрическом влиянии в изолированной (а) и заземленном конце (б) ЛС Допустимое напряжение шума Допустимое напряжение шума зависит от типа цепи связи от воздействия тяговой сети электрифицированных железных дорог Таблица 5.3 – Нормы мешающего напряжения, UДШ
Таблица А.6 – Вторичные параметры тяговой сети
Таблица А.7 – Вторичные параметры линий связи
Таблица А.8 – Коэффициент экранирующего действия рельсов
Таблица А.9 – Коэффициент экранирующего действия заземленных тросов
* – Или сталеалюминевый Таблица А.10 – Коэффициент экранирующего действия трубопроводов диаметром 0, 4 – 0, 8 м
Таблица А.11 – Коэффициент защитного действия оболочки кабеля типа МКСБ 7´ 4´ 1, 2 + 6´ 0, 9
Таблица А.13 – Частотные характеристики коэффициента чувствительности двухпроводных телефонных цепей связи и проводного вещания
Продолжение Таблицы А.13
Назначение СФ Сглаживающие фильтры (СФ) призваны не пропускать ток высших гармоник с тяговой подстанции в контактную сеть и включаются между + и – шиной РУ-3, 3 кВ тяговых подстанций. Различают однозвенные (рис. 9.1) и двухзвенные СФ (рис 9.2, рис. 9.3). В своем составе СФ имеют сглаживающие реакторы LP1, LP2, резонансные контуры, комплектуемые из конденсаторов С1…С6 и катушек индуктивности L1…L6, а также емкостные контуры СII. Для того, чтобы ток высших гармоник, создаваемый выпрямителем не попадал в КС, необходимо на ТП создать контур с малым сопротивлением для высших гармоник. Эти функции выполняют резонансные контуры, состоящие из конденсаторов С1…С6 и катушек индуктивности L1…L6, которые настраиваются в резонанс на мешающую частоту.
Для резонанса на частоте ƒ k необходимо, чтобы индуктивное сопротивление контура было равно емкостному. Это условие через индуктивность и емкость контура запишется в виде: ХLk=ХCk или для любого i-го контура
откуда требуемая индуктивность катушки i-го резонансного контура
где ƒ k – частота гармоники, на которую настраивается резонансный контур; Сi – емкость конденсатора резонансного контура; Li – индуктивность катушки резонансного контура. Сглаживающие реакторы выполняются на номинальное напряжение 3, 3кВ, номинальный ток 6500 А или 3250 А из отдельных блоков. Для снижения величины токов высших гармоник через контуры СФ в отсасывающий (рельсовый) фидер включаются сглаживающие реакторы LР1, LР2, имеющие большой индуктивное сопротивление хрк для высших гармоник и малое активное сопротивление rp для постоянного тока. Сглаживающие реакторы выполняются на номинальное напряжение 3, 3кВ, номинальный ток 6500 А или 3250 А из отдельных блоков. Схемы СФ и их классификация Требования предъявляемые к СФ 1) напряжение Udk частотой 100 Гц должно быть не больше 100 В 2) псофометрическое Uпс напряжение на выходе сглаживающего фильтра должно быть не более 5 В для воздушных линий связи и не более 18 В для кабельных линий связи; 3) простота схемы 4) минимальные потери мощности в сглаживающих реакторах. Теория работы СФ
Рисунок 9.4 - Схема прохождения тока k-ой гармоники при оборудовании подстанции сглаживающими фильтрами На схеме рис. 9.4 обозначено Idk – ток k-ой гармоники создаваемой выпрямителем; Ik – ток k-ой гармоники протекающий в контактной сети; I'kш – ток k-ой гармоники 1-го звена; I" kш – ток k-ой гармоники 2-го звена. Под действием напряжения Udk по тяговой сети потечет ток
При включении СФ ток Idk в точке А разделяется на две составляющие: ток Ik в контактной сети и Ikш через контуры СФ. Следовательно, Idk= Ik+ Ikш (9.1) В двухзвенных СФ ток Ikш протекает через первое I'kш и второе I''kш звено, т.е. Ikш= I'kш+ I''kш Ток гармоники k-го порядка в контактной сети при работающем СФ будет равен
Чем меньше сопротивление ZСФ, тем ток Ikш больше, а ток в контактной сети Ik меньше и влияние на линии связи уменьшается. Для уменьшения ZСФk в СФ включаются резонансные контуры, обеспечивающие минимальное сопротивление ZСФk. Сглаживающее действие СФ оценивается коэффициентом сглаживания Kсгk, который равен отношению
где Udk, Udk2 – напряжение k-ой гармоники соответственно до и после СФ. Ток гармоники Idk в т. А на две составляющие на ток Ik в контактной сети и Ikш через контуры СФ. При этом чем меньшее сопротивление ZСФ, тем ток через контуры СФ Ikш > Ik и влияние на линии связи тока Ik уменьшается
Сглаживающее действие СФ оценивается Kсгk
где Udk2 – напряжение k-ой гармоники после СФ. Схема замещения СФ а) однозвенного б) двухзвенного
Рисунок 9.5 – Схемы замещения сглаживающих фильтров Расчет напряжения шума в ЛС Расчет напряжения шума в ЛС возможен по двум вариантам Вариант 1. Расчет Uшk от каждой гармоники и определение по ним результирующего Uш Вариант 2. Приближенный расчет напряжения шума по псофометрическому (эквивалентному мешающему) напряжению А Выбор расчетного режима Мешающее влияние в ЛС рассчитывается для нормального режима работы ТС и ЛС, т.е. ЛС изолирована от земли При расчете напряжение шума в ЛС токи тяговых подстанций принимаются равными: - на участке с двусторонним питанием: ток первой подстанции Id1 = 0, 4Idн; ток второй подстанции Id2 = 0, 8Idн; - на участке с односторонним питанием Id = 0, 8Idн 10.3.1 Упрощенный расчет U ш в ЛС по псофометрическому напряжению и току. Вариант 2. Для уменьшения расчетов при определении Uш можно влияющий ток всех гармоник Ik выразить через псофометрический ток, приведенный к частоте fk = 800 Гц. Все дальнейшие расчеты выполняются при fk = 800 Гц Условия ЭМС работы ТС и ЛС Совместная работа ТС и ЛС возможна, если
где [Uш]ЭЖД – допустимое напряжение шума в ЛС от влияния ТС Согласно правилам защиты устройств связи от влияния ТС
Если расчетное значение Uш > [Uш]ЭЖД, то совместная работа ЛС и ТС не допустима. Принимают меры по уменьшению напряжения шума и возможности ЭМС работы ТС и ЛС:
Допустимое напряжение шума Допустимое напряжение шума зависит от типа цепи связи от воздействия тяговой сети электрифицированных железных дорог Таблица 10.1 – Нормы мешающего напряжения, UДШ
Пример. Оценим величину электрического влияния контактной сети однофазного тока на смежную, воздушную линию. Примем U=25000 В, высоту подвеса эквивалентного провода контактной сети b=7, 5 м, с=6 м, lK= lC. Тогда по формуле (6.15) получим: для однопутного участка при а=15 м В и при а=100 м Электрическому влиянию подвержены только воздушные линии. Кабельная линия с заземленной оболочкой от электрического влияния защищена. • Электрическое влияние Т.С. на соседние контактные подвески и металлические сооружения Большой потенциал в несколько в несколько киловольт может наводиться на отключенной для работы для работы контактной сети одного из пути на двухпутных участках однофазного тока, поэтому место работы с обеих сторон должно быть ограждено заземлениями отключенной контактной сети. Значительный индуктированный потенциал появляется также на незаземленных металлических сооружениях, находящихся вблизи от железной дороги; поэтому все металлические конструкции (мосты, путепроводы, светофоры, отдельно стоящие опоры, гидроколонки, крыши зданий и т.п.), расположенные ближе 10 м от контактной сети переменного тока, должны быть заземлены. 2.3 Приближенные уравнения магнитного влияния тяговой сети на смежные линии В случае, если емкостная связь между контактной сетью и смежной линией очень мала, например при значительной ширине сближения, можно рассматривать только магнитное влияние. Тогда в уравнениях (2.5) можно принять k2=0. 1 Смежная линия изолирована от земли, т.е. Z2=∞ (см. рисунок 2.1); граничные условия при х=0 и х= l 2 Смежная линия в начале изолирована, в конце соединена с землей сопротивлением Z = Z 2, тогда при х=0 при х= l 3 3 Смежная линия в начале изолирована, а конце заземлена, тогда при х=0 Z2=∞ и при х= l Z2=0 и 4 Смежная линия замкнута по концам на землю, тогда при х=0 и х= l Z2=0 и 2.3.2 Распределение напряжений и токов в ЛС при магнитном влиянии
Рисунок 2.4 – Распределение напряжений относительно земли и токов по длине смежной линии при магнитном влиянии: а – схемы состояния смежной линии; б – распределение напряжений; в – распределение токов; 1 – линия изолирована от земли; 2 – линия замкнута в конце на землю через сопротивление; 3 – линия заземлена в конце; 4 – линия заземлена в начале и конце Индуктированное напряжение относительно земли оказывается наибольшим при заземленной смежной линии на одном из концов, т.е. в третьем случае (линия 3 на рисунке 6.4, б). При этом напряжение на другом конце линии равно по величине продольной ЭДС Найдем напряжение в начале смежной линии, заземленной в конце, при магнитном влиянии. Приняв k2=0 и учитывая граничные условия и получим из первого уравнения (2.5) для x= l
откуда
При частоте 50 Гц величина γ l обычно мала, поэтому без большой погрешности можно принять thγ l ≈ γ l. Учтя это и подставив в формулу (2.16) значения ZСВ, γ и k1 из выражения (2.3), получим
При сложном сближении модуль продольной ЭДС, а следовательно, и напряжение в начале линии, заземленной в конце, определяется как сумма ЭДС, наведенных на каждом i–м участке косого или параллельного сближения
Поскольку воздушные линии подвержены одновременному электрическому и магнитному влияниям, то представляет практический интерес также оценка величины напряжения в начале линии при магнитном влиянии. Из второго уравнения (2.5), принимая в нем k2=0 и учитывая граничные условия для первого частного случая – изолированной линии (кривые 1 на рисунке 2.4, б, в)
откуда
Сделав те же преобразования, что и в формуле (2.16), найдем
Пример. Найдем возможные значения продольной ЭДС в смежной воздушной линии и в жиле кабеля при частоте f =•50 Гц, токе IK=1000 A, проводимости земли γ З=5·10-3 См/м, длине сближения с однопутным участком однофазного тока l =•40 км. Тогда ω = 314,
Электромагнитная совместимость 1.1 Основные определения и понятия ЭМС 1. Под ЭМС понимается способность электротехнического персонала и оборудования работать удовлетворительно в электромагнитной среде, не создавая недопустимого влияния на здоровье персонала и работу оборудования. 2. Влияющие и подверженные влиянию линии электропередач (ЛЭП) и линии связи (ЛС). Практически все электрические цепи создают в окружающем пространстве неуравновешенное электромагнитное поле, которое индуктирует напряжения и токи в расположенных вблизи проводных линиях и металлических сооружениях. Линии большой мощности и высокого напряжения оказывают большие влияния и называются влияющими. На ж.д. транспорте – это тяговая сеть (ТС). Маломощные линии называются подверженными влиянию. На ж.д. транспорте – это линии связи (ЛС). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-06-08; Просмотров: 244; Нарушение авторского права страницы
получим для х= l
М KC=680·10-6 Гн/км и В. При а=100 м, М KC=325·10-6 Гн/км и В.