6.5. Оцінка стійкості інженерно-технічногокомплексу об'єктів енергетики до впливуелектромагнітного імпульсу ядерного вибуху

Мета:

Закріплення і розширення теоретичних знань по проведеннюоцінки стійкості об'єктів енергетики до впливу електромагнітно-го імпульсу (ЕМІ) ядерного вибуху.

Набуття навичок розрахунку оцінки стійкості об'єкта енер-гетики до впливу ЕМІ ядерного вибуху.

Завдання на практичне заняття

Виявити найслабші місця і по них оцінити рівень стійкостіоб'єкта енергетики до впливу ЕМІ.

Розробити перелік заходів по підвищенню стійкості об'єктаенергетики до впливу ЕМІ.

Порядок виконання завдання

Ознайомитися з методикою оцінки стійкості інженерно-технічного комплексу об'єктів енергетики до впливу ядерного вибуху.

У відповідності з вивченою методикою зробити розрахунокоцінки стійкості об'єкта енергетики до впливу ЕМІ.

Результати розрахунку представити у вигляді табл. 6.16, ви-сновків та переліку заходів по підвищенню стійкості об'єкта ене-ргетики до впливу ЕМІ ядерного вибуху.

Таблиця 6.16

РЕЗУЛЬТАТИ СТІЙКОСТІ ЕНЕРГОБЛОКУ ГРЕС ДО ВПЛИВУ ЕМІ

Елементи системи

Допустимінапруги, В

Напруженістьелектричних полів,В/м

Наведені напругив струмопровіднихелементах, В

Ев

Ег

 

Ur

Електропостачання елект-родвигунів

4376900

15801580

3,23,2

11901190

155155

Пристрій введення, ЕОМ,блок керування

5,75

1580

3,2

40

Розвідна мережа керуваннявиконавчими агрегатами

253

1580

3,2

1580

76

Примітка: Результати впливу — можливий вихід з ладу від вертикальної складовоїелектричного поля.

Висновки:

Найвразливіші елементи енергоблоку — пристрій введення,ЕОМ, блок керування.

Енергоблок нестійкий до впливу ЕМІ. Коефіцієнт безпекистановить:

Цд

V U в у

K = 20lg

;20lg|54011« 40 дБ.

Пропозиції по підвищенню стійкості енергоблоку:

кабелі живлення електродвигунів на 380 В помістити в ме-талеві труби, на вводах до двигунів встановити розрядники;

розвідну мережу керування і кабелі введення інформації віддатчиків прокласти в стальних заземлених трубах;

пристрій введення, ЕОМ, блок керування розмістити в ме-талевих пасивних екранах з коефіцієнтом безпеки понад 40 дБ;

на вводах ЕОМ, блоку керування встановити швидкодіючівідключаючі електронні пристрої.

Методика оцінки стійкостіінженерно-технічного комплексу об'єктівенергетики до впливу електромагнітногоімпульсу ядерного вибуху

Електромагнітний імпульс як уражаючий фактор здат-ний розповсюджуватися на десятки й сотні кілометрів по лініяхелектропередачі, зв'язку, трубопроводах. Він може впливати наоб'єкти енергетики там, де ударна хвиля, світлове випроміню-вання, проникаюча радіація втрачають своє значення як уражаю-чі фактори.

Особливо піддаються впливу ЕМІ радіоелектронна апаратура,системи автоматичного регулювання, технологічні захисти, ви-конані на напівпровідникових та інтегральних схемах, що пра-цюють на малих струмах і напругах, чутливі до впливу зовнішніхелектричних і магнітних полів. ЕМІ пробиває ізоляцію, випалюєелементи електронних схем, викликає коротке замикання, стираємагнітний запис ЕОМ.

Напруженість електромагнітного поля всередині залізобе-тонних будівель і споруд об'єктів енергетики може бути недо-статня для того, щоб вивести з ладу апаратуру, але такі поляможуть викликати тимчасове порушення роботи автоматичнихелектронних пристроїв, засобів високоякісного зв'язку, ЕОМта ін.

Таким чином, ЕМІ ядерного вибуху ефективно вражає елект-ротехнічні і радіотехнічні пристрої, тому при вирішені завданьпідвищення стійкості роботи об'єктів енергетики у воєнний часнеобхідно правильно оцінити ймовірність пошкодження наявнихелектротехнічних та електронних систем у результаті впливуЕМІ, знайти шляхи і способи боротьби з наслідками такого впли-ву і захисту від проникнення імпульсів електромагнітної енергіїпо внутрішньому ланцюгу апаратури.

Як показник стійкості елементів системи до впливу ЕМІ ядер-ного вибуху приймають коефіцієнт безпеки К, який визначає від-ношення гранично допустимого наведеного струму, або ид, донаведеного ЕМІ (дБ):

K = 20lg.

U е

Окремі елементи системи можуть мати різні значення коефіці-єнтів безпеки, тому стійкість усієї системи визначають по міні-мальному коефіцієнту безпеки елемента, що входить у систему.Це значення коефіцієнта безпеки є межею стійкості системи довпливу ЕМІ ядерного вибуху.

Стійкість системи до ЕМІ оцінюють у такому порядку.

Виявляють очікувану ЕМІ-обстановку, створювану імовір-ним ядерним вибухом.

Розбивають електронну, електричну систему на окреміелементи, виявляють серед них основні, від яких залежить роботавсієї системи об'єкта.

Визначають чутливість апаратури та її елементів до ЕМІ,тобто граничні значення наведених напруг і струмів, при якихробота системи ще не порушується.

Визначають можливі наведені струми і напруги в елемен-тах системи від впливу ЕМІ.

Визначають коефіцієнт безпеки кожного елемента системиі межу стійкості всієї системи об'єкта.

Аналізують та оцінюють результати розрахунків і роблятьвисновки, в яких визначають межу стійкості системи; необхідніінженерно-технічні заходи, які підвищують стійкість вразливихелементів і систем у цілому.

Задовільні результати підвищення стійкості роботи електро-нних систем досягаються екрануванням найвразливіших елемен-тів, яке повинно забезпечувати коефіцієнт безпеки

К > 40 дБ.

Розглянемо приклад оцінки стійкості елементів нескладної систе-ми автоматичного керування енергоблоку потужністю 300 000 кВтдо впливу ЕМІ.

Приклад. Оцінити стійкість роботи енергоблоку ГРЕС довпливу електромагнітного імпульсу (ЕМІ).

Вихідні дані: ГРЕС розташована на відстані R = 5,4 км відймовірного центра вибуху. Очікувана потужність ядерного боє-припасу q = 1000 кг, вибух наземний.

Елементи, що піддаються впливу ЕМІ

Живлення електродвигунів енергоблоку (записані від роз-подільного пристрою власних потреб) напругою 380 і 600 В попідземних неекранованих кабелях завдовжки l1 = 100 м. Кабелімають вертикальне відхилення до електродвигунів заввишки1,5 м. Допустимі коливання напруги мережі ±15%, коефіцієнт ек-ранування кабелів q = 2.

Система автоматичного керування енергоблоку склада-ється з пристроїв: введення, ЕОМ, блоку керування виконав-чими органами, розвідної мережі керування виконавчими агре-гатами.

Пристрій введення, ЕОМ, блок керування виконані на мікро-схемах, які мають тонкопровідні елементи заввишки 0,05 м. Ро-боча напруга мікросхем 5 В. Живлення — від загальної мережінапругою 220 В через трансформатор.

Допустимі коливання напруги ±15%. Розвідна мережа керу-вання має горизонтальну лінію l2 = 50 м і вертикальні відгалу-ження заввишки 2 м до блоків керування. Робоча напруга 220 В.Допустимі коливання напруги ±15%. Коефіцієнт екрануваннярозвідної мережі q = 2.

Розв 'язування:

1. Обчислимо очікувані на ГРЕС максимальні значення верти-кальної Ев і горизонтальної Ег, які становлять напруженості елек-тричного поля:

Ев = 5-103 Hl2Rllg14,5q = 5000 ^ + 2'5,4 ^14,5.1000 = 1580 В/м;в            R3        5,43

Ев = 10 (1 + 2Rlg14,5q = 10(1 + 2 "35,4) lg14,5 -1000 = 3,2 В/м.

в          R3        5,43

Визначимо максимальні очікувані напруги наводок:

в кабелях, які живлять електродвигуни,

U = Ег/ / ц = 1580-1,5 / 2 = 1190 В;U = Ег/ / ц = 3,2-100 / 2 = 155 В;

для розвідної мережі керування

Пв = 1580-2 / 2 = 1580 В;Пг = 3,2-50 / 2 = 76 В;

у пристрої введення, ЕОМ, блоці керування

Пв = 1580-0,05 / 2 = 40 В.

Визначимо допустимі максимальні напруги мережі Пд:

в кабелях живлення електродвигунів

Пд1 = U + U(±15%) = 380 + 380-15/100 = 437 В;Пд2 = 6000 + 6000-15/100 = 6900 В;

у розвідній мережі керування

Пд3 = 220 + 220-15/100 = 253 В;

у пристрої введення, ЕОМ, блоці керування

Пд4 = 5 + 5-15/100 = 5,75 В.Розраховані дані запишемо в табл. 6.16.

            РОЗДІЛ

Ш

ліквідація наслідківнадзвичайних ситуацій