Технические
требования
В соответствии с [1], способность комбинированных
блоков питания (в дальнейшем – блок, техническое средство или ТС) сохранять заданное
качество функционирования при воздействии на него внешних электромагнитных
помех с регламентируемыми значениями параметров, при отсутствии дополнительных
защитных средств, не относящихся к принципу действия или построения ТС,
называют устойчивостью к электромагнитной помехе.
При испытаниях на электромагнитную совместимость
предполагают, что электромагнитные помехи воздействуют на ТС через пόрты – границы между ним и
внешней электромагнитной средой (рис. 1).
|
Рис. 1 Пόрты
технического средства |
Действующим стандартом [6] предусмотрено несколько
критериев качества функционирования, характеризующих работоспособность ТС при
воздействии помех. В связи с тем, что все изделия, используемых в системах
релейной защиты, при воздействии помех
должны соответствовать критерию качества А, то есть продолжать функционировать
без сбоев и не требовать вмешательства оператора после прекращения воздействия
помех, рассматривать другие критерии здесь не будем..
Все ТС, используемые в схемах релейной защиты,
согласно [2] должны подвергаться испытаниям на устойчивость к воздействию
наносекундных импульсных помех (НИП), проводимым по [3]. Cчитают, что НИП возникают при срабатывании
механических контактов выключателей, реле и контакторов.
При коммутации скорость изменения тока
велика, поэтому в нормативной документации установлены высокие значения испытательного
напряжения. Происходящий во время коммутации многократный пробой контакта
приводит
к появлению множества
переходных процессов с резкими скачками напряжения, что обуславливает испытание
ТС не единичными импульсами, а пачками помех.
В стандарте [3] испытание на воздействие НИП предусматривает подачу
пачек импульсов наносекундной длительности на порты электропитания, заземления
и сигналов ввода / вывода. Проверки со стороны земли и со стороны сигналов
дополняют друг друга, что позволяет наиболее полно оценить помехоустойчивость
ТС.
Существенными особенностями НИП являются малая длительность фронта,
высокая частота повторения (рис. 2) и низкая энергия. Низкие энергетические
характеристики НИП вызывают обратимые сбои ТС, не приводя к их отказам.
|
|
Рис. 2 Осциллограммы напряжения и пачек НИП (по [4]) |
Поэтому
ТС, содержащие элементы памяти (микропроцессоры, счетчики и т.п. ), а также
аналоговые схемы, содержащие ёмкости и индуктивности должны проверяться на
устойчивость к воздействию НИП.
Требования к устойчивости
комбинированных блоков питания приведены в документации только для двух из всех выпускаемых отечественной
промышленностью [6, 7, 8]:
- амплитуда импульсов – 2 кВ (для
постоянного напряжения) и 4 кВ (для переменного напряжения);
- длительность фронта импульса - 5 нс;
- длительность импульса - 50
нс.
- степень жесткости испытании – 3 (для
постоянного напряжения) и 4 (для переменного напряжения).
Испытательные импульсы
подают на входные
и выходные порты электропитания и порт вывода сигналов.
Стандарт [3] допускает использовать для испытаний портов ввода /
вывода, управляющих, сигнальных и информационных портов ИТС импульсные помехи с
амплитудой, равной половине амплитуды НИП, подаваемых на цепи электропитания.
Степень жесткости испытаний
Для удобства интенсивность воздействия помехи
характеризуют условным номером (цифрой) и называют степенью жесткости испытаний
[5].
Согласно
требованиям, изложенным в стандарте [3] степень жесткости испытаний 3
соответствует типовой промышленной обстановке, для которой характерно:
- отсутствие подавления НИП в цепях
силового электропитания и управления, которые переключают только с помощью реле
(не контакторами);
- недостаточным разделением силовых цепей от других цепей,
связанных с более жестким уровнем электромагнитной обстановки;
- недостаточным разделением между кабелями силового
электропитания,
управления, сигнальными и коммуникационными;
- наличием системы заземления, использующей проводящие каналы,
проводники заземления в кабельных желобах (соединенных с системой защитного заземления)
и контура заземления.
Таким условиям отвечает электромагнитная
обстановка предприятий энергетики и релейных помещений на подстанциях воздушных
линий высокого напряжения.
Степень жесткости испытаний 4 применяют для
ТС, используемых в условиях тяжелой промышленная электромагнитной обстановки, для
которой характерно:
- отсутствие подавления НИП в цепях силового электропитания,
управляющих и питающих цепях, которые переключают как с помощью реле, так и контакторов;
- отсутствие разделения цепей, связанных с более жестким уровнем
электромагнитной обстановки, от других цепей;
- отсутствием разделения между кабелями силового электропитания,
управления и кабелями ввода/вывода;
- использование общих многожильных кабелей для цепей управления
и цепей ввода/вывода.
Описанным условиям отвечает электромагнитная обстановка
наружного технологического оборудования, в котором не приняты меры снижения
помех, а также электромагнитная обстановка силовых подстанций, коммутационного
оборудования воздушных линий высокого напряжения.
В стандартах может быть предусмотрена специальная
степень жесткости испытаний, которую обозначают
* или х.
Метод испытаний
Для
обеспечения сопоставимых результатов, испытания на помехозащищенность
необходимо производить с использованием методов и испытательного оборудования,
соответствующего требованиям, приведенных в стандартах испытаний.
Основное
оборудование, используемое при испытаниях на воздействие НИП – испытательный
генератор (рис. 3), требования к которому регламентированы в стандарте [3].
|
Рис. 3 Генератор НИП типа ИГН |
Перед
проведением испытаний необходимо проверит характеристики ИГ, для чего выход
генератора подключают к осциллографу, ширина полосы пропускания которого должна
быть не менее 400 МГц.
В пачке импульсов контролируют длительность
фронта импульса, длительность и частота повторения импульсов и частоту
повторения импульсов, которая зависит от амплитуды выходного напряжения.
Наносекундные импульсы на ТС подают
через:
- устройства связи/развязки (для портов электропитания
постоянного или переменного тока). Устройство связи обеспечивает передачу НИП
из одной цепи в другую, а устройство развязки предотвращает воздействие НИП на
устройства и оборудование, не подвергаемое испытаниям;
- ёмкостные клещи (без гальванического подключения к контактам
цепей, экранам кабелей и т.п.).
В стандартах предусмотрены испытания на воздействие НИП при
подаче импульсов на цепи электропитания или заземления непосредственно или через конденсатор.
Стандартный метод испытаний на
устойчивость к воздействию НИП предусматривает
необходимость соблюдения определенных требований к рабочему месту для испытаний,
проводимых в испытательной лаборатории, чего не было для рабочего места при испытаниях
на устойчивость к воздействию магнитного поля промышленной частоты [12]. Рабочее место для испытаний на воздействие
НИП (рис. 4) должно быть
|
Рис. 4 Рабочее место для испытаний на воздействие НИП А1 – испытательный генератор ИГ, А2 – устройство развязки, А3
– устройство связи или ёмкостные клещи, А4 – испытываемое изделие, 1,
2 – пластины заземления, 3- линии связи, 4 – изолирующая подставка, 5
– заземляющий провод, 6 – кабель
от ИГ (длина < |
оборудовано
пластинами заземления, на которые устанавливают испытательное оборудование А1, А2, А3 и
испытываемое изделие А4.
Стандартом установлены не только минимальные
размеры пластины заземления (
Пластина должна выступать за границы ТС
не менее, чем на
Испытательная схема
При
испытаниях на устойчивость к воздействию помех ТС должно работать в
соответствии со своим назначением, поэтому блок БПК-5 включают в испытательную
схему, используемую и при проверке его параметров. В схеме предусмотрены
регулируемые источники напряжения АU и тока АI, регулируемая
нагрузка AR и
схема связи/развязки AS (рис.
5). Параллельно вольтметру РV2 подключают вход осциллографа.
|
Рис. 5 Схема подключения блока БПК-5 при испытаниях на воздействие
НИП AG- испытательный генератор, AS – устройство
связи-развязки AU –
источник напряжения, AI –источник ток, AR - нагрузка |
Длина проводов от
источников питания до испытываемого блока не должна превышать
Перед
началом испытаний с помощью ЛАТР1
устанавливают на входе БПК-Т (контакты 1
и 2 соединителя «2») напряжение, равное (220 ± 11) В
В связи с тем, что канал тока при наличии напряжения на выходе в
блоке БПК-5 блокируется схемой, то ЛАТР2 не включают. В блоках, где блокирование токового
канала не предусмотрена, с помощью ЛАТР2 устанавливают значение тока, установленное в
документации испытываемого изделия. Свечение светодиода «РЗА» свидетельствует о
работе блока БПК-5.
После этого с помощью испытательного генератора AG, на выход
которого подключено устройство связи/развязки AS, подают пачки НИП в течение не менее 1 мин. Параметры НИП должны
соответствовать приведенным
в документации ТС. Испытания повторяют несколько раз, в соответствие с указаниями в технической документации.
Во время воздействия НИП и после их
прекращения блок должен функционировать нормально, выходное напряжение блока не
должно отклоняться за установленные пределы, а светодиод «РЗА» должен светиться
непрерывно.
После окончания испытаний на воздействие
НИП проводят визуальный контроль блока для выявления видимых повреждений и
подвергают приемосдаточным испытаниям для проверки характеристик блока.
Перечень контролируемых характеристик должен быть установлен в программе
испытаний.
.Литература
1. ГОСТ 30372-95 (ГОСТ Р
50397-92). Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и
определения.
2. ГОСТ 51317.4.1-2000. Совместимость технических средств электромагнитная.
Испытания на помехоустойчивость. Виды испытаний.
3. ГОСТ
Р 51317.4.4-99. (МЭК 61000-4-4-95). Совместимость
технических средств электромагнитная. Устойчивость к наносекундным импульсным
помехам. Требования и методы испытаний.
4.
Испытания по электромагнитной совместимости//[Электронный ресурс], режим
доступа: https://www.elemcom.ru/
5.
Степень жесткости испытаний //[Электронный ресурс], режим
доступа: https://www.rza.org.ua/glossary/read/Stepen-zhestkosti-ispytanij.html
6. ДИВГ.436745.001 ТУ. Блоки
питания комбинированные БПК-5. Технические
условия
7. БКЖИ.656121.203 РЭ.
Блоки питания типов БПНТ, БПНТ-1. Руководство по эксплуатации.
8. Захаров О.Г. Источники
питания для схем с цифровыми устройствами релейной защиты. М.:НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик», 2011, 102 с.
[Библиотечка
электротехника, приложение к журналу «Энергетик»,
вып. 2 (146)].
9. ГОСТ 32137-2013
Совместимость технических средств электромагнитная. Технические средства для
атомных станций. Требования и методы испытаний.
10. ГОСТ Р 51317.6.5-2006. Совместимость технических
средств электромагнитная. Устойчивость к электромагнитным помехам технических
средств, применяемых на электростанциях и подстанциях. Требования и методы
испытаний
11. РД 34.35.310-97. Общие технические требования к микропроцессорным
устройствам защиты и автоматики энергосистем. М.: ОРГРЭС, 1997.
12.
Захаров О.Г.Испытания комбинированных блоков питания на устойчивость к
магнитному полю промышленной частоты//[Электронный ресурс], режим доступа: https://www.olgezaharov.narod.ru/2015/MPPCH.html
© ЗАХАРОВ О.Г. правка 2020::: правка 2022::: правка 2024
Города и страны. Здесь читают мои сайты
:::16.02.2022_11-00:::06.11.2024_15-09