Испытания автоматических и автоматизированных систем

Испытания систем технологического управления электротехническими объектами на устойчивость к воздействию импульсных помех, возникающих при коммутациях силового оборудования и КЗ на высоком напряжении. На устойчивость к затухающим повторяющимся колебаниям (частотой 0,1 и 1 МГц) устройства испытывают в соответствии с ГОСТ 29280-92, ГОСТ Р 51317.4.12-99 импульсом напряжения с временем нарастания 75 нс и с последующими колебаниями частотой 0,1 или 1 МГц с декрементом колебаний таким, что амплитуда колебаний после 3-6 периодов соответствует 60% амплитуды первого пика (рис. 2.1). Частота повторения - 40 Гц для колебаний частотой 0,1 МГц и 400 Гц для колебаний частотой 1 МГц.

В зависимости от степени жесткости испытаний в соответствии с табл. 2.3 выбирают испытательные напряжения.

Форма испытательного напряжения повторяющихся затухающих колебаний

Рис. 2.1. Форма испытательного напряжения повторяющихся затухающих колебаний: а) - затухающие колебания частотой 1 МГц; б) - затухающие колебания частотой 0,1 МГц

Таблица 2.3

Степени жесткости испытаний и нормируемые испытательные напряжения повторяющихся затухающих колебаний

Степень

жесткости

Синфазное напряжение, кВ

Противофазное напряжение, кВ

1

0,5

0,25

2

1

0,5

3

2,0/2,5

1

4

-

-

*

Специальное

Специальное

Требования устойчивости ЭО к повторяющимся колебательным затухающим помехам устанавливают на основе анализа первичных явлений, вызывающих появление колебательных помех. При этом принимают во внимание, что напряжения повторяющихся колебательных затухающих помех определяются длиной шин высокого напряжения, действующими в них напряжениями, наличием и длиной кабелей, расположенных параллельно шинам, степенью их экранирования и параметрами системы заземления.

Применяют следующие рекомендации:

Степень жесткости испытаний 1. Порты ЭО подключены к кабелям, не выходящим за пределы помещения для управления.

Степень жесткости испытаний 2. ЭО установлено в контролируемых помещениях и залах релейной защиты. Порты ЭО подключены к кабелям, соединенным с оборудованием, расположенным в помещениях управления и залах решенной защиты.

Степень жесткости испытаний 3. ЭО установлено в помещениях релейной защиты. Порты ЭО подключены к кабелям, соединенным с оборудованием, расположенным в этих помещениях и вне их. Для указанных ЭО при степени жесткости 3 применяют напряжение помехи 2,5 кВ.

Степень жесткости испытаний 4. Не применяют при установлении требований помехоустойчивости ЭО, предназначенных для эксплуатации на электростанциях и электрических подстанциях среднего и высокого напряжения. Если выбор указанной степени жесткости на основе анализа первичных явлений, вызывающих появление колебательных помех, считается необходимым, должны быть приняты соответствующие методы помехоподавления.

В ГОСТ Р 51317.4.12-99 дополнительно предусмотрены испытания при воздействии одиночными колебательными (частота колебаний 0,1 МГц) затухающими импульсами. Частота повторения - 1 -60 импульсов в минуту. В этом случае вводится 4-я степень жесткости испытаний: синфазное напряжение - 4,0 кВ и противофазное напряжение - 2 кВ.

Степени жесткости этих испытаний устанавливают с учетом указанных ниже условий.

Степень жесткости испытаний 1. Порты электропитания ЭО подключены к местному защищенному источнику электроснабжения (системе бесперебойного питания, преобразователю мощности). Порты ввода-вывода сигналов подключены к кабелям, проложенным паралдельно кабелям электропитания, соответствующим рассматриваемому классу ЭМО. Защита от молниевых разрядов обеспечивается за счет установки ЭО в специальных помещениях для управления.

Степень жесткости испытаний 2. Порты электропитания ЭО развязаны от силовых электрических сетей с использованием изолирующих трансформаторов, защитных устройств и т.д. Защита от молниевых разрядов обеспечивается применением экранированных кабелей электропитания и ввода-вывода.

Степень жесткости испытаний 3. Порты электропитания ЭО непосредственно подключены к электрическим сетям. Порты входа- выхода подключены к кабелям, проложенным параллельно кабелям электропитания, соответствующим рассматриваемому классу электромагнитной среды.

Для защиты от влияния молниевых разрядов кабели электропитания и ввода-вывода на открытой местности проложены в экранирующих конструкциях (например, металлических кожухах).

Степень жесткости испытаний 4. Порты электропитания ЭО подключены к сетям электропитания, характеризуемых значительными индуктивными нагрузками. Экранирование кабелей, проложенных вне зданий, не предусмотрено.

На устойчивость к незатухающим или прерывистым индуктированным высокочастотным колебаниям (частотой 0,01-1 МГц) устройства испытывают пачками синусоидальных колебаний с частотой, плавно изменяющейся в диапазоне от 0,01 до 1 МГц, со скоростью 0,1 декада/с, с интервалом между пачками 20 мс.

Испытательные напряжения при этом выбирают согласно данным табл. 2.4.

Таблица 2.4

Степени жесткости и нормируемые уровни испытательных напряжений при воздействии незатухающих или прерывистых высокочастотных колебаний

Степень жесткости

Испытательное напряжение, В

1

10

2

20

3

50

4

100

*

Специальное

Испытания систем технологического управления электротехническими объектами на устойчивость к воздействию импульсных помех от токов молнии. Испытания проводятся в соответствии с ГОСТ Р 51317.4.5-99, осуществляются импульсами напряжения и тока длительностью 1/50 и 6,4/16 мкс соответственно (рис. 2.2 и 2.3).

Форма импульса напряжения длительностью 1/50 мкс Импульсы, показанные на рис

Рис. 2.2. Форма импульса напряжения длительностью 1/50 мкс Импульсы, показанные на рис. 2.2 и 2.3, обозначают 1,2/50 мкс и 8/20 мкс, если используют спрямление фронта по точкам 0,3 и 0,9 для напряжения и по точкам 0,1 и 0,9 для тока.

Форма импульса тока длительностью 6,4/16 мкс

Рис. 2.3. Форма импульса тока длительностью 6,4/16 мкс

Степени жесткости испытаний приведены в табл. 2.5.

Степени жесткости испытаний выбирают в соответствии с условиями эксплуатации ЭО. Рекомендуется использовать приведенную ниже классификацию условий эксплуатации ЭО.

Класс 0. Защищенная ЭМО, как правило, внутри специально оборудованного помещения.

Класс 1. Частично защищенная ЭМО.

Класс 2. ЭМО при раздельно проложенных силовых и сигнальных кабелях.

Класс 3. ЭМО при параллельной прокладке силовых и сигнальных кабелей.

Степени жесткости и нормируемые уровни испытаний при воздействии импульсом напряжения 1/50 мкс (1,2/50 мкс)

Таблица 2.5

Степень жесткости

Амплитуда импульса напряжения, кВ, +10 %

1

0,5

2

1

3

2

4

4

*

Специальное

Класс 4. ЭМО при прокладке соединительных кабелей вне помещений вблизи силовых кабелей и использовании многопроводных кабелей, содержащих цепи электронного и электротехнического оборудования.

Класс 5. ЭМО при подключении ЭО к линиям связи и воздушным силовым линиям в малонаселенных районах.

Класс X. Особые условия эксплуатации, устанавливаемые в стандартах на ЭО конкретного вида и в технической документации на ЭО.

Импульсные помехи, возникающие в телекоммуникационных линиях в результате разрядов молнии, согласно с ГОСТ 29280-92 имитируют однополярным импульсом с длительностью фронта 10 мкс и длительностью импульса 700 мкс. При этом в соответствии с рекомендацией Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии испытательное напряжение равно:

  • -не более 1 кВ для технических средств, не подвергающихся воздействию помех в условиях эксплуатации;
  • -не более 4 кВ для технических средств, подвергающихся воздействию помех в условиях эксплуатации и оборудованных устройствами защиты от помех.

Испытания систем технологического управления электротехническими объектами на устойчивость к помехам в цепях электропитания в соответствии с ГОСТ29280-92, Р 51317.4.14- 2000, Р 51317.4.11-99, Р 51317.4.28 -2000 и др. Проводятся на устойчивость к гармоникам, интергармоникам, сигналам систем телеуправления и сигнализации, колебаниям напряжения, провалам напряжения и кратковременным перерывам питания, несимметрии напряжений, изменениям частоты питания, составляющим постоянного тока в электрических сетях переменного тока.

Испытания на помехоустойчивость к гармоникам напряжения сети. Испытательное напряжение состоит из одной или нескольких синусоидальных составляющих с частотами, кратными основной частоте, наложенными на напряжение сети электропитания. В общем случае, при проведении испытаний необходимо учитывать гармоники до 40 порядка.

Степени жесткости испытаний определяют, исходя из уровней ЭМС для напряжений гармоник, умноженных на коэффициент запаса по устойчивости для конкретных типов технических средств. Уровни ЭМС для напряжений гармоник регламентированы ГОСТ 29280-92 (МЭК 1000-2-2) (табл. 2.6).

Допустимое значение общего коэффициента искажения составляют 8 %.

Обычно коэффициент запаса по устойчивости принимают от 1,2 до 2,0. Когда испытания проводят с несколькими гармониками одновременно, то коэффициент запаса по устойчивости может быть уменьшен до значений, меньших 1, так как вероятность того, что гармоники одновременно примут максимальные значения, мала. При этом общий коэффициент искажения синусоидальности напряжения не должен превышать допустимого значения.

Испытания на помехоустойчивость к интергармоникам. Испытательное напряжение применительно к интергармоникам с дискретными частотами состоит из одного или нескольких синусоидальных напряжений, наложенных на напряжение сети электропитания.

Степени жесткости испытаний могут быть основаны на уровнях ЭМС для интергармоник, умноженных на коэффициент запаса по устойчивости, устанавливаемый для технических средств конкретных типов. Коэффициент запаса по устойчивости также обычно выбирают равным от 1,2 до 2.

Таблица 2.6

Уровни ЭМС при воздействии гармоник

Нечетные гармоники, не кратные 3

Нечетные гармоники, кратные 3

Четные гармоники

номер

гармоники

уровень, %

номер

гармоники

уровень, %

номер гармоники

уровень, %

5

6.0

3

5.0

2

1...2.0

7

5.0

2

1.5

4

о

О

И

3.5

15

0.3

6

0.5

13

3.0

21

0.2

8

0.5

17

2.0

>21

0.2

10

0.5

19

1.5

12

0.2

23

1.5

>12

0.2

25

1.5

>25

0.2+0.5-25/п

Испытания на помехоустойчивость к сигналам систем телеуправления и сигнализации. Испытательное напряжение представляет собой синусоидальные сигналы или сигналы специального вида, наложенные на напряжение питания.

Степени жесткости испытаний основаны на уровнях совместимости для сигналов телеуправления и сигнализации, умноженных на коэффициент запаса по устойчивости (от 1,2 до 2).

В полосе частот 50-2000 Гц в качестве уровней совместимости для сигналов телеуправления и сигнализации применены уровни совместимости для гармоник, частоты которых близки к частотам сигналов (см. табл. 2.6).

Испытания на помехоустойчивость к колебаниям напряжения в соответствии с ГОСТ Р 51317.4.14-2000. Требования помехоустойчивости установлены применительно к колебаниям напряжения электропитания положительной и отрицательной полярности, воздействующим на ТС в условиях эксплуатации, характеризующимся малым размахом изменения напряжения. Требования устанавливают для ТС, восприимчивых к колебаниям напряжения, с номинальным потребляемым током не более 16 А (в одной фазе), подключаемых к системам электроснабжения при частоте питающего напряжения 50 Гц. Испытательное воздействие представляет собой серию ступенчатых изменений напряжения электропитания относительно установившегося уровня (рис. 2.4).

Величину начального напряжения электропитания устанавливают равной U ; 0,9 U ; 1,1 U , где JJ - номинальное напряжение

электропитания ТС.

Величину ступени изменения напряжения AU (жесткость испытаний) устанавливают в соответствии с классами ЭМО 1,2,3 следующим образом:

  • - класс ЭМО 1 - требования устойчивости к колебаниям напряжения электропитания не устанавливают;
  • -класс ЭМО 2 - AU = 0,08U для ЭО, подключаемых к распределительным электрическим сетям низкого напряжения или другим электрическим сетям с малым уровнем помех;
  • -класс ЭМО 3 - AU = 0,12U для ЭО, подключаемых к электрическим сетям с высоким уровнем помех.

В табл. 2.7 приведены степени жесткости испытаний и характеристики испытательного воздействия для начальных напряжений электропитания Uн; 0,9 Uн 1,1 ин .

Последовательности ступенчатых изменений переменного напряжения

Рис. 2.4. Последовательности ступенчатых изменений переменного напряжения

Период повторения Т и длительность ступенчатых изменений напряжения t (см. рис. 2.5) устанавливают равными: Т 5 с, t 2 с.

Время спада t ,? и время нарастания tr, ступенчатых изменений напряжения включает пять периодов колебания основной частоты (0,1 с) (см. рис. 2.5). Изменение от начального напряжения до испытательного напряжения осуществляется последовательными ступенями изменения напряжения, равными A U / 5 . В каждом из пяти последовательных периодов колебания основной частоты линейное изменение напряжения начинается при фазовом угле Ф = 270° для каждой фазы и заканчивается в точке перехода напряжения через нуль (см. рис. 2.6).

Таблица 2.7

Степени жесткости испытаний на устойчивость к колебаниям напряжения электропитания

Степень жестко- сти испытаний

Начальное напряжение

V.

0,9 и

н

U и

н

1

Требования не устанавливают

2

AU = +0,08?/,

AU = +0,08?/,

AU = -0,08?/,

3

A U = +0,1217,,

A U = +0,1217,,

A U = -0,1217,,

*

Специальное

Степени жесткости испытаний на устойчивость к периодическим изменениям напряжения электропитания устанавливают в соответствии с указанными ниже классами ЭМО, приведенными в ГОСТ Р 51317.2.4-2000.

Определение времени спада tr и времени нарастания t при формировании периодических изменений напряжения

Рис. 2.5. Определение времени спада tr и времени нарастания tr при формировании периодических изменений напряжения

Класс 1. Данный класс применяется для ЭМО в защищенных системах электроснабжения и характеризуется уровнями ЭМС более низкими, чем уровни ЭМС в системах электроснабжения общего назначения. Он соответствует применению ЭО, восприимчивых к помехам в питающей сети, например контрольно-измерительного лабораторного оборудования, отдельных средств управления технологическими процессами и защиты, образцов вычислительной техники некоторых видов и т.д.

Класс 2. Данный класс обычно применяется для ЭМО в точках общего присоединения и точках внутрипроизводственного присоединения для промышленных условий эксплуатации ЭО. Поэтому ЭО, предназначенные для подключения к электрическим сетям общего назначения, могут применяться в условиях данного класса промышленной ЭМО.

Класс 3. ЭМО должна быть отнесена к классу 3 в случае, если имеет место любое из следующих условий: питание большей части нагрузки осуществляется через преобразователи; через использование электросварочного оборудования; через частые пуски электродвигателей большой мощности; через быстрые изменения нагрузок в электрических сетях.

Испытания на устойчивость к динамическим изменениям напряжения электропитания в соответствии с ГОСТР 51317.4.11- 99. Степени жесткости испытаний ЭО на устойчивость к динамическим изменениям напряжения электропитания и характеристики испытательных воздействий, в том числе, провалов, прерываний и выбросов напряжения, а также постепенных изменений напряжения электропитания, установлены в табл. 2.8.

Таблица 2.8

Степени жесткости испытаний на устойчивость к динамическим изменениям напряжения электропитания

Вид динамических изменений напряжении электропитании

Степень

жесткости

испытаний

Параметр испытательных воздействий

Испытательное

напряжение,

UH, ± 5 %

Амплитуда динамических изменений напряжения, % от ин

Длительность динамических изменений напряжения, периоды (мс)

Провалы напря-

1

70

30

10(200)

жения

2

70

30

25(500)

3

70

30

50(1000)

4

70

30

100(2000)

*

Специальное

Специальная

Специальная

Прерывания на-

1

0

100

1(20)

пряжения

2

0

100

5(100)

3

0

100

10(200)

4

0

100

25(500)

*

Специальное

Специальная

Специальная

Выбросы напря-

1

120

20

10(200)

жения

2

120

20

25(500)

3

120

20

50(1000)

4

120

20

100(2000)

*

Специальное

Специальная

Специальная

В табл. 2.8: Uн - номинальное напряжение электропитания. Испытательное напряжение 0 % Uн соответствует полному прерыванию напряжения электропитания. По согласованию между потребителем и изготовителем могут быть выбраны значения параметров испытательных воздействий в соответствии с табл. 2.9.

Таблица 2.9

Дополнительные испытательные напряжения и длительности провалов и прерываний напряжения электропитания

Испытательные напряжения, %

UH, 5%

Амплитуда провалов и прерывания напряжения,

% и „

Длительность провалов и прерываний напряжения, периоды

0

100

  • 0,5
  • 1

40

60

5

10

70

30

  • 25
  • 30

Специальная

Испытания должны проводиться при каждой полярности, начиная от 0 и до 180°. При установлении требований устойчивости ЭО к динамическим изменениям напряжения принято, что изменения напряжения имеют ступенчатый характер (рис. 2.7). Провал напряжения начинается при переходе через нуль и продолжается в течение 10 периодов.

Постепенные изменения напряжения электропитания. При

испытаниях ЭО на устойчивость к постепенным изменениям напряжения электропитания осуществляют изменения напряжения электропитания относительно номинального напряжения Uн.

Временные характеристики постепенных изменений напряжения электропитания

Таблица 2.10

Уровень испытательного напряжения, % Uн , ±5%

Время понижения напряжения, с, ±20%

Время выдержки на пониженном напряжении, с, ± 20 %

Время нарастания напряжения, с, ±20%

40

2

1

2

0

2

1

2

Предпочтительное время изменений напряжения и время, в течение которого пониженное напряжение должно быть выдержано при испытаниях, приведены в табл. 2.10. Скорость изменения должна быть постоянной, однако напряжение может быть ступенчатым. Ступени должны располагаться от нулевого пересечения и не должны превышать 10% Uн. Ступени менее 1% Uн рассматриваются как случай постоянной скорости изменения напряжения. На рис. 2.8 показаны постепенные изменения напряжения.

Испытания на помехоустойчивость к несимметрии напряжений. К испытуемому устройству подводят трехфазное напряжение основной частоты с коэффициентом несимметрии 2%. Питающее напряжение должно иметь пренебрежимо малые гармонические составляющие, чтобы не исказить результаты испытаний.

Испытания на помехоустойчивость к изменениям частоты питания в соответствии с ГОСТ Р 51317.4.28-2000. К испытуемому устройству подводят напряжение электропитания с регулируемой частотой. Степени жесткости испытаний установлены в табл. 2.11. В течение переходного интервала времени tp (рис. 2.9) максимальное изменение частоты / за один период должно быть меньше 0,5 % от номинальной частоты /|.

Пример изменения частоты в течение переходного периода t

Рис. 2.9. Пример изменения частоты в течение переходного периода t

Степени жесткости испытаний на устойчивость к изменениям частоты питающего напряжения

Таблица 2.11

Степень жесткости испытаний

Относительное изменение, % от fx

Переходный интервал времени, t, с

1

Испытания не проводят

Испытания не проводят

2

±3

10

3

+4, -6

10

4

±15

1

*

Специальное

Специальный

Степени жесткости испытаний 1 и 2 установлены для ЭМО классов 1 и 2 по ГОСТ Р 51317.2.4 соответственно.

Степени жесткости испытаний 3 и 4 установлены для ЭО, применительно к которым нарушение функционирования является критичным при определенных условиях. Степень жесткости испытаний 3 установлена для объединенных распределительных электрических систем, степень жесткости испытаний 4 - для изолированных (автономных) систем.

Испытания на помехоустойчивость к импульсам напряжения 100/1300 мкс в соответствии с ГОСТ 29280-92. Импульсные помехи, возникающие при перегорании плавких предохранителей, имитируют однополярным импульсом 100/1300 мкс, наложенным на положительное (рис. 2.10) или отрицательное напряжение сети электропитания в момент максимума.

Амплитуду испытательного импульса принимают в 1,3 раза большей, чем амплитуда номинального напряжения сети электропитания Uн

Форма напряжения промышленной частоты с наложенным импульсом напряжения 100/1300 мкс

Рис. 2.10. Форма напряжения промышленной частоты с наложенным импульсом напряжения 100/1300 мкс

Испытания на помехоустойчивость к наносекундным импульсным помехам. Помехи воспроизводят в виде пачек наносекунд- ных импульсов напряжения длительностью 15 нс, возникающих в цепях электропитания и в цепях ввода-вывода в результате процессов коммутации (ГОСТ 29280-92, ГОСТ Р 51317.4.4-99).

Испытания проводят повторяющимися пачками испытательных импульсов (рис. 2.11) с параметрами:

  • -длительность фронта импульса 5 нс ± 30 %;
  • -длительность импульса 50 нс ± 30 %;
  • -частота повторения в зависимости от амплитуды выходного напряжения: 5 кГц ± 20 % до 1,0 кВ или 2,5 кГц ± 20 % при 2,0 кВ; -длительность пачки 15 мс ± 20 %;
  • - период повторения пачек 300 мс ± 20 %.

Форма отдельного испытательного наносекундного импульса в пачке на нагрузке 50 Ом приведена на рис. 2.12, а степени жесткости испытаний - в табл. 2.12.

Пачки испытательных наносекундных импульсов

Рис. 2.11. Пачки испытательных наносекундных импульсов

Форма импульса тока разряда статического электричества

Рис. 2.12. Форма импульса тока разряда статического электричества

Таблица 2.12

Степени жесткости и нормируемые уровни напряжения при испытаниях пачками импульсов

Степень

жесткости

Амплитуда импульсов выходного напряжения ненагруженного испытательного генератора, кВ

Цени силового электропитания

Сигнальные цели ввода-вывода

1

0,5

0,25

2

1

0,5

3

2

1

4

4

2

*

Специальная

Специальная

Степени жесткости испытаний целесообразно устанавливать с учетом приведенных ниже рекомендаций,

Степень жесткости испытаний 1. Хорошо защищенная ЭМО, характеризуемая подавлением наносекундных импульсных помех в коммутируемых цепях электропитания и управления, разделением линий силового электропитания (переменного и постоянного тока) и управляющих и измерительных цепей и применением экранированных кабелей электропитания с экранами, заземленными с обоих концов, и фильтрацией подаваемого электропитания.

Степень жесткости испытаний 2. Защищённая ЭМО, характеризуемая частичным подавлением наносекундных импульсных помех в цепях силового электропитания и управления, разделением цепей, связанных с более жестким уровнем ЭМО, от других цепей, физическим разделением неэкранированных кабелей силового электропитания и управления от кабелей ввода-вывода.

Степень жесткости испытаний 3. ЭМО, характеризуемая отсутствием подавления наносекундных импульсных помех в цепях силового электропитания и управления, недостаточным разделением силовых цепей от других цепей, связанных с более жесткой ЭМО, недостаточным разделением кабелей силового электропитания, управления, сигнальными и коммуникационных цепей.

Степень жесткости 4. ЭМО, характеризуемая отсутствием подавления помех в цепях силового электропитания, управляющих и питающих цепях, отсутствием разделения цепей, связанных с более жесткой ЭМО, от других цепей, отсутствием разделения между кабелями силового электропитания, управления и кабелями ввода-вывода сигналов, использованием общих многожильных кабелей для цепей управления и цепей ввода-вывода.

Испытания на помехоустойчивость к колебательным затухающим помехам. Импульсы, характеризующиеся временем нарастания 0,5 мкс и последующими колебаниями частотой 100 кГц с таким декрементом колебаний, при котором каждая амплитуда составляет 60 % предыдущей амплитуды (рис. 3.13), (МЭК 1000-4-12, ГОСТ Р 51317.4.12).

Применяют степени жесткости испытаний, приведенные в табл. 2.13.

Таблица 2.13

Степени жесткости и нормируемые уровни испытаний

Степень

жесткости

Синфазное напряжение, кВ

Противофазное напряжение, кВ

1

0,5

0,25

2

1

0,5

3

2

1

4

4

2

*

Специальное

Специальное

Испытания на помехоустойчивость к разрядам статического электричества (ГОСТ Р 51317.4.2-99, МЭК 61000-4-2,) проводят как при контактном, так и при искровом воздушном разряде непосредственно на испытуемый объект. Форма испытательного импульса тока приведена на рис. 2.14, а степени жесткости испытаний - в табл. 2.14.

Форма испытательного импульса колебательных затухающих помех

Рис. 2.13. Форма испытательного импульса колебательных затухающих помех

Таблица 2.14

Степени жесткости и нормируемые уровни испытательных напряжений разрядами статического электричества

Степень

жесткости

Испытательное напряжение, кВ

Контактный разряд

Воздушный разряд

1

2

2

2

4

4

3

6

8

4

8

15

*

Специальное

Специальное

Сведения о влиянии относительной влажности и материалов напольных покрытий на уровень напряжения, до которого может быть заряжено тело человека, приведены в табл. 2.15.

Форма импульса разрядного тока на выходе испытательного генератора разрядов статического электричества

Рис. 2.14. Форма импульса разрядного тока на выходе испытательного генератора разрядов статического электричества

Испытания на помехоустойчивость к воздействию магнитного поля промышленной частоты проводят в соответствии ГОСТ Р 50648-94. Указанный стандарт предусматривает установление требований помехоустойчивости при воздействии на ТС непрерывного МП относительно малой напряженности, соответствующего МП, вызываемому токами в кабелях; работой трансформаторов, реакторов или иных устройств при нормальных условиях эксплуатации; кратковременного МП (продолжительностью 1-3 с.) относительно большой напряженности, соответствующего МП, вызываемому токами КЗ.

Степени жесткости испытаний на устойчивость к МП промышленной частоты приведены в табл. 2.16.

Таблица 2.15

Уровни потенциала тела человека при различных материалах и влажности

Степень

жесткости

Относительная влажность, %,

Антистатический

материал

Синтетический

материал

Максимальное напряжение, кВ

1

35

имеется

2

2

10

имеется

4

3

50

имеется

8

4

10

имеется

15

Таблица 2.16

Степени жесткости испытаний и нормируемые уровни напряженности МП промышленной частоты

Степень

жесткости

Напряженность МП, А/м

МП постоянной интенсивности

Кратковременное МП (длительность 1-3 с)

  • 1
  • 2
  • 1
  • 3

-

3

10

4

30

300

5

100

1000

*

Специальное

Специальное

Степени жесткости испытаний технических средств конкретного вида на устойчивость к МП промышленной частоты устанавливают, исходя из условий эксплуатации ЭО с учетом следующих положений.

Степень жесткости испытаний 1. ЭМО, в которой могут эксплуатироваться восприимчивые к МП устройства, функционирование которых основано на взаимодействии электронных потоков с МП (мониторы с ЭЛТ, приборы Холла и аппаратура магнитной записи и воспроизведения).

Степень жесткости испытаний 2. ЭМО характеризуется отсутствием источников значительного МП (силовых трансформаторов, имеющих большие потоки рассеяния, силовых шинопроводов).

Степень жесткости испытаний 3. ЭМО характеризуется близким расположением шин и кабелей, обладающих повышенными потоками рассеяния, при удалении шинопроводов высокого напряжения на расстояние нескольких сотен метров от ЭО.

Степень жесткости испытаний 4. ЭМО характеризуется близким расположением от мест установки ЭО отрезков силовых кабелей и оборудования со значительными потоками рассеяния при расположении высоковольтных шинопроводов на удалении несколько десятков метров от рассматриваемого ЭО.

Степень жесткости испытаний 5. Жесткая ЭМО, примером которой может являться обстановка зон коммутации на электрических станциях и подстанциях среднего и высокого напряжения.

Испытания на устойчивость к импульсному МП проводят в соответствии с ГОСТ Р 50649-94. Импульсное МП возникает при протекании токов молниевых разрядов по любым металлическим конструкциям, включая молниеприемники и системы заземления, а также в результате коммутационных процессов и КЗ в электрических сетях и установках низкого, среднего и высокого напряжения. МП создается в катушке при протекании импульса тока стандартной формы 8/20 мкс (6,4/16 мкс). Степени жесткости испытаний на устойчивость к импульсному МП приведены в табл. 2.17.

Таблица 2.17

Степени жесткости испытаний и нормируемые уровни напряженностей импульсного МП

Степень жесткости

Максимальная напряженность МП, А/м

  • 1
  • 2

-

3

100

4

300

5

1000

*

специальная

Степени жесткости испытаний технических средств конкретного вида на устойчивость к импульсному МП устанавливают исходя из условий эксплуатации ЭО. При этом используют рекомендации, аналогичные рекомендациям по установлению степеней жесткости испытаний на устойчивость к МП промышленной частоты.

Испытания на устойчивость к затухающему колебательному МП проводят в соответствии с ГОСТ Р 50652-94. Затухающее колебательное МП возникает при коммутациях на шинах высокого напряжения выключателями и разъединителями. Форма испытательного колебательного затухающего импульса напряженности МП соответствует форме импульса напряженности МП, возникающего при протекании в индукционной катушке периодически повторяющихся синусоидальных затухающих импульсов тока с характеристиками:

  • -частоты колебаний 0,1 и 1 МГц ±10 %,
  • -частоты повторения импульсов тока 40 Гц ±10% при частоте колебаний 100 кГц и 400 Гц ± 10 % при частоте колебаний 1 МГц;
  • -амплитуда импульса тока испытательного генератора от 12 до
  • 120 А.

Степени жесткости испытаний на устойчивость к затухающему колебательному МП установлены в табл. 2.18.

Степени жесткости испытаний технических средств конкретного вида на устойчивость к затухающему колебательному МП устанавливают, исходя из условий эксплуатации ЭО. При этом используют рекомендации, аналогичные рекомендациям по установлению степеней жесткости испытаний на устойчивость при воздействии МП промышленной частоты.

Таблица 2.18

Степени жесткости и нормируемые уровни напряженности МП при испытаниях затухающим колебательным МП

Степень жесткости

Максимальная напряженность МП, А/м

  • 1
  • 2

-

3

10

4

30

5

100

*

специальная

Испытания на устойчивость к излучаемым радиочастотным

ЭМИ проводят в соответствии с ГОСТ Р 51317.4.2-99. Требования устойчивости устанавливают раздельно: для воздействия излучений от стационарных радио- и телевизионных передатчиков, радиопередатчиков подвижных объектов, а также различных промышленных источников излучений, и при воздействии помех от цифровых радиотелефонов. В первом случае ЭМП создают с использованием синусоидального колебания частотой, изменяющейся в диапазоне от 80 до 1000 МГц, модулированного по амплитуде сигналом частотой 1 кГц при глубине модуляции 80% (рис. 2.15). Степени жесткости испытаний приведены в табл. 2.19.

Таблица 2.19

Степени жесткости и нормируемые уровни напряженности ЭП при испытаниях радиочастотным ЭМП в диапазоне частот от 80 до 1000 МГц

Степень жесткости

Напряженность ЭМП, В/м [дБ(мкВ/м)]

1

1 [ 120]

2

3[130]

3

10[140]

*

специальная

Испытания, относящиеся к устойчивости ЭО в условиях помех от цифровых радиотелефонов, проводятся для полос частот от 800 до 960 МГц и от 1,4 до 2 ГГц, модулированного по амплитуде сигналом частотой 1 кГц при глубине модуляции 80 %. Степени жесткости испытаний приведены в табл. 2.20.

Форма ЭМП

Рис. 2.15. Форма ЭМП:

а- немодулированный радиочастотный сигнал (амплитуда напряжения Ua 1,4 В, среднеквадратичное значение напряжения

Uск 1 В); б - модулированный радиочастотный сигнал при глубине модуляции 80 % (Uck 1,12 В, пиковое значение напряжения U" 2,54 В, максимальное среднеквадратичное значение напряжения

U, 1,8 В)

В табл. 2.19 и 2.20 регламентирована напряженность поля немо- дулированного сигнала. При выборе степеней жесткости испытаний для ЭО в условиях помех от цифровых радиотелефонов необходимо учитывать мощности радиотелефонных устройств и возможные расстояния между их передающими антеннами и ЭО, подлежащими испытаниям.

Таблица 2.20

Степени жесткости и нормируемые уровни напряженности ЭП при испытаниях радиочастотным ЭМП в диапазоне частот от 800 до 960 МГц и от 1,4 до 2 ГГц

Степень жесткости

Напряженность ЭМП, В/м |дБ(мкВ/м)|

1

1 [ 120]

2

3[130]

3

10[140]

4

30[150]

*

специальная

В табл. 2.21 приведены примеры степеней жесткости испытаний и соответствующих защитных расстояний. Защитное расстояние представляет собой минимально допустимое расстояние между ЭО и цифровым радиотелефоном, соответствующее установленной степени жесткости испытаний.

Таблица 2.21

Примеры степеней жесткости испытаний и соответствующих защитных расстояний

Степень

жесткости

испытаний

Напряженность ЭП при отсутствии модуляции, В/м

Максимальное среднеквадратичное значение напряженности ЭП, В/м

Защитное расстояние, м

2 Вт

8 Вт

0.25 Вт

1

1

1,8

5,5

11

1,9

2

3

5,4

1,8

3,7

0,6

3

10

18

0,6

1,1

4

30

54

0,4

0,4

При выборе степеней жесткости испытаний используют приведенные ниже классы условий ЭМО:

Класс 1 - ЭМО характеризуется низким уровнем ЭМИ. Соответствует случаю расположения маломощных радиовещательных и телевизионных передатчиков на расстоянии более 1 км от места эксплуатации ТС.

Класс 2 - ЭМО характеризуется средним уровнем ЭМИ. Соответствует случаю применения переносных радиостанций мощностью менее 1 Вт при ограничении их работы в непосредственной близости к ТС.

Класс 3 - ЭМО характеризуется высоким уровнем ЭМИ. Соответствует случаю применения переносных радиостанций мощностью более 1 Вт в непосредственной близости к ЭО (но не менее 1 м), а также близкому расположению мощных радиовещательных и телевизионных передатчиков и высокочастотных установок.

Класс X - особые условия ЭМО при эксплуатации ЭО, применительно к которым степень жесткости испытаний устанавливают в стандарте на ЭО конкретного вида или в технической документации на ЭО.

Испытания на устойчивость к пульсациям напряжения постоянного тока, воздействующим на порты электропитания постоянного тока, и формы испытательных напряжений установлены в ГОСТ Р 51317.4.17-2000. Жесткость испытаний определяется размахом пульсаций напряжения, выраженных в процентах от номинального напряжения электропитания постоянного тока Udc.

Размах пульсаций напряжения представлен на рис. 2.16 как разность С/тах и Umin. Частота пульсаций равна частоте электропитания переменного тока или кратна ей с множителем 2, 3 или 6 в соответствии с техническими характеристиками ЭО или характеристиками выпрямительной системы. Форма пульсаций напряжения на выходе испытательного генератора имеет синусоидально-линейный характер. Синусоидально - линейная характеристика может быть описана как часть синусоиды и прямой линии, проведенной через точку максимума выпрямленного напряжения и до пересечения с возрастающим выпрямленным напряжением.

Степени жесткости испытаний при воздействии помех на порт электропитания постоянного тока приведены в табл. 2.22.

При выборе степеней жесткости испытаний следует принимать во внимание характеристики выпрямительной системы и (или) возможные условия функционирования аккумуляторных батарей в течение жизненного цикла (периода нормальной эксплуатации, периода старения).

Степени жесткости испытаний не зависят от частоты. Однако, более низкий размах пульсаций напряжения обычно характерен для выпрямительных систем с большим числом выпрямительных элементов, следовательно, имеющих пульсации высокой частоты. Например, выпрямительная система в виде шестифазной звезды может производить пульсации размахом 14 % на чисто резистивной нагрузке, а в случае подсоединения батарей пульсации будут существенно ниже.

Таблица 2.22

Степени жесткости испытаний при воздействии пульсаций напряжения

Степень жесткости испытаний

Размах пульсаций напряжении (но отношению к номинальному напряжению электропитания), %

1

2

2

5

3

10

4

15

*

специальный

Форма пульсаций напряжения

Рис. 2.16. Форма пульсаций напряжения: сверху - однофазный выпрямитель, внизу - трехфазный выпрямитель

Испытания ТС на устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными ЭМП в полосе частот от 150 кГц до 80 МГц, воздействующим на порты электропитания и ввода-вывода сигналов проводят в соответствии с ГОСТ Р 51317.4.6-99.

Степени жесткости испытаний на устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными ЭМП в полосе частот от 150 кГц до 80 МГц, приведены в табл. 2.23.

В табл. 2.23 приведены среднеквадратичные значения напряжения немодулированного испытательного сигнала (помехи). При испытаниях ЭО указанный испытательный сигнал должен быть модулирован по амплитуде синусоидальным напряжением частотой 1 кГц при глубине модуляции 80%.

Степени жесткости испытаний на устойчивость к кондуктивным помехам в полосе частот от 150 кГц до 80 МГц

Степень жесткости испытаний

Испытательное напряжение

U0,дБ(мкВ)

и0

1

120

1

2

126

3

3

140

10

*

Специальное

Специальное

Испытания на устойчивость к кондуктивным помехам в полосе частот от 0 до 150 кГц в соответствии с ГОСТ Р 51317.4.16- 2000. Воздействие помех, представляющих собой общие несимметричные напряжения в полосе частот от 0 до 150 кГц, которые наводятся в цепях автоматизированных систем технологического управления от близко расположенных силовых кабелей или заземляющих проводников. В зависимости от источника возникновения кондуктивные помехи, представляющие собой общие несимметричные напряжения в полосе частот от 0 до 150 кГц, подразделяют на два вида: постоянное напряжение и напряжение частотой 50 Гц, а также напряжения в полосе частот от 15 Гц до 150 кГц (включая гармоники основной частоты сети).

Таблица 2.24

Степени жесткости испытаний на устойчивость при воздействии длительных помех постоянного тока и на частоте 50 Гц

Степень жесткости испытаний

Испытательное напряжение, В

1

1

2

3

3

10

4

30

*

специальное

Степени жесткости испытаний на помехоустойчивость при воздействии на порты ЭО кондуктивных помех постоянного тока, на частоте 50 Гц и в полосе частот от 15 Гц до 150 кГц приведены в табл. 2.24-2.26.

При испытаниях на устойчивость к кратковременным помехам время воздействия помехи должно составлять 1 с.

Степени жесткости испытаний на устойчивость при воздействии кратковременных помех постоянного тока и на частоте 50 Гц

Степень жесткости испытаний

Испытательное напряжение, В

1

3

2

10

3

30

4

100

*

специальное

Таблица 2.26

Степени жесткости испытаний на устойчивость при воздействии длительных помех в полосе частот от 15 Гц до 150 кГц

Степень

жесткости

испытаний

Испытательное напряжение в полосе частот, В

15- 150 Гц

150 Гц- 1,5 кГц

1,5 кГц- 15 кГц

15 кГц- 150 кГц

1

1-0,1

0,1

0,1-1

1

2

3-0,3

0,3

0,3-3

3

3

10-1

1

1-10

10

4

30-3

33-30

30

*

специальное

специальное

специальное

специальное

Испытательные напряжения при воздействии длительных помех, указанных в табл. 2.26, диапазонах частот приведены также на рис. 2.17.

Требования устойчивости к помехам на частотах ниже 15 Гц не устанавливают (исключая помехи постоянного тока), так как на указанных частотах помехи не считаются существенными.

Рекомендуется следующий порядок выбора степеней жесткости испытаний:

Степень жесткости испытаний 1. Хорошо защищенная ЭМО характеризуется следующими признаками: ЭО подключены к системе электропитания, отделенной от распределительной электрической сети, например, с помощью изолирующих трансформаторов; электронные устройства подсоединены к отдельной шине заземления, подключенной к общей системе заземления.

Степень жесткости испытаний 2. Защищенная ЭМО характеризуется следующими признаками: ЭО распределительной электрической сети; электронные устройства подсоединены к общей системе заземления.

Зависимость испытательного напряжения от частоты

Рис. 2.17. Зависимость испытательного напряжения от частоты

Степень жесткости испытаний 3. ЭМО характеризуется следующими признаками: ТС подключены к электрическим сетям низкого напряжения и линиям среднего напряжения; электронные устройства подсоединены к общей системе заземления; используются силовые преобразователи, инжектирующие значительные токи в систему заземления.

Степень жесткости испытаний 4. Жесткая ЭМО характеризуется следующими признаками: ЭО подключены к низковольтным электрическим сетям и линиям низкого напряжения, сетям среднего напряжения; электронные устройства подсоединены к системе заземления оборудования высокого напряжения; используются силовые преобразователи, инжектирующие значительные токи в систему заземления.

Таблица 2.27

Испытательные напряжения электрической прочности изоляции

Номинальное напряжение установки,В

Испытательное напряжение, кВ

N

Ряд А

Ряд В

Ряд С

30

0,5

0,5

0,5

1,0

60

0,6

0,5

1,0

1,0

127

2,0

0,5

1,0

1,5

220

2,0

1,0

1,5

2,0

380

2,0

1,0

1,5

2,5

500

2,0

1,5

2,0

2,5

660

1,5

2,5

3,0

750

_

1,5

3,0

3,0

1000

-

2,0

3,0

3,0

Испытания электрической прочности изоляции проводят в соответствии с МЭК 255-5 для устройств РЗА. Испытания электрической прочности изоляции должны проводиться подачей напряжения, указанного в табл. 2.27. Для цепей, питаемых непосредственно от измерительных трансформаторов, испытательное напряжение должно быть не менее 2 кВ. Испытательное напряжение должно быть практически синусоидальным, частотой в диапазоне от 45 до 65 Гц. Однако по согласованию испытания могут проводиться постоянным напряжением, величина которого должно быть в 1,4 раза больше приведенного в табл. 2.27. Испытательное напряжение прикладывается в течение 1 мин.

Испытания изоляции устройств РЗА импульсным напряжением должны проводиться приложением импульсного напряжения, максимальное значение которого должно быть выбрано из следующих значений: 0; 1; 5 кВ (допуск: +0...-10 %), как указано в МЭК 255. Характеристики импульса (сигнала) следующие:

  • -длительность фронта - 1,2 мкс ± 30%;
  • -длительность импульса - 50 мкс ± 20%.

Величины испытательных импульсных напряжений зависят от номинального напряжения питания ЭО и от места его установки. Так, при установке ТС в главной распределительной сети электропитания напряжением до 1000 В испытательное напряжение может достигать 12 кВ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >