Основы электромагнитной совместимости (1700,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

УДК 621.31(075) ББК 31.26-028я73 К90 Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки «Электроэнергетика» Рецензенты: зав. кафедрой «Электротехнические комплексы и системы» Национального исследовательского университета МЭИ; Пантелеев В. И., — докт. техн. наук, проф., Старшинов В. А. — докт. техн. наук, проф., зав. кафедрой «Электротехнические комплексы и системы» Сибирского федерального университета К90 Основы электромагнитной совместимости : учебник для вузов, / Л. В. Куликова, О. К. Никольский, А. А. Сошников. — Изд. 4-е, стер. — Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2020. — 404 с. Куликова, Л. В. ISBN 978-5-4499-1175-9 В учебнике рассмотрены физические и инженерные основы обеспечения электромагнитной совместимости в техногенной и природной сфере. Для студентов электроэнергетических и электротехнических специальностей, аспирантов и преподавателей вузов, а также инженерно-технических работников органов Гостехнадзора и Госпотребнадзора. УДК 621.31(075) ББК 31.26-028я73 ISBN 978-5-4499-1175-9 © © Куликова Л. В., Никольский О. К., Сошников А. А., текст, 2020 Издательство «Директ-Медиа», макет, оформление, 2020

Стр.3

ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ..................................................................................................................................... 7 Введение ......................................................................................................................................... 11 Глава 1. Основные сведения об электромагнитной совместимости ............................................ 15 1.1. Основные понятия. Термины и определения .................................................................... 15 1.3. Природные источники электромагнитного излучения ....................................................... 26 1.4. Антропогенные источники электромагнитного излучения ................................................ 30 1.4.1. Источники электромагнитного поля диапазона до 3 кГц ........................................ 31 1.4.2. Источники электромагнитного поля диапазона З кГц – 300 ГГц ............................ 42 1.5. Поражающее действие электроустановок как проблема электромагнитной совместимости ............................................................................................................................ 48 1.5.1. Термины и определения ........................................................................................... 48 1.5.2. Поражающее действие электроустановок ............................................................... 48 Глава 2. Влияние электромагнитного излучения на человека .................................................... 54 2.1. Общие сведения. Биофизика взаимодействий ................................................................. 54 2.2. Электромагнитные излучения промышленной частоты ................................................... 61 2.3. Разряды статического электричества. Электростатическое поле ................................... 66 2.4. Электромагнитные излучения высоких и сверхвысоких частот ....................................... 67 Глава 3. Опасное действие электрического тока на людей и животных .................................... 75 3.1. Электротравма и ее виды ................................................................................................... 75 3.2. Статистика электротравматизма ........................................................................................ 76 3.3. Электрические параметры тела человека ......................................................................... 81 3.4. Действие электрического тока на кожу человека .............................................................. 85 3.5. Первичные критерии электробезопасности ....................................................................... 86 3.6. Действие электрического тока на животных ...................................................................... 89 3.7. Предельно допустимые значения токов и напряжений прикосновения для людей и животных ............................................................................................................... 90 Глава 4. Техногенные электромагнитные помехи ........................................................................ 92 4.1. Классификация электромагнитных помех ......................................................................... 92 4.2. Индуктивные (излучаемые) электромагнитные помехи ................................................... 99 4.3. Кондуктивные электромагнитные помехи ........................................................................ 100 4.4. Электромагнитные помехи электрифицированного железнодорожного транспорта ................................................................................................................................. 104 4.4.1. Источники электромагнитных помех ...................................................................... 104 4.4.2. Расчетные модели и схемы замещения ................................................................ 107 4.4.3. Индуцируемые помехи контактной сети ................................................................ 110 4.4.4. Магнитное влияние контактной сети ...................................................................... 114 4.4.5. Гальваническое влияние тяговой сети .................................................................. 121 4.4.6. Помехи, возникающие при коротком замыкании в тяговой сети ......................... 124 3

Стр.4

4.4.7. Влияние тяговой сети на линии электропередачи ............................................... 127 4.4.8. Влияние тяговой сети на линии «провод — рельс» и «два провода — рельс» ................................................................................................. 132 4.4.9. Влияние тяговой сети на линии связи ................................................................... 135 4.5. Влияние электромагнитных помех на аппаратуру .......................................................... 142 4.6. Влияние разрядов статического электричества на аппаратуру .................................... 146 4.7. Влияния электромагнитных полей радиочастотного диапазона ................................... 147 4.8. Влияние магнитных и электрических полей промышленной частоты .......................... 149 Глава 5. Молния как природный источник электромагнитных влияний ................................... 161 5.1. Термины и определения ................................................................................................... 161 5.2. Основные сведения о разрядах молнии. Характеристики молнии ............................... 162 5.3. Механизмы и опасность поражения молнией ................................................................. 167 5.3.1. Прямой удар молнии и его последствия ............................................................... 167 5.3.2. Поражение человека молнией ............................................................................... 168 5.3.3. Тепловое воздействие ............................................................................................ 169 5.3.4. Электродинамические воздействия ...................................................................... 169 5.3.5. Индуцированные перенапряжения ........................................................................ 171 5.3.5.1. Электростатическая индукция ............................................................................ 172 5.3.5.2. Электромагнитная индукция. Индуктивное влияние грозовых разрядов на воздушные линии ......................................................................................................... 173 5.3.6. Занос высокого потенциала по металлическим коммуникациям ........................ 176 5.3.7. Прорыв тока молнии по искровому каналу, скользящему вдоль поверхности грунта ........................................................................................................... 179 5.3.8. Вероятность поражения объекта молнией ........................................................... 179 Глава 6. Электромагнитная обстановка на энергетических и промышленных объектах ....... 182 6.1. Классификация электромагнитной обстановки окружающей среды ............................. 182 6.2. Состав и степень жесткости испытаний оборудования .................................................. 183 6.3. Оборудование для испытания технических средств на помехоустойчивость и помехоэмиссию ..................................................................................................................... 193 6.4. Мероприятия по обеспечению электромагнитной совместимости в соответствии с классом жесткости электромагнитной обстановки ................................... 196 6.5. Контроль электромагнитной обстановки ......................................................................... 199 6.6. Особенности электромагнитной обстановки на энергетических и промышленных объектах ..................................................................................................... 200 6.7. Мероприятия по улучшению электромагнитной обстановки ......................................... 210 Глава 7. Защита от влияния электромагнитных излучений и помех ........................................ 214 7.1. Нормирование электромагнитных излучений ................................................................. 214 7.1.1. Электромагнитные излучения промышленной частоты ...................................... 216 7.1.2. Электромагнитные излучения высоких и сверхвысоких частот .......................... 220 7.2. Защита от электромагнитных излучений ......................................................................... 225 7.2.1. Организационные мероприятия по защите от электромагнитных излучений .......................................................................................................................... 226 4

Стр.5

7.2.2. Инженерно-технические мероприятия по защите населения от электромагнитных излучений....................................................................................... 227 7.2.3. Лечебно-профилактические мероприятия ............................................................. 231 7.3 Аппаратура для измерения электромагнитных излучений .............................................. 231 Глава 8. Соответствие молниезащитной системы условиям электромагнитной совместимости .............................................................................................................................. 246 8.1. Концепция молниезащиты ................................................................................................ 246 8.2. Классификация объектов по устройству молниезащиты ................................................ 247 8.3. Способы и средства молниезащиты ................................................................................ 250 8.4. Основные требования и рекомендации при устройстве молниезащиты объектов .................................................................................................................................... 254 8.5. Молниеотводы ................................................................................................................... 258 8.6. Заземляющие устройства зданий и сооружений ............................................................. 262 8.6.1. Общие положения ................................................................................................... 262 8.6.2. Физический процесс стекания тока молнии с заземлителей ............................... 264 8.6.3. Расчетное удельное сопротивление земли ........................................................... 265 8.6.4. Типы и конструкции заземляющих устройств ........................................................ 267 8.6.5. Расчет заземляющих устройств ............................................................................. 269 8.7. Примеры выполнения молниезащиты объектов ............................................................. 276 Глава 9. Соответствие систем безопасности электроустановок условиям электромагнитной совместимости ............................................................................................... 286 9.1. Термины и определения ................................................................................................... 286 9.2. Принципы построения систем безопасности электроустановок .................................... 288 9.3. Общая характеристика защитных мероприятий .............................................................. 289 9.3.1. Защитное заземление ............................................................................................. 289 9.3.1.1. Назначение. Принцип действия ........................................................................... 289 9.3.1.2. Требования к электрическим характеристикам и конструкции заземляющих устройств электроустановок ..................................................................... 290 9.3.2. Зануление ................................................................................................................ 296 9.3.3. Уравнивание потенциалов ...................................................................................... 297 9.3.4. Выравнивание потенциалов ................................................................................... 299 9.3.5. Защитное электрическое разделение сетей ......................................................... 300 9.3.6. Сверхнизкое (малое) напряжение .......................................................................... 301 9.3.7. Изолирование рабочего места, двойная изоляция, контроль изоляции ............ 302 9.4. Устройства защитного отключения как эффективная электрозащитная мера ............. 302 9.4.1. Историческая справка ............................................................................................. 302 9.4.2. Назначение и принцип действия УЗО .................................................................... 304 9.4.3. Классификация УЗО ................................................................................................ 306 9.4.4. Основные технические параметры УЗО ................................................................ 308 9.4.5. Особенности применения УЗО в различных системах электроснабжения ........ 309 9.4.6. Основные принципы проектирования установки УЗО .......................................... 311 9.5. Проблемы пожарной безопасности электроустановок зданий ...................................... 313 9.6. Построение оптимальных систем безопасности электроустановок зданий .................. 315 5

Стр.6

9.6.1. Задача оптимизации систем безопасности электроустановок ............................ 315 9.6.2. Вероятностное моделирование пожаров от электроустановок........................... 315 9.6.3. Вероятностное моделирование электробезопасности ........................................ 320 9.6.4. Формирование вариантов технической реализации систем безопасности электроустановок .............................................................................................................. 325 9.6.5. Оптимизация ПА-систем электрической защиты ................................................. 329 9.6.6. Особенности оптимизации ПАУ-систем электрической защиты ......................... 338 Глава 10. ЭМС и качество электрической энергии .................................................................... 340 10.1. Основные сведения ........................................................................................................ 340 10.2. Основные термины и определения ............................................................................... 342 10.3. Общая характеристика показателей качества электрической энергии ...................... 345 10.4. Показатели и нормы качества электрической энергии ................................................ 346 10.5. Вероятные причины нарушения показателей и способы повышения уровня качества электрической энергии ................................................................................ 355 Глава 11. Социально-экономическая оценка ущерба от опасного влияния источников электромагнитного поля .............................................................................................................. 367 11.1. Техногенные риски и основные принципы обеспечения безопасности жизнедеятельности человека .................................................................................................. 367 11.1.1. Понятия риска и безопасности ............................................................................. 367 11.1.2. Приемлемый риск и его оценка ........................................................................... 369 11.1.3. Структура техногенного риска .............................................................................. 371 11.1.4. Математическая модель риска ............................................................................ 374 11.2. Виды ущербов и их интегральная оценка ..................................................................... 376 11.3. Экономический анализ техногенной безопасности ...................................................... 379 11.4. Концепция стоимости статистической жизни человека ................................................ 384 11.5. Применение теории игр для оценки и прогнозирования электромагнитной обстановки ................................................................................................................................ 387 Послесловие ................................................................................................................................. 392 Библиографический список ......................................................................................................... 393

Стр.7