Электромагнитная совместимость и средства защиты : учебное пособие (1700,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

Стр.7

УДК 621.316.174:629.4(075) ББК 32.889.01я7+39.217я7 З18 Рецензенты: Дунаев М. П. – профессор Иркутского государственного технического университета, д-р. техн. наук; Сенько В. В. – доцент кафедры «Автоматизированные электроэнергетические системы» Самарского государственного технического университета, канд. техн. наук Закарюкин, В. П. З18 Электромагнитная совместимость и средства защиты : учебное пособие. / В. П. Закарюкин, М. Л. Дмитриева, А. В. Крюков, под ред. В. П. Закарюкина. – Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2020. – 247 с. ISBN 978-5-4499-1579-5 Пособие содержит основные сведения по электромагнитной совместимости различных электротехнических устройств, включая вопросы опасных и мешающих влияний электрифицированных железных дорог на смежные линии. Описаны нормативы и методы расчета наводимых напряжений, а также способы защиты от опасных и мешающих влияний. Пособие предназначено для студентов дневного и заочного обучения специальностей «Электроснабжение железных дорог», «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте», «Телекоммуникационные системы и сети на железнодорожном транспорте», «Радиотехнические системы на железнодорожном транспорте» при изучении дисциплины «Электромагнитная совместимость и средства защиты». Пособие может быть рекомендовано для специалистов, занимающихся эксплуатацией устройств электроснабжения, сигнализации, связи и телемеханики на железных дорогах. Книга может быть полезной для научных и инженерно-технических работников, занимающихся вопросами проектирования и эксплуатации систем электроснабжения, а также для аспирантов и студентов электроэнергетических специальностей. Ил. 108. Табл. 16. Библиогр. 35 назв. Текст приводится в авторской редакции. УДК 621.316.174:629.4(075) ББК 32.889.01я7+39.217я7 ISBN 978-5-4499-1579-5 © Закарюкин В. П., Дмитриева М. Л., Крюков А. В., текст, 2020 © Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2020

Стр.3

СОДЕРЖАНИЕ ОБЩИЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ............................................................................7 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ..................................................................................................9 ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................................ 10 ЧАСТЬ I. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ........... 14 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ .......................................................................................................... 14 1.1. Термины и определения .............................................................................................. 14 1.2. Электромагнитное поле в проблеме электромагнитной совместимости .................. 15 1.3. Последствия влияний электромагнитных полей ........................................................ 19 1.4. Характеристики помех ................................................................................................ 21 Резюме ................................................................................................................................ 23 Контрольные вопросы ........................................................................................................ 24 2. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВЛИЯНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОМЕХ ............................................................................................................................... 25 2.1. Классификация источников электромагнитных влияний .......................................... 25 2.2. Источники узкополосных помех ................................................................................. 26 2.3. Источники техногенных широкополосных помех ..................................................... 27 2.4. Статическое электричество ......................................................................................... 28 2.5. Коммутационные помехи ............................................................................................ 29 2.6. Разряд молнии как источник помех ............................................................................ 30 2.7. Электромагнитный импульс ядерного взрыва ........................................................... 32 2.8. Классы электромагнитной обстановки ....................................................................... 32 Резюме ................................................................................................................................ 35 Контрольные вопросы ........................................................................................................ 35 3. МЕХАНИЗМЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОМЕХ ......................................................... 37 3.1. Гальваническая связь между электрическими цепями .............................................. 37 3.2. Емкостная связь ........................................................................................................... 40 3.3. Индуктивная связь ....................................................................................................... 41 3.4. Электромагнитное излучение...................................................................................... 42 Резюме ................................................................................................................................ 43 Контрольные вопросы ........................................................................................................ 43 4. МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ПОМЕХ .............................. 44 4.1. Методы испытаний источников помех ....................................................................... 44 4.2. Контроль электромагнитных помех ............................................................................ 45 Резюме ................................................................................................................................ 47 Контрольные вопросы ........................................................................................................ 48 5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ .............................. 49 5.1. Общие методы распознавания вида влияния.............................................................. 49 5.2. Защита от помех с помощью фильтров ...................................................................... 49 5.3. Ограничители напряжений .......................................................................................... 51 5.4. Электромагнитное экранирование .............................................................................. 53 5.5. Электромагнитная совместимость и качество электроэнергии ................................. 56 5.6. Стандартизация в области электромагнитной совместимости .................................. 59 Резюме ................................................................................................................................ 63 Контрольные вопросы ........................................................................................................ 63 ЧАСТЬ II. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВЛИЯНИЕ ТЯГОВОЙ СЕТИ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ................................................................................... 66 3

Стр.4

6. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВЛИЯНИЙ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ........................................................................................................ 66 6.1. Механизмы влияния тяговой сети на смежные линии ............................................... 66 6.2. Влияющие линии и линии, подверженные влиянию ................................................. 69 6.3. Особенности тяговой сети и принятые допущения.................................................... 70 6.4. Простейшая линия и ее параметры ............................................................................. 71 6.5. Модель однопроводной линии при сближении с контактной сетью ......................... 75 Резюме ................................................................................................................................ 77 Контрольные вопросы ........................................................................................................ 77 7. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ВЛИЯНИЕ КОНТАКТНОЙ СЕТИ НА СМЕЖНЫЕ ЛИНИИ .... 78 7.1. Электрическое влияние при разных режимах заземления смежной линии .............. 78 7.2. Определение наводимых напряжений при электрическом влиянии ......................... 79 Резюме ................................................................................................................................ 83 Контрольные вопросы ........................................................................................................ 83 8. МАГНИТНОЕ ВЛИЯНИЕ КОНТАКТНОЙ СЕТИ НА СМЕЖНЫЕ ЛИНИИ ............ 84 8.1. Магнитное влияние при разных режимах заземления смежной линии ..................... 84 8.2. Взаимная индуктивность между контактной сетью и смежным проводом .............. 86 8.3. Механизм экранирования протяженными проводами ............................................... 88 8.4. Экранирующее действие рельсов................................................................................ 90 8.5. Экранирующее действие оболочки кабеля ................................................................. 91 Резюме ................................................................................................................................ 93 Контрольные вопросы ........................................................................................................ 93 9. ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ВЛИЯНИЕ ТЯГОВОЙ СЕТИ .................................................... 94 9.1. Особенности гальванического влияния ...................................................................... 94 9.2. Качественная картина влияния блуждающих токов на подземные сооружения ...... 95 9.3. Гальваническое влияние на опоры контактной сети .................................................. 97 9.4. Мероприятия по защите подземных сооружений от блуждающих токов ................. 99 9.5. Суммирование напряжений разных видов влияния ................................................. 101 Резюме .............................................................................................................................. 103 Контрольные вопросы ...................................................................................................... 103 10. РАСЧЕТЫ ВЛИЯЮЩИХ ТОКОВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПРИ КОРОТКОМ ЗАМЫКАНИИ И ВЫНУЖДЕННОМ РЕЖИМЕ ............................................................ 104 10.1. Общие положения .................................................................................................... 104 10.2. Расчет влияющего тока при коротком замыкании в тяговой сети......................... 105 10.3. Расчет влияющего тока при вынужденном режиме ............................................... 106 Резюме .............................................................................................................................. 108 Контрольные вопросы ...................................................................................................... 109 11. ВЛИЯНИЕ ТЯГОВОЙ СЕТИ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ НА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ .......................................... 110 11.1. Общие проблемы влияния на смежные ЛЭП ......................................................... 110 11.2. Влияние контактной сети на однофазные линии электропередачи ....................... 111 11.3. Влияние контактной сети на трехфазные линии автоблокировки и продольного электроснабжения напряжением 6-10 кВ ............................................... 112 11.4. Особенности влияния тяговой сети переменного тока 2×25 кВ ............................ 116 11.5. Влияние контактной сети на линии ПР и ДПР ....................................................... 118 11.6. Резонансные эффекты в отключенных линиях продольного электроснабжения . 121 11.7. Качество электроэнергии потребителей систем продольного электроснабжения ДПР .................................................................................................... 127 Резюме .............................................................................................................................. 129 Контрольные вопросы ...................................................................................................... 129 12. ВЛИЯНИЕ ТЯГОВОЙ СЕТИ НА РЕЛЬСОВЫЕ ЦЕПИ ........................................... 131 4

Стр.5

12.1. Рельсовые цепи на электрифицированной железной дороге ................................. 131 12.2. Влияние тягового тока на работу рельсовых цепей ............................................... 132 13. НОРМЫ ОПАСНЫХ И МЕШАЮЩИХ ВЛИЯНИЙ................................................ 136 13.1. О нормировании наведенных напряжений и токов ................................................ 136 13.2. Нормы допустимых опасных влияний .................................................................... 136 13.3. Нормы допустимых мешающих влияний ............................................................... 138 Резюме .............................................................................................................................. 139 Контрольные вопросы ...................................................................................................... 140 14. МЕШАЮЩИЕ ВЛИЯНИЯ НА СМЕЖНЫЕ ЛИНИИ .............................................. 141 14.1. Основные положения и допущения для расчета мешающих влияний .................. 141 14.2. Разложение периодических токов и напряжений в ряд Фурье .............................. 142 14.3. Расчет магнитного мешающего влияния ................................................................ 144 14.4. Определение влияющих токов тяговой сети переменного тока ............................ 146 14.5. Спектральный состав тока выпрямительного электровоза .................................... 147 14.6. Определение влияющих токов тяговой сети постоянного тока............................. 149 14.7. Спектральный состав напряжения на входе сглаживающих фильтров тяговых подстанций постоянного тока ............................................................................ 149 Резюме .............................................................................................................................. 153 Контрольные вопросы ...................................................................................................... 153 15. СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ВЛИЯНИЙ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ НА СМЕЖНЫЕ ЛИНИИ ........................................................... 154 15.1. Относ смежных линий связи от электрифицированной железной дороги и применение кабельных линий.......................................................................................... 154 15.2. Применение отсасывающих трансформаторов ...................................................... 155 15.3. Применение демпфирующих контуров .................................................................. 158 15.4. Сглаживающие фильтры тяговых подстанций постоянного тока ......................... 158 15.5. Защита от влияния грозовых разрядов.................................................................... 161 15.6. Низковольтные разрядники для цепей связи .......................................................... 161 15.7. Защита от кратковременного индуктивного влияния контактной сети ................ 163 15.8. Защита кабельных линий от опасного влияния электрифицированной железной дороги редукционными трансформаторами .................................................. 164 15.9. Применение разделительных трансформаторов..................................................... 165 Резюме .............................................................................................................................. 166 Контрольные вопросы ...................................................................................................... 166 Часть III. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ ......................... 168 16.1. Семинар 1. Понятия и законы, определяющие электромагнитную совместимость .................................................................................................................. 168 16.2. Семинар 2. Электрическое поле провода над землей............................................. 170 16.3. Семинар 3. Электрическое поле трехфазной линии ............................................... 172 16.4. Семинар 4. Магнитное поле и его напряженность ................................................ 176 16.5. Семинар 5. Магнитное поле трехфазной линии электропередачи ........................ 177 16.6. Семинар 6. Конденсатор, взаимные емкости проводов ......................................... 179 16.7. Семинар 7. Основные принципы расчетов наведенных напряжений программным комплексом Fazonord................................................................................ 184 16.8. Семинар 8. Характеристика курсового проекта ..................................................... 187 16.9. Семинар 9. Электрическое влияние на смежные линии ........................................ 192 16.10. Семинар 10. Расчеты наведенных напряжений электрического влияния программным комплексом Fazonord................................................................................ 194 16.11. Семинар 11. Контура, индуктивности и взаимные индуктивности ..................... 196 16.12. Семинар 12. Экранирующее действие протяженных проводников ..................... 199 5

Стр.6

16.13. Семинар 13. Магнитное влияние на смежные линии ........................................... 205 16.14. Семинар 14. Расчеты токов контактной сети и суммирование напряжений разных видов влияния ................................................................................. 208 16.15. Семинар 15. Расчеты влияющих токов и наведенных напряжений магнитного влияния программным комплексом Fazonord ............................................ 216 16.16. Семинар 16. Влияние тяговой сети переменного тока на смежные ЛЭП............ 218 16.17. Семинар 17. Гальваническое влияние тяговой сети на смежные устройства ..... 225 16.18. Семинар 18. Гармонический состав тока контактной сети. Разложение периодических токов и напряжений в ряд Фурье ........................................................... 228 16.19. Семинар 19. Вторичные параметры длинных линий ........................................... 230 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................................ 235 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .............................................................................. 239 Основная литература ........................................................................................................ 239 Дополнительная литература............................................................................................. 239 Программное обеспечение и ресурсы Интернет ............................................................. 240 Приложение А .................................................................................................................. 241 Краткий обзор основных электротехнических величин и законов, важных для понимания проблем ЭМС .......................................................................................... 241 6

Стр.7