МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Забайкальский государственный университет» (ФГБОУ ВО «ЗабГУ») Энергетический факультет Кафедра «Электроэнергетики и электротехники» УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ для студентов заочной формы обучения 1 (с полным сроком обучения, с ускоренным сроком обучения)2 по дисциплине «Электромагнитная совместимость в системах электроснабжения» наименование дисциплины (модуля) для направления подготовки (специальности) 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника код и наименование направления подготовки (специальности) Общая трудоемкость дисциплины (модуля) – 3 зачетных единицы. Форма текущего контроля в семестре – контрольная работа. Курсовая работа (курсовой проект) (КР, КП) – нет. Форма промежуточного контроля в семестре – зачет. Если установочные материалы для студентов с полным сроком обучения не отличаются от установочных материалов для студентов с сокращенным сроком обучения, то установочные материалы разрабатываются единые. 2 Указать для какого срока обучения разработаны установочные материалы. 1 Краткое содержание курса Перечень изучаемых разделов, тем дисциплины (модуля). Раздел 1. Общие вопросы электромагнитной совместимости. Раздел 2. Качество электрической энергии. Тема 1. Общие вопросы электромагнитной совместимости. Тема 2. Источники электромагнитных помех. Тема 3. Помехозащитные устройства. Тема 4. Электромагнитная обстановка на объектах электроэнергетики. Тема 5. Качество электрической энергии. Тема 6. Обеспечение электромагнитной совместимости на объектах электроэнергетики. Тема 7. Виды испытаний и сертификации технических средств на помехоустойчивость. Тема 8. Нормативная и законодательная база в области ЭМС. Семестр 7 Форма текущего контроля Контрольная работа Контрольная работа выполняется в виде расчетно-графического задания. Требования к оформлению контрольных работ 1. Контрольные работы следует выполнять в ученических тетрадях. На обложке необходимо указать: название института, название кафедры; название контрольной работы; название специальности; фамилию, имя, отчество и личный шифр студента. 2. На каждой странице нужно оставить поля 4 см для оценки задач и методических указаний проверяющего работу. 3. Условия задач обязательно записать с учетом личных числовых данных. 4. После выполнения задачи необходимо письменно ответить на контрольные вопросы (см. п.4). 5. Оформление контрольной работы и контрольных вопросов производится в одной тетради. 2 Формирование исходных данных к задачам и контрольным вопросам Условия задач, входящих в контрольную работу одинаковы для всех студентов, однако числовые данные задач зависят от личного шифра студента (номера зачетки), выполняющего работу. Для того, чтобы получить личные числовые данные, необходимо взять две последние цифры номера своей зачетки (А – предпоследняя цифра, В – последняя) и выбрать из таблицы 1 параметры α, lt, l, а из таблицы 2 параметр lH, σ. Эти числа и нужно подставить в условия задач контрольной работы. По последней цифре зачетки А из п.4. данных методических указаний необходимо выбрать контрольные вопросы и письменно ответить на них. 1. ЗАДАНИЕ Для участка однопутной железной дороги между двумя смежными тяговыми подстанциями, электрифицированной на переменном токе 1х25 кВ, с рельсами Р-65, и расположенной параллельно ей двухпроводной воздушнойлинии связи необходимо выполнить следующее. 1. В соответствии с вариантом расчета в масштабе изобразить расчетную схему для расчета опасных влияний. 2. Рассчитать напряжение мешающего влияния на воздушную линию. Расчет проводить для случая расположения электровоза с суммарным потребляемым током 150 А возле отключенного поста секционирования в середине фидерной зоны. При расчетах принять значение допустимого мешающего напряжения – 1.5 мВ. 2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА Расчетная схема для расчета мешающих влияний тяговой сети приведена на рис. 1, исходные данные в соответствии с двухзначным вариантом даны в табл. 1 - 4. Расчетная схема должна отражать соотношение расстояний по исходным данным. В таблицах приняты обозначения в соответствии с рис. 1, а также следующие обозначения: a – ширина сближения; 3 σ – удельная проводимость земли. Рис. 1. Расчетная схема мешающих влияний тяговой сети Таблица 1. Исходные данные , м lТ, м l, м Исходные данные к расчету в соответствии с предпоследней цифрой номера варианта A- предпоследняя цифра варианта 0 1 2 3 4 5 6 7 15 20 25 30 25 40 45 50 35 40 45 50 55 50 45 40 30 45 50 45 45 40 35 45 8 55 35 50 9 60 30 50 Таблица 2. Исходные данные lН, м , См/м Исходные данные к расчету в соответствии с последней цифрой номера варианта B - последняя цифра варианта 0 1 2 3 4 5 6 7 0 5 10 15 10 15 5 5 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 4 8 0 0,09 9 10 0,1 Таблица 3. Таблица 4. 3. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ 3.1. Подготовка расчетной схемы Расчетная схема изображается аналогично рис. 1, но с изображением в примерном масштабе взаимного расположения по длине сближения линии связи и тяговых подстанций. 3.2. Расчеты напряжения мешающего влияния «Правила телефонных защиты…» цепей расчет [1] регламентируют псофометрического для двухпроводных значения мешающего напряжения (напряжения шума) в диапазоне тональных частот (300..3400 Гц) при нормальном режиме работы тяговой сети. Расчет выполняют применительно к ближнему концу участка линии связи, складывая 5 гармонические составляющие напряжения шума для гармоник с номерами от 7 до 69. В данной работе выполняется усеченный расчет только до 41-й гармоники: Мешающее напряжение находится по формуле: (1) где мешающее напряжение для k-й гармоники вычисляют по формуле (2) где ωk=314k рад/с – угловая частота k-ой гармоники тягового тока; Mk – модуль взаимной индуктивности между контактной сетью и проводом связи для гармоники k по (3), Гн/км; Ik – эквивалентный ток k-ой гармоники тягового тока, А; pk – коэффициент акустического воздействия для k-ой гармоники; ηk – коэффициент чувствительности двухпроводной телефонной цепи к помехам для k-ой гармоники тягового тока; sр – результирующий коэффициент экранирующего действия для k-ой гармоники тягового тока, значение которого в работе следует брать равным 0,45..0,50 при удельной проводимости земли 0,001..0,01 См/м, 0,50..0,55 при 0,01..0,05 См/м, 0,55..0,60 при 0,05..0,1См/м.; k – коэффициент распространения канала провод линии связи – земля для k-ой гармоники, k k j k – комплексное число, составленное затухания и коэффициентом фазы; lЭ, lC – находятся по рисунку 1; 103 – коэффициент перевода вольт в милливольты. 6 коэффициентом Модуль взаимной индуктивности между контактной сетью и проводом: 6 105 M k 104 ln 1 2 , Гн/км, f k (3) где a – ширина сближения, м; σ – удельная проводимость земли, См/м; f –промышленная частота тока, Гц; Ток гармонической составляющей тягового тока определяется из выражения I k K B I k/ , где I k/ – гармоника тока электровоза, работающего в конце плеча питания при нормальном режиме (табл. 5); KВ – волновой коэффициент, учитывающий изменение тягового тока по длине тяговой сети и вычисляемый по методике «Правил защиты…» [1]; в данной работе его можно принять равным единице. Таблица 5. Входящие в формулу (2) гиперболические функции от комплексного аргумента вычисляются в соответствии с выражением 7 а затем модуль выражения подставляется в формулу (2). Все расчеты рекомендуется свести в таблицу, шапка которой приведена ниже. Таблица 6. k fk, Гц ωk, Mk, Гн/км рад/сек ηk pk I k, A Значение дроби в (2) Uшк, мВ 4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Вариант 0 (по последней цифре зачетки) 1. Понятие электромагнитной совместимости, источника помехи и приемника помехи. 2. Механизмы связи. Гальваническая связь. 3. Причины отклонения напряжения в энергосистеме. Вариант 1 (по последней цифре зачетки) 1. Классификация источников помех. 2. Механизмы связи. Емкостная связь. 3. Причины отклонения частоты в энергосистеме. Вариант 2 (по последней цифре зачетки) 1. Противофазные и синфазные помехи. 2. Механизмы связи. Магнитная связь. 3. Источники колебания напряжения. Вариант 3 (по последней цифре зачетки) 1. Помехоустойчивость. 2. Механизмы связи. Связь через излучение. 3. Источники искажения синусоидальности кривой напряжения. Вариант 4 (по последней цифре зачетки) 1. Логарифмические относительные характеристики. 2. Пути передачи помех. 3. Влияние электромагнитных полей на биологические объекты. Вариант 5 (по последней цифре зачетки) 1. Понятие электромагнитной совместимости, технического средства. 8 2. Описание помех в частотной области. 3. Источники несимметрии напряжений. Вариант 6 (по последней цифре зачетки) 1. Классификация электромагнитной обстановки окружающей среды. 2. Влияние установившихся отклонений напряжения на работу электроприемников. 3. Влияние магнитных полей на биологические объекты. Вариант 7 (по последней цифре зачетки) 1. Уровни и интервалы помех. 2. Механизмы связи. Гальваническая связь. 3. Влияние электрических полей на биологические объекты. Вариант 8 (по последней цифре зачетки) 1. Противофазные и синфазные помехи. 2. Механизмы связи. Индуктивная связь. 3. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Вариант 9 (по последней цифре зачетки) 1. Контроль электромагнитной обстановки. 2. Механизмы связи. Емкостная связь. 3. Методы испытаний и сертификации элементов вторичных цепей на помехоустойчивость. Форма промежуточного контроля Зачет Перечень примерных вопросов для подготовки к зачету. Раздел 1. Общие вопросы электромагнитной совместимости 1.Основные понятия и определения совместимости технических средств. 9 в области электромагнитной 2.Цели и основное содержание работ в области электромагнитной совместимости. 3.Технические, экономические и организационные аспекты электромагнитной совместимости. 4.Электромагнитные помехи: виды и негативные последствия их воздействий. 5.Уровни и интервалы помех. Логарифмические относительные характеристики. Помехоподавление. Степень передачи помех. Помехоустойчивость и уровень совместимости. 6.Способы описания и основные параметры помех. Описание электромагнитных влияний в частотной и временной областях. 7 Возможные диапазоны значений электромагнитных помех. 8.Классификация источников электромагнитных помех. 9.Источники электромагнитных влияний естественного и искусственного происхождения. 10.Функциональные и нефункциональные источники помех. 11.Узкополосные и широкополосные (импульсные и переходные) источники помех. 12.Противофазные и синфазные помехи. 13.Внешние и внутренние источники помех. 14.Низкочастотные электромагнитные помехи (кондуктивные и излучаемые). 15.Высокочастотные электромагнитные помехи (кондуктивные и излучаемые). 16.Электростатические разряды. 17.Переходные процессы при ударах молнии. 18.Коммутационные процессы в цепях высокого напряжения. 19.Электрические и магнитные поля промышленной частоты, создаваемые силовым оборудованием станций и подстанций. 20.Каналы передачи электромагнитных помех. Примеры помех, передаваемых посредством различных видов связей. 21.Гальваническая связь. Гальваническое влияние через цепи питания и сигнальные контуры. Гальваническое влияние по контурам заземления. 22.Связь через электрическое поле (емкостная связь). 23.Связь через магнитное поле (индуктивная связь). 24.Связь через электромагнитное излучение. 25.Методы и способы ослабления каждого из видов связей. 26.Помехозащитные устройства. Общие сведения, обзор. 27.Фильтры. Назначение, классификация, принцип действия, фильтровые элементы. Критерии расчета фильтров. 28.Устройства защиты от перенапряжений. Классификация, принцип действия, защитные элементы. 29.Защита вторичных цепей от импульсных помех. 30.Электромагнитные экраны. Принцип действия экранов. Материалы для изготовления экранов. 10 31.Экранирование статических полей (электростатические магнитостатические поля). 32.Экранирование электромагнитных волн. 33.Экранирование приборов и помещений. 34.Экраны кабелей. 35.Электромагнитная обстановка на объектах электроэнергетики. поля, Раздел 2. Качество электрической энергии 1.Понятие качества электроэнергии. Сущность проблемы качества электроснабжения. 2.Основные определения качества электроэнергии по ГОСТ 32144-2013. 3.Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников и систему электроснабжения. 4.Источники искажения качества электроэнергии и их характеристика. 5.Определение ущербов от некачественной электроэнергии. 6.Контроль качества электроэнергии. 7.Оценка соответствия качества электроэнергии по ГОСТ 32144-2013. 8.Мероприятия по повышению показателей качества электроэнергии. 9.Способы и технические средства обеспечения качества электроэнергии. 10.Средства измерения показателей качества электроэнергии. Современные средства измерения. 11.Контроль и анализ качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. 12.Обеспечение электромагнитной совместимости на объектах электроэнергетики. 13.Практические способы снижения помех на электрических станциях и подстанциях. Основные принципы выполнения заземления и прокладки кабелей. Экранирование зданий. Помехозаграждение. 14.Мероприятия по обеспечению электромагнитной совместимости приборов и устройств. 15.Электромагнитная обстановка в жилых и офисных помещениях. 16.Нормативная база в области обеспечения электромагнитной безопасности. 17.Нормативная и законодательная база в области ЭМС. 18. Закон РФ об электромагнитной совместимости. 19.Определение электромагнитной обстановки на объектах электроэнергетики. 20.Сертификация технических средств, создающих ЭМП. Виды сертификации. 11 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Основная литература 1.Вагин, Г. Я. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: учебник для студентов вузов / Г. Я. Вагин, А. Б. Лоскутов, А. А. Севостьянов. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 224 с. 2.Управление качеством электроэнергии / И. И. Карташев [и др.]; под ред. Ю. В. Шарова. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 320 с. 3.Виноградов А.Л. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: учебно-методический комплекс/ сост.: А.Л.Виноградов, В.С.Гончар, Г.З. Зайцев.-СПб.: Изд-во СЗТУ, 2009.-136 с. 4.Обеспечение электромагнитной совместимости на объектах электросетевого хозяйства. Стандарт организации СТО 56947007-2010. 5.Основы электромагнитной совместимости: учебник для вузов/под ред. докт. тех. наук, проф. Р.Н. Карякина; Алт. гос. тех. ун-т им. И.И. Ползунова. Барнаул: ОАО «Алтайский полиграфический комбинат», 2007.-479 с. 6.Харлов Н.Н. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: Учебное пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2007.-207 с. 7.Дьяков А.Ф. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике и электротехнике. М.: - Энергоиздат, 2003. 8.Суднова, В.В. Качество электрической энергии [Текст] / В.В. Суднова.– М.: ЗАО «Энергосервис», 2000.– 80 с. 9.Курбацкий В.Г. Качество электроэнергии и электромагнитная совместимость в электрических сетях: Учебное пособие. - Братск: БрГТУ, 1999.-220с. 10.Висящев А.Н. Качество электрической энергии и электромагнитная совместимость в электроэнергетических системах: Учебное пособие.– Иркутск, 1997. – Ч. 1. – 187 с. 11.Висящев А.Н. Качество электрической энергии и электромагнитная совместимость в электроэнергетических системах: Учебное пособие.– Иркутск, 1997. – Ч. 2. – 92 с. Дополнительная литература 1.Бессонов В.А. Электромагнитная совместимость.- Хабаровск, 2000.-85 с. 2.Жгун Д.В. Электромагнитная совместимость высоковольтной техники: учебное пособие/Д.В. Жгун.-Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008.-150 с. 3.Шваб Адольф. Электромагнитная совместимость: пер. с нем. В.Д. Мазина и С.А. Спектора/под.ред. Кужекина. - М.: Энергоатомиздат, 1995.-480 с. 4.Уайт Д. Электромагнитная совместимость и непреднамеренные помехи. Т. 1,2,3. -М.: Сов. Радио, 1977. 5.Шваб А. Электромагнитная совместимость. М., Энергоатомиздат, 2005. 12 6.Аполлонский, С.М. Внешнее электромагнитное поле электрооборудования и средства его снижения / С.М. Аполлонский – СПб.: МАНЭБ, 2001 7.Кузнецов В.Г., Григорьев А.С., Данилюк В.Б. Снижение несимметрии и несинусоидальности напряжений в электрических сетях. Киев: Наукова думка.1992 г. 8.Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1984 г. 9.Карташов И.И. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения. Учебное пособие.- М., Издательство МЭИ, 2001 г.-120 с. 10.СТО 56947007-29.240.10.028-2009 Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35750 кВ. 11.ГОСТ Р 51317.4 (МЭК 61000-4) Совместимость технических средств электромагнитная. Требования и методы испытаний. 12.ГОСТ Р 51317.6.5 (МЭК 61000-6-5) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электромагнитным помехам технических средств, применяемых на электростанциях и подстанциях. Требования и методы испытаний. 13.ГОСТ Р 51318.22 Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные от оборудования информационных технологий. Нормы и методы испытаний. 14.ГОСТ Р 50932. Устойчивость оборудования проводной связи к электромагнитным помехам. Совместимость технических средств электромагнитная. Требования и методы испытаний. 15.ГОСТ Р 50799 Устойчивость технических средств радиосвязи к электростатическим разрядам, импульсным помехам и динамическим изменениям напряжения сети электропитания. Совместимость технических средств электромагнитная. Требования и методы испытаний. 16.ГОСТ Р 50628. Совместимость электромагнитная машин электронных вычислительных персональных. Устойчивость к электромагнитным помехам. Технические требования и методы испытаний. 17.ГОСТ Р 50745. Системы бесперебойного питания приемников переменного тока и устройства для подавления сетевых импульсных помех. Совместимость технических средств электромагнитная. Требования и методы испытаний. 18.ГОСТ Р 50571.22 (МЭК 60364-7-707) Требования к специальным электроустановкам. Заземление оборудования обработки информации. 13 19.ГОСТ Р 50571.19 (МЭК 60364-4-443) Требования по обеспечению безопасности. Защита от перенапряжений. Защита электроустановок от грозовых и коммутационных перенапряжений. 20.ГОСТ Р 50571.20 (МЭК 60364-4-444) Требования по обеспечению безопасности. Защита от перенапряжений. Защита электроустановок от перенапряжений, вызванных электромагнитными воздействиями. 21.ГОСТ 32144 – 2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. – М.: Стандартинформ, 2014. – 19 с. 22.Стандарт МЭК 60099-4. Металлооксидные ограничители перенапряжений без искровых промежутков для электрических сетей переменного тока. 23.СО 153-34.21.122-2004. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. 24.СТО 56947007-29.240.044-2010. Методические указания по обеспечению электромагнитной совместимости на объектах электросетевого хозяйства. 25.РД 34.35.310-97. Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем. 26.РД 34.20.116-93.Методические указания по защите вторичных цепей электрических станций и подстанций от импульсных помех. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы* 1.Цицикян Г.Н. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: Учебное пособие. - СПб.: СЗТУ, 2006. - 59 с. – Режим доступа: http://window.edu.ru/resource/516/40516/files/1066.pdf 2.Железко Ю. С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии [Электронный ресурс]: руководство для практических расчетов / Ю. С.Железко. – М. : ЭНАС, 2009. – 456 с. – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/50136/. 3.Яковлев В. Н. Электромагнитная совместимость электрооборудования электроэнергетики и транспорта [Электронный ресурс] / В. Н. Яковлев, В. П. Суров, В.И.Пантелеев. – М.: Издательский дом «МЭИ», 2010. – 588 с. – Режим доступа:http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=227575 4.Дьяков А. Ф. Электромагнитная совместимость и молниезащита в электроэнергетике [Электронный ресурс] / А.Ф.Дьяков, И. П. Кужекин, Б. К. Максимов. – М.: Издательский дом «МЭИ», 2011. – 455 с. – Режим доступа: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=227477 *Указываются базы данных, информационно-справочные и поисковые системы необходимые для проведения конкретных видов занятий по дисциплине. Преподаватель ___________ Романова В.В. подпись Заведующий кафедрой ___________ Дейс Д.А. подпись 14
