Электромагнитные помехи от высоковольтных электроустановок

Обеспечение нормальной работы измерительного устройства, располо-женного в зоне влияния электроустановок, требует учета всех реально су-ществующих факторов, которые оказывают воздействие на СИ в процессе генерирования электромагнитных помех этими установками.

Это требование зачастую трудновыполнимо из-за большого количества и разнообразия действующих источников помех. Тем не менее из всего их многообразия можно выделить ряд факторов, наиболее характерных для большинства высоковольтных электроустановок.

Источниками электромагнитных излучений могут быть: частичные раз-ряды в источниках высокого напряжения, собственные колебания в высоко-вольтных установках (с частотой 3… 4 МГц и амплитудой токов до несколь-ких килоампер), генераторы импульсных напряжений (ГИН), емкостные и индуктивные накопители энергии, прочие промышленные электроустановки постоянного и переменного токов.

Излучение высоковольтной установки над поверхностью земли на неко-тором расстоянии r может быть определено из выражений:

, (3.16) где Е, Н – напряженности электрического и магнитного полей;

С – емкость электроустановки по отношению к земле;

U – рабочее напряжение электроустановки;

h – вертикальная составляющая напряженности электрического поля;

R – эквивалентный радиус разрядного контура электроустановки;

I – ток в разрядном контуре.

Эти выражения с определенным приближением описывают электромаг-нитную обстановку в окружающем электроустановки пространстве. Ниже уровня земли оценка электромагнитной обстановки в зоне действия элек-троустановок более сложная. На её формирование оказывают влияние не только излучения от разрядов, но и токи растекания в грунте.

3.3.4. О возможности оценки воздействия электромагнитных помех на средства измерений. Обобщенная схема воздействия электромагнитных помех на средства измерений показана на рис. 3. 17. Здесь можно выделить два вида воздействия – прямое (1) и косвенное (2). Прямое воздействие характеризуется непосредственным влиянием электромагнитных полей на СИ или их элементы (датчики и измерительные преобразователи, измери-тельные усилители, измерительные механизмы и пр.), которое приводит

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОМЕХИ

1

 

Датчики, Межблочные Система Измерительные Элементная Измерительные

входные кабельные и заземлений усилители и база, блоки механизмы,

цепи проводные и общих передаточные и узлы устройства

соединения точек элементы приборов вывода

СИ

 

2

Рис. 3.17. Обобщенная схема воздействия электромагнитных помех на средство измерений

и его отдельные составляющие

к нарушению функционирования средства измерения и (или) появлению дополнительных погрешностей измерений.

Результат косвенного воздействия на СИ сопровождается теми же пос-ледствиями, что и прямое воздействие. Но это воздействие может осущес-твляться только через составные элементы СИ, когда они, выступая вторич-ными источниками электромагнитной энергии, создают неблагоприятную об-становку внутри измерительного прибора.

При оценке характеристик помех в измерительных цепях СИ следует учитывать, что любая цепь, на которую воздействует электромагнитная по-меха, имеет ограниченную полосу пропускания и форма сигнала помехи на выходе данной цепи определяется переходными характеристиками самой цепи.Если спектральная плотность воздействующей помехи постоянна в пре-делах полосы её пропускания, то в общем виде помеха в измерительной цепи: , (3.17) где φ _П (t) – фаза помехи; А_П (t) – амплитуда огибающей помехи.

Реально электромагнитные помехи как естественного (атмосферные явления, грозы), так и техногенного происхождения имеют импульсный характер воздействия. Наиболее характерные формы помех в цепях измери-тельных устройств приведены на рис. 3.18.

Рис. 3.18. Наиболее характерные формы импульсных помех в измерительных цепях

Переходные процессы в измерительных цепях СИ чаще всего контро-лируются с помощью электронных осциллографов (как сказано выше). При этом, как правило, анализируются следующие характеристики переходного процесса: максимальное значение импульса U_max; длительность фронта им-пульса (время нарастания фронта от 0, 3 U_max до 0, 9 U_max); длительность пе-реходного процесса на уровне 0, 5 U_max (или 0, 1 U_max). Эти данные использу-ются для построения математической модели взаимодействия СИ с электро-магнитными помехами.