Исследование электромагнитной совместимости электрооборудования объектов г. Москвы

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Исследование электромагнитной совместимости электрооборудования объектов г. Москвы

В.В. Суднова, директор Инжинирингового центра «Тест-Электро», к.т.н.

В.П. Пригода, к.т.н., доцент

За последние десятилетия в промышленно развитых странах остро встала проблема обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) технических средств.

Электромагнитная совместимость технических средств (ТС) -- это способность технических средств функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех (ЭМП) другим техническим средствам (ГОСТ Р 50397-92). совместимость электрооборудование технический

Иначе говоря, электротехнические устройства должны сохранять предусмотренные режимы работы при воздействии допустимого уровня электромагнитных помех и не должны создавать недопустимые электромагнитные помехи, отрицательно воздействующие на окружающую техно-биологическую среду.

Проблема настолько важна и серьезна, что в последнее время понятие «электромагнитная совместимость» стало заменяться на понятие «электромагнитная безопасность», так как обеспечение безотказной работы различных электротехнических устройств полностью определяет безопасность технологических процессов в различных сферах деятельности человека.

В странах Европейского Сообщества определены стандарты EN50081-1 и EN50081-2, которые регламентируют допустимые уровни излучений. Стандарты EN50082-1 EN50082-2 регламентируют необходимые уровни устойчивости к воздействию излучений. Первая часть документов разработана для бытовых и офисных условий, а также отраслей легкой промышленности (EN50081-1, EN50082-1). Вторая часть (EN50081-2, EN50082-2) - для тяжелой промышленности. В настоящее время в России введены и вводятся в действие новые отечественные стандарты и методы испытаний (свыше 50 стандартов), гармонизированные с международными и европейскими стандартами, регламентирующие объем современных требований к техническим средствам по обеспечению электромагнитной совместимости.

Следует отметить, что требованиям стандартов по ЭМС должны отвечать только активное оборудование и системы, т.е. генерирующие ЭМП и восприимчивые к ним.

Если говорить об общей ЭМС электроустановок с точки зрения воздействия на них электромагнитных помех (ЭМП), то следует четко различать ЭМС самих установок (например, конденсаторная установка) и ЭМС устройств управления этими установками (ее автоматический регулятор мощности).

Следует отметить, что в основном воздействию электромагнитных помех подвержены электронные компоненты элементов управления электроустановками, а также маломощные электромагнитные преобразователи и электропривод.

НИЦ «Тест-Электро» неоднократно проводились работы по оценке ЭМС микропроцессорных и аналоговых контрольно-управляющих систем электрооборудованием на различных объектах г. Москвы.

1. Результаты измерений показателей качества электрической энергии (ПКЭ) и мощностей в Ледовом дворце на Ходынском поле показали:

* нагрузка -- импульсные источники питания (ИИП), встроенные в светодиодные экраны компании «Barco», потребляют реактивную мощность емкостного характера;

* все показатели качества соответствуют требованиям ГОСТ 13109-97, кроме коэффициентов и-гармонической составляющей напряжения (KU(n))при n = 6,12,14. Превышение KU(n)по гармоникам в среднем составило 30%.

Нелинейный характер нагрузки обуславливает несинусоидальный ток в элементах электрической сети и создает искажение кривой напряжения в узлах нагрузки (рис. 1), что отрицательно сказывается на работе электроприемников, подключенных к этому узлу.

Результаты расчетов резонансных режимов (резонанс токов) для различных эквивалентных входных емкостей фильтров ИИП показали, что при эквивалентной входной емкости 0,1 и 0,5 мкФ ИИП возникает резонансное перенапряжение (от 00 до 850 В) на 796-ой и 356-ой гармониках, которое может вывести из строя ИИП и другую параллельно подключенную аппаратуру.

2. Проведенные исследования по ЭМС чил-лерного оборудования в хладоцентре трейдин-говой компании «Тройка Диалог» позволили выявить причины некорректной работы этого оборудования и успешно их устранить.

Основными электроприемниками хладоцентра являются водяные чиллеры типа RCUE-40W фирмы HITACHI. Хладоцентр предназначен для поддержания оптимальной температуры в серверной, являющейся «мозгом» трейдинг-центра.

При вводе в эксплуатацию хладоцентра компании «Тройка-Диалог» обнаружился ряд нештатных режимов работы чиллерного оборудования, получающего питание непосредственно от электрической сети 0,4 кВ (без силовых источников бесперебойного питания -- ИБП). Некорректно работали контроллеры управления чиллеров и электропривод (АМЕ 55) трехходовых клапанов внешнего водяного контура охлаждения конденсатора чиллера (рис. 2).

Результаты осциллографирования позволили выявить источники кондуктивных электромагнитных помех, которыми оказались преобразователи частоты (ПЧ) со звеном постоянного тока типа VFD-F (Delta Electronics Inc.), управляющие асинхронными двигателями вентилятора теплообменника и силовые ИБП типа APC Silcon (American Power Conversion) мощностью 7Ч80 кВА и 1Ч120 кВА.

Типичная осциллограмма высокочастотных помех между N и PE проводниками представлена на рис. 3.

В процессе исследований было установлено:

* Зафиксированный коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения (КU) на шинах 0,4 кВ близок к нормально допустимому значению, КU= 7,78%.

* Силовые ИБП представляют собой генератор высших гармоник, что может создать серьезные проблемы по ЭМС для электрооборудования, подключенного к сети 0,4 кВ. В частности, несовместимыми с сетью 0,4 кВ оказались маломощный электропривод трехходового клапана и миропроцессорные контроллеры чиллеров.

* Излучаемая (индуцируемая) высокочастотная помеха ПЧ может влиять на работу контроллеров, если ПЧ не имеет электромагнитного фильтра и подключается к сети через неэкранированные силовые кабели.

* Основное влияние на работу электропривода трехходового клапана оказывает форма питающего напряжения на вводе 0,4 кВ, которая искажена работой собственных силовых ИБП.

Стабилизировать работу электропривода трехходового клапана стало возможным после подключения трансформатора, питающего электропривод, через идеальный фильтр, в качестве которого был использован эффективный и недорогой UPS ДПК-1/1-1-220 мощностью 700 Вт, который имеет на выходе идеальную синусоиду напряжения.

Частотный преобразователь двигателя вентилятора было предложено дооборудовать фильтром электромагнитных помех, что нормализовало работу контроллеров чиллеров.

3. Исследование причин выхода из строя системы охранно-пожарной сигнализации (СОПС) в новом реанимационно-хирургическом корпусе НИИ неотложной детской хирургии и травмотологии (НДХ и Т) позволило выявить ЭМ несовместимость контроллеров «Кристалл-ЗП» с питающей электрической сетью.

Инжиниринговым центром «Тест-Электро» были выполнены контрольные измерения ПКЭ, токов нагрузки, проанализированы эксплуатационные требования к приборам «Кристалл-ЗП» СОПС.

В результате проведенного обследования было установлено:

1. Неудовлетворительное качество электроэнергии в городской распределительной электросети, в том числе и на шинах подстанции № 25533 НИИ НДХ и Т. Имели место импульсные перенапряжения, возникающие при переключении РПН трансформатора в центре питания (ЦП) -- подстанция «Раушская».

2. Партия приобретенных контроллеров «Кристалл-ЗП» была в определенной степени недоброкачественной из-за несоответствия уровня испытательного напряжения контроллеров требованию ГОСТ Р 50009-2000 по устойчивости к кон-дуктивным помехам (УК1 степени жесткости 2, импульсные перенапряжения).

Рекомендованное переключение СОПС на шины системы бесперебойного электроснабжения (СБЭ) с использованием ИБП обеспечило полную защиту от искажений в электрической сети и гарантированное снабжение качественной электроэнергией.

Размещено на Allbest.ru