Вторичное оборудование электрических подстанций и системы связи в энергетике не обходятся без применения микропроцессорных устройств. Однако они чувствительны к электромагнитным воздействиям — их помехоустойчивость значительно ниже, чем у применявшихся ранее электромеханических устройств.
Совокупность электромагнитных воздействий, под которыми находится вторичное оборудование подстанций, составляет электромагнитную обстановку. Наиболее опасными источниками воздействий на подстанциях являются электрические процессы в первичных сетях подстанций (в штатном режиме, при коммутациях и коротких замыканиях). Также опасность могут представлять помехи при молниевых разрядах, поля от внешних источников радиочастотного поля ит.п. Способность технических средств функционировать в заданном режиме в условиях электромагнитной обстановки и не создавать недопустимых электромагнитных помех другому оборудованию называется электромагнитной совместимостью (ЭМС) технических средств.
Для обеспечения электромагнитной совместимости вторичного оборудования необходимо выполнить три условия:
- оборудование должно быть испытано на устойчивость к электромагнитным воздействиям в соответствии с установленными правилами;
- уровни электромагнитных воздействий на оборудование не должны превышать значений, подтвержденных испытаниями;
- уровни разностей потенциалов, прикладываемых к изоляции вторичных цепей, не должны превышать допустимые нормы.
Нарушение условий обеспечения электромагнитной совместимости может привести к повреждениям и сбоям в работе микропроцессорного оборудования, ложным срабатываниям, либо несрабатываниям устройств релейной защиты.
Обеспечение электромагнитной совместимости при реконструкции подстанций и при новом строительстве — это не только задача проектной организации, но также организации выполняющей монтаж и пусконаладочные работы.
Для обеспечения ЭМС вторичного оборудования и систем связи при разработке проекта осуществляют расчет уровня электромагнитных воздействий и его сравнение с уровнем помехозащищенности оборудования, подтвержденного испытаниями. На основании данного сравнения определяются мероприятия по обеспечению ЭМС.
При выполнении расчетов ЭМС проектировщик может столкнуться со следующими задачами. Приведу способы их решения.
1. Разность потенциалов, приложенных к изоляции вторичных цепей при КЗ в сетях выше 1 кВ, превышает допустимые нормы.
Решения:
- выполнить экранирование кабелей вторичных цепей и заземление экранов кабелей;
- оптимизировать конфигурацию и усилить заземляющего устройства подстанции;
2. Величина напряжения шага на открытом распределительном устройстве превышает допустимые пределы.
Подсыпать территорию вне рабочих мест щебнем. Это позволит увеличить сопротивление между человеком и грунтом. На рабочих местах производится укладка сетки уравнивания потенциалов, которая присоединяется к заземляющему контуру.
Подобное решение нашло применение при строительстве ПС 110 кВ «Новоселки».
3. Термическая нагрузка на экраны кабелей превышает допустимые значения.
При возникновении однофазного КЗ на землю в сетях с заземленной нейтралью растекание тока происходит по всем элементам заземляющего устройства, а также по заземленным экранам кабелей, за счет чего происходит их нагрев. Проблема решается прокладкой стальной шины уравнивания потенциалов параллельно с кабельными трассами. При новом строительстве шина уравнивания потенциалов прокладывается под кабельными лотками, при реконструкции ПС шина укладывается в сами лотки.
4. Импульсные помехи во вторичных цепях при ударе молнии превышают допустимые значения.
Решения:
- применение экранированных кабелей с двухсторонним заземлением экранов;
- выбор трассы прокладки кабеля с учетом расположения молниеотводов;
- дополнительное экранирование кабелей, прокладываемых вблизи молниеотводов путем прокладки его в металлическом кабельном коробе;
- применение устройств защиты от импульсных перенапряжений;
- монтаж дополнительных элементов заземляющего устройства для снижения сопротивления растеканию тока молнии;
- перенос молниеотвода на необходимое расстояние от кабельных трасс.
В большинстве случаев достаточно первых трех мероприятий, однако иногда требуется перенос молниеотвода в условиях действующей подстанции. Так, совсем недавно ГК «РусЭнергоМир» выполнила перенос мачты молниеотвода на ПС 220 кВ «Приангарская», в связи с тем, что расчетная импульсная помеха во вторичных цепях значительно превышала допустимые нормы.
При выполнении монтажных работ важно соблюдать мероприятия по обеспечению ЭМС, предусмотренные в проекте. Качественно выполненный монтаж элементов заземляющего устройства, надежное заземление экранов кабелей вторичных цепей, а также соблюдение других требований проекта, позволяют избежать проблем при эксплуатации оборудования, связанных с электромагнитными воздействиями.
После завершения строительномонтажных работ выполняется инструментальное обследование электромагнитной обстановки на объекте. Целью данных работ является проверка достаточности технических решений по обеспечению ЭМС, разработанных в проектной документации, а также проверка качества монтажных работ.
Александр ШИШКИН,
ведущий инженер
электротехнического отдела
Группы компаний «РусЭнергоМир»