Стандарт организации СТО 56947007-2010

Условия обеспечения ЭМС должны быть выполнены для следующих систем:

-релейной защиты;

-электроавтоматики: противоаврийной и автоматического регулирования;

-автоматизированной системы управления технологическим процессом;

-автоматизированной системы диспетчерского управления;

-системы сбора и передачи информации;

-автоматизированной системы контроля, учета и управления энергопотреблением;

-противопожарной системы;

-охранной сигнализации;

-видеонаблюдения;

-оперативного постоянного тока;

-электроснабжения переменным током на напряжении 0,4 кВ;

-системы управления и сигнализации вспомогательного оборудования;

-диагностики силового оборудования;

-связи.

При проектировании ЗУ дополнительно устанавливают допустимые токи в экранах, броне и оболочке кабелей цепей вторичной коммутации по условиям термической стойкости.

Рекомендуется следующий порядок решения вопросов ЭМС при проектировании ПС:

-сбор исходных данных, необходимых для расчетов ЭМО;

-компоновка ПС с учетом рекомендаций ЭМС,

-расчетная оценка напряженности электромагнитных полей;

-разработка проекта ЗУ ПС;

-разработка проекта кабельной канализации с учетом рекомендаций ЭМС;

-разработка проекта молниезащиты;

-разработка проекта систем электропитания постоянного и переменного тока;

-применение мероприятий по защите от электромагнитных полей и разрядов статического электричества.

Компоновка оборудования, зданий, помещений ПС. Наибольшее значение напряжения, воздействующего на оборудование, определяют как разность потенциалов между местом КЗ и РЩ (ОПУ, ГЩУ). Наибольший потенциал будет в месте заземления нейтрали АТ(Т).

Снижение уровней воздействия напряжений промышленной частоты на вторичное оборудование при КЗ на землю достигается размещением РЩ между РУ различного напряжения, применением для каждого РУ отдельного РЩ на несколько присоединений одного напряжения.

На подстанциях с ОРУ шины первичных цепей не должны размещаться над зданием РЩ или ОПУ. Так как возможно КЗ на здание ОПУ. Рекомендуется удалять силовое оборудование при разработке компоновки от вторичного оборудования или применять дополнительные мероприятия по экранированию вторичного оборудования.

Источниками сильных электромагнитных полей являются токоограничивающие реакторы и шины первичного оборудования. В зависимости от типа реакторов рекомендуется расстояние до вторичного оборудования:

-от 5 до 11 м (для 4-й степени жесткости испытаний на помехоустойчивость);

-от 3 до 9 м (для 5-й степени жесткости).

Для диспетчерских помещений расстояние рекомендуется от 10 м до 15 м и более.

Следует располагать кабельные трассы так, чтобы участки, параллельные системам шин или протяженным участкам ошиновки ячеек располагались как можно дальше от первичных цепей. Снижение уровней импульсных помех достигается при расположении кабельной трассы перпендикулярно наиболее протяженным участкам ошиновки.

Расположение антенных мачт и стержневых молниеотводов вблизи РЩ (ОПУ, ГЩУ) не рекомендуется.

Заземляющее устройство. ЗУ должно удовлетворять требованиям электробезопасности и ЭМС. Электробезопасность ЗУ характеризуется допустимыми значениями напряжения прикосновения. При этом должны быть выполнены системы выравнивания и уравнивания потенциалов с помощью заземлителей, заземляющих проводников и проводников уравнивания потенциалов. В сетях с эффективно заземленной нейтралью ток КЗ на землю на шинах РУ складывается из тока КЗ от трансформаторов (автотрансформаторов) и тока КЗ от энергосистемы.  В сетях с изолированной нейтралью протекание наибольшего тока по ЗУ возможно при замыкании на землю двух фаз.

Нормируемыми параметрами по условиям обеспечения ЭМС являются:

-напряжение на ЗУ (относительно зоны нулевого потенциала)

-напряжение между ЗУ силового оборудования и ЗУ в месте расположения вторичного оборудования, к которому подходят кабели от силового оборудования;

-токи по экранам, броне, оболочкам и проводникам.

Значение напряжения на ЗУ не должно превышать 5 кВ. Если превышает, то необходимо принимать меры по защите отходящих кабелей, дополнительно установить вертикальные заземлители по периметру ЗУ, глубинные заземлители, выносные заземлители. Наибольшее значение разности потенциалов на ЗУ не должно превышать 2 кВ. Если превышает, то применяются мероприятия по выравниванию потенциалов на ЗУ:

-соединения с сеткой заземлителей дополнительными проводниками,

-увеличение сечения заземляющих проводников;

-уменьшение шага сетки заземлителей вблизи оборудования;

-применение материала с большей проводимостью, например меди.

При проектировании ПС проверяют схему ЗУ с помощью специальной компьютерной программы. В результате расчетов определяется напряжение на ЗУ и значения токов в экранах, оболочках, броне кабелей.

ЗУ ОПУ, ГЩУ, РЩ использует общее внутреннее устройство заземления. Магистрали заземления должны образовывать замкнутые контуры по внутренним периметрам зданий. К магистралям заземления кратчайшим путем присоединяют корпуса РУ, электрощитов, пультов управления, экранов кабелей, кабельных лотков и т.д. Кабельные лотки из проводящих материалов должны заземляться на обоих концах и в местах пересечения других металлических элементов. Экраны вторичных кабелей следует заземлять с обоих концов. Аппаратура связи заземляется с помощью заземляющего проводника из меди сечением не менее 60 мм².

Система заземления электрических сетей переменного тока 0,38 кВ в помещении аппаратной должна удовлетворять требованием TN-Sсистемы, то есть не допускается применение объединенного защитного и нулевого рабочего PEN-проводника. Присоединение к системе уравнивания потенциалов осуществляют при помощи сварки или болтового соединения, при этом должно быть не менее 4-х точек соединений.

При выполнении ЗУ ПС для уменьшения токов замыкания на землю в качестве заземлителей применяют медный пруток диаметром 16 мм. ЗУ ПС представляет собой замкнутый контур, соединяющий все здания и сооружения. Вокруг всех зданий прокладывают горизонтальный заземлитель на расстоянии 1 м от здания. От этого заземлителя выполняют вводы в здания. В помещениях РЩ, ЩПТ, АСУ ТП, АСКУЭ шкафы присоединяют к закладным металлоконструкциями. Каждый ряд шкафов соединяют с шиной, проложенной по периметру помещения.

Заземление КРУЭ. Арматура железобетонной конструкции пола образует непрерывную стальную (медную) сетку, которая присоединяется к закладным металлоконструкциям здания и к внешнему ЗУ равномерно по периметру. В здании должна быть выполнена система уравнивания потенциалов. По периметру КРУЭ следует проложить заземляющую шину. Шина соединяется с закладными металлоконструкциями, оборудованием КРУЭ и высокочастотной сеткой. От этой сетки должны быть оборудованы выводы, число которых не менее 2-х для каждого присоединения КРУЭ. Все оборудование КРУЭ следует соединить между собой замкнутой шиной. Корпус элегазового оборудования должен быть присоединен к сети заземления у основания каждой опоры. Данные соединения выполняют при помощи не менее 2-х проводников.

Кабельная канализация. Основные типы кабелей на ПС:

-контрольные кабели,

-кабели связи,

-кабели для питания постоянным и переменным током электроприводов силового оборудования;

-силовые кабели 6-500 кВ;

-кабели собственных нужд;

-кабели видеонаблюдения, охранной и пожарной сигнализации.

Трассы вторичных кабелей следует прокладывать, по возможности, перпендикулярно шинам первичных цепей, на максимальном удалении от шин первичных цепей и молниеотводов. Больший эффект экранирования достигается при прокладке кабелей в кабельных каналах и туннелях.

Для расчета импульсных помех в КЛ вторичных цепей при КЗ и коммутациях в первичных цепях используется моделирование КЗ и переходного процесса с помощью специальной программы. Учитываются все виды коммутаций:

-включение (отключение) разъединителя (при отключенном выключателе);

-включение (отключение) выключателя;

-подача (снятие) напряжения на присоединение или обходную систему шин.

Для улучшения ЭМО кабельных трасс используют: *

-применение КЛ с более высоким коэффициентом экранирования;

-прокладка КЛ в трубах, кабельных лотках, кабельных каналах;

-заглубление кабельных коммуникаций ниже уровня заземлителей;

-удаление от ошиновки РУ;

-изменение трассы КЛ так, чтобы большая ее часть проходила перпендикулярно ошиновке.

Применение неэкранированных КЛ должно быть обосновано расчетом. Рекомендуется прокладывать контрольные кабели на расстоянии не менее:

0,25 м –до силовых кабелей 0,4 кВ, ток КЗ в которых не превышает 1 кА, не используемых для питания потребителей на молниеотводах;

0,6 м – до других кабелей до 1 кВ;

1,2 м –до силовых КЛ выше 1 кВ.

Молниезащита. Обеспечивает защиту оборудования от прямых ударов молнии. Наибольшее значение напряженности импульсного магнитного поля в местах размещения вторичного оборудования не должно превышать 300 А/м. Наведенные от молнии импульсные напряжения во вторичных цепях не должны превышать значений испытательных напряжений вторичного оборудования на помехоустойчивость.

Расстояния от молниеотводов до места установки вторичного оборудования по условию воздействия импульсных магнитных полей следует рассчитывать по формуле:

                                    (8.1)

где L- безопасное расстояние от молниеприемника до вторичного оборудования;

Iм-ток молнии, А;

Ндоп - допустимая для оборудования напряженность импульсного магнитного поля;

Кэкр – коэффициент экранирования.

Среднее расстояние между молниеприемными проводниками здания должно быть не менее 20 м. Для кирпичных зданий должна быть выполнена искусственная система уравнивания потенциалов.

Система оперативного постоянного тока (СОПТ). Питание устройств РЗА должно осуществляться по отдельным фидерам по радиальной схеме. СОПТ должна иметь защиту от коммутационных перенапряжений и импульсных помех. В качестве защитных аппаратов рекомендуется устанавливать в ЩПТ между каждым полюсом и землей кремниевые диоды или устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Распределительные и групповые линии для питания устройств РЗА в РУ (КРУЭ, ОРУ, КРУ) должны выполняться экранированными кабелями. Сборки питания устройств РЗА должны иметь отдельные вводы от АБ, независимые от цепей питания других электроприемников. Не рекомендуется подключать к одной секции ЩПТ чувствительную аппаратуру и цепи, выходящие за пределы помещения (цепи приводов включения (отключения) высоковольтных выключателей). Для защиты от импульсных помех электромеханические устройства и микропроцессорные устройства рекомендуется подключать к разным фидерам, использовать RC-цепочки, защитные фильтры, применять экранированные кабели.

Система электропитания переменным током. В системе электроснабжения собственных нужд ПС чувствительны к ЭМП:

-компьютеры,

-АСУ ТП и устройства телемеханики;

-системы связи.

Эта нагрузка подключается к отдельным фидерам, используются инверторы, источники бесперебойного питания (ИБП), фильтры для подавления помех, УЗИП. Не допускается объединение объединенного нулевого защитного и нулевого рабочего PEN-проводника(система TN-S). Силовые КЛ необходимо прокладывать на расстоянии не менее 100 мм от контрольных КЛ и проводников СОПТ.

Защита от электромагнитных полей радиочастотного диапазона. Если уровни напряженности радиочастотных электромагнитных полей от внешних источников выше допустимых значений, то следует применять дополнительное экранирование помещений, в котором располагается вторичное оборудование. Для этого в стене здания предусматривается закладка сетки из стальных прутьев с шагом 10-15 см, причем каждый прут присоединяется к соседним. При этом достигается коэффициент затухания магнитного поля от 15 до 30 дБ. Другой способ – применение сетки из тонкой проволоки для внутренней поверхности помещений. Должен быть выполнен контакт с системой уравнивания потенциалов здания.

Защита от магнитных полей промышленной частоты. Применяют экранирование источников магнитных полей или вторичного оборудования и КЛ. Для экранирования применяют сталь с ориентированной внутренней структурой или материалы с большой магнитной проницаемостью (пермаллой, мюметалл, фольгу, металлические сплавы).  Для экранирования КЛ применяют толстостенные металлические трубы.

Защита от наносекундных импульсных помех. Применяются следующие решения:

-электромеханические устройства не устанавливаются вблизи микропроцессорной аппаратуры;

-питание электромеханических устройств и микропроцессорных устройств выполняют с различных фидеров.

Защита от разрядов статического электричества. Методы защиты от статического электричества:

-увеличение относительной влажности воздуха в помещении до 65-75 %;

-применение антистатических линолеумов, настилов, покрытий;

-использование переносной антистатической одежды, обуви;

-заземление персонала путем использования кистевых браслетов, присоединяемых к ЗУ.

Антистатические покрытия подразделяют на три группы:

-антистатические;

-токорассеивающие;

-токопроводящие (применяют во взрывоопасных помещениях).

Авторский надзор за выполнением проекта и приемо-сдаточные испытания. Предусматривается контроль в соответствии с «Методическими указаниями по определению ЭМО и ЭМС на электрических станциях и подстанциях» СО 3435.311.2004:

-соответствия объема работ проектной документации;

-выполнения требований по помехоустойчивости;

-выполнения ЗУ с соблюдением требований ЭМС;

-обеспечения защиты от вторичных воздействий молнии;

-обеспечения защиты от импульсных помех;

 -обеспечения защиты от магнитных полей;

-выполнения требований ЭМС для системы электропитания постоянным и переменным током.