151162 (Электромагнитная совместимость технических средств TN-S)

Введение

Одним из показателей современного общества является насыщенность электрическим, электронным и радиоэлектронным оборудованием. Многочисленные электротехнические и электронные приборы (микроволновые печи, холодильники, устройства для обогрева, пылесосы и так далее) стали принадлежностью повседневного быта. Без этого оборудования практически невозможно представить жизнь современного человека. Для комфортного существования ему просто необходимы радиоприемник, телевизор, телефон и другие средства общения. Радиоэлектронные технологии вошли в структуры управления, навигацию, аэрокосмический комплекс. Мы не можем отказаться от радиосвязи, навигации, систем наведения самолетов, охранных систем и т. д. Однако, с одной стороны, работа технических средств создает в большей или меньшей степени различные электромагнитные помехи. Происходит загрязнение окружающей среды этими помехами. С другой стороны, само радиоэлектронное оборудование чувствительно к различного рода электромагнитным воздействиям. В результате действия таких помех возникают различные нарушения в работе оборудования, приводящие к выходу его из строя, авариям и сбоям. Последствия их могут быть катастрофическими для населения и окружающей среды. Это и породило такую проблему, как электромагнитная совместимость (ЭМС).

Наиболее характерными примерами проявлений проблемы ЭМС могут быть такие явления, как:

• отказы систем контроля и управления АЭС;

• отказы систем контроля и управления на производстве, в том числе и химическом;

• отказы бортовых систем самолетов и аэродромных систем наведения;

• сбои медицинской аппаратуры диагностики и жизнеобеспечения;

• непосредственное влияние на здоровье человека электромагнитных излучений от различного рода радио-электронного оборудования, особенно высокочастотного (сотовых телефонов, компьютеров, радиостанций, СВЧ-печей, ВЧ-установок, линий высоковольтной передачи и т. д.).

Кроме непосредственного влияния на безопасность человека существует также масса явлений, причиняющих значительный материальный ущерб в результате невыполнения требований электромагнитной совместимости (ЭМС):

• сбои линий связи;

• потери информации в компьютерах (особенно ощутимы потери в электронных системах платежей).

Поэтому обеспечение качества продукции по параметрам электромагнитной совместимости непосредственно связано с безопасностью продукции для жизни, здоровья, имущества потребителей и охраной окружающей природной среды.

Основные понятия

электромагнитная совместимость – способность технических средств функционировать удовлетворительно в окружающей электромагнитной обстановке, не создавая недопустимых электромагнитных помех средствам связи и другим техническим средствам в этой обстановке.

техническое средство - любое электротехническое, электронное и радиоэлектронное изделие (компонент, аппарат, система, установка), а также любое изделие, содержащее электрические и (или) электронные компоненты;

радиоэлектронное средство техническое средство, состоящее из одного или нескольких радиопередающих или радиоприемных устройств либо из их комбинации и вспомогательного оборудования, предназначенное для передачи и (или) приема радиосигналов;

высокочастотное устройство – техническое средство, предназначенное для генерирования и использования радиочастотной энергии в промышленных, научных, медицинских, бытовых или других целях, за исключением применения в области электросвязи;

качество функционирования технического средства - совокупность характеристик, определяющих работоспособность технического средства в условиях эксплуатации;

электромагнитная обстановка – совокупность электромагнитных явлений, существующих в данном месте;

электромагнитная помеха – любое электромагнитное явление естественного или искусственного происхождения, которое может ухудшить качество функционирования технического средства;

устойчивость к электромагнитным помехам (помехоустойчивость) – способность технических средств функционировать без ухудшения качества при воздействии на них электромагнитных помех;

стандарт электромагнитной совместимости – национальный стандарт, гармонизированный с международным (европейским) стандартом, устанавливающий требования, относящиеся к ограничению уровней электромагнитных помех, создаваемых техническими средствами, обеспечению устойчивости технических средств к электромагнитным помехам, к ограничению уровней электромагнитных помех в электрических сетях общего назначения (обеспечению качества электрической энергии), а также соответствующие методы испытаний, который обеспечивает возможность оценки соответствия технических средств и электрической энергии в электрических сетях существенным требованиям настоящего Технического регламента;

испытательная лаборатория электромагнитной совместимости - аккредитованная в установленном порядке испытательная лаборатория, осуществляющая испытания технических средств в части уровней создаваемых электромагнитных помех и устойчивости к электромагнитным помехам;

электрическая сеть общего назначения – электрическая сеть энергоснабжающей организации, предназначенная для подачи электрической энергии различным потребителям электрической энергии или техническим средствам;

испытательная лаборатория по качеству электрической энергии - аккредитованная в установленном порядке испытательная лаборатория, осуществляющая испытания электрической энергии в электрических сетях в части уровней электромагнитных помех (показателей качества электрической энергии);

компетентный орган в области электромагнитной совместимости –орган по сертификации продукции или аккредитованная в установленном порядке испытательная лаборатория электромагнитной совместимости, уполномоченные федеральным органом исполнительной власти по техническому регулированию, осуществляющие экспертизу технической документации, подготовленной заявителем, и выдающие технический отчет или экспертное заключение для подтверждения соответствия технического средства существенным требованиям настоящего Технического регламента при отсутствии соответствующих национальных стандартов электромагнитной совместимости;

компонент – техническое средство, предназначенное для применения в составе аппарата, системы или установки, не имеющее прямой функции и/или не предназначенное для конечного использования;

аппарат – техническое средство, имеющее прямую функцию, предназначенное для конечного использования;

система – совокупность аппаратов и компонентов, составляющая единую функциональную единицу, предназначенная для сборки и работы в целях выполнения определенной задачи (задач);

установка – совокупность аппаратов, компонентов и систем, смонтированных и/или установленных (индивидуально) в определенном месте;

изолированная электромагнитная обстановка — совокупность электромагнитных явлений в изолированной области пространства, при нахождении в которой технического средства исключается создание им электромагнитных помех за пределами указанной области, а также исключается влияние внешних электромагнитных помех на указанное техническое средство.

прямая функция – любая функция компонента или аппарата, реализуемая при его конечном использовании в соответствии с инструкцией по эксплуатации. При размещении технического средства на рынке прямая функция должна быть реализуемой без дополнительных подключений и настроек, кроме тех, которые могут быть выполнены любым пользователем;

конечное использование – применение компонента или аппарата конечным пользователем;

уровень электромагнитной помехи – значение величины электромагнитной помехи, измеренное в регламентированных условиях;

средство измерения электромагнитных помех – средство измерения, обеспечивающее измерение параметров электромагнитных помех в регламентированных условиях.

Стандарты

При этом для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) ТС необходимо регламентировать как уровень излучений, так и уровень помехоустойчивости. Осуществляется это пока с помощью государственных стандартов. В настоящее время государственные стандарты, как российские, так и межгосударственные (в рамках СНГ) охватывают в плане нормирования и методов измерений большинство параметров электромагнитной совместимости технических средств. Не все наши стандарты соответствуют международным требованиям. Поэтому Госстандарт России проводит большую работу по их согласованию с международными и европейскими нормативно-техническими документами. Кроме того, в соответствии с ФЗ "О техническом регулировании" должен быть разработан технический регламент "Об электромагнитной совместимости".

Основные требования в области ЭМС изложены в следующих ГОСТах:

ГОСТ 29037-91(2004) - порядок проведения сертификационных испытаний на соответствие требованиям электромагнитной совместимости.

ГОСТ 29205-91(2004) - нормы и методы испытаний индустриальных радиопомех от электротранспорта.

ГОСТ 30372-95 - термины и определения понятий в области электромагнитной совместимости технических средств.

ГОСТ 50012-92(2004) - методы измерения параметров низкочастотного периодического магнитного поля технических средств (ТС) в диапазоне частот 5—10000 Гц.

ГОСТ 50034-92(2004) - нормы на уровни устойчивости двигателей к воздействию помех следующих видов: отклонение напряжения, отклонение частоты, одновременное отклонение напряжения и частоты, несимметрия питающего трехфазного напряжения сети и несинусоидальность, а также методы испытания двигателей на устойчивость к перечисленным помехам.

ГОСТ 50648-94(2004) - устанавливает общую и воспроизводимую базу для оценки качества функционирования ТС, подвергающихся воздействию непрерывного или кратковременного МППЧ, а также рекомендуемые степени жесткости испытаний, требования к испытательному оборудованию, рабочим местам для испытаний и процедуры испытаний.

ГОСТ 50652-94(2004) - стандарт распространяется на технические средства (ТС), применяемые на электрических подстанциях среднего и высокого напряжения, подвергающиеся в условиях эксплуатации воздействию затухающего колебательного магнитного поля (ЗКМП).

ГОСТ 50745-99(2004) - требования к системам бесперебойного питания (СБП) по ограничению помехоэмиссии, обеспечению устойчивости к воздействию внешних электромагнитных помех (далее в тексте - помехи), ослаблению сетевых импульсных помех, проходящих на выход СБП, и соответствующие методы испытаний.

ГОСТ 51097-97(2004) - распространяется на гирлянды изоляторов и линейную арматуру, предназначенные для изоляции и крепления проводов, грозозащитных тросов и ошиновок высоковольтных установок (воздушных линий электропередачи и открытых распределительных устройств подстанций высокого напряжения свыше 1000 В).

ГОСТ 52506-2005 – совместимость технических средств электромагнитная. Лифты, эскалаторы и пассажирские конвейеры. Помехоэмиссия.

Кроме влияния на технические средства, существует и проблема воздействия излучений на организм человека. Многолетние наблюдения медиков и экологов многих стран показали, что подобные излучения могут вызвать опасные заболевания. Поэтому были разработаны нормы предельно допустимых уровней излучений от технических средств с целью уменьшить вредное влияние на пользователей.

В общей сложности действуют более сотни нормативно-технических документов, описывающих требования по ЭМС.

Условные обозначения

Для электроустановок напряжением до 1 кВ приняты следующие обозначения:

система TN - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали источника посредством нулевых защитных проводников;

система TN-С - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении (рис. 1);

система TN-S - система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении (рис. 2);

система TN-C-S - система TN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника питания (рис. 3);

система IT - система, в которой нейтраль источника питания изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющие большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены (рис. 4);

система ТТ - система, в которой нейтраль источника питания глухо заземлена, а открытые проводящие части электроустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источника (рис. 5).

Первая буква - состояние нейтрали источника питания относительно земли:

Т - заземленная нейтраль;

I - изолированная нейтраль.

Вторая-буква - состояние открытых проводящих частей относительно земли:

Т - открытые проводящие части заземлены, независимо от отношения к земле нейтрали источника питания или какой-либо точки питающей сети;

N - открытые проводящие части присоединены к глухозаземленной нейтрали источника питания.

Последующие (после N) буквы - совмещение в одном проводнике или разделение функций нулевого рабочего и нулевого защитного проводников:

S - нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (РЕ) проводники разделены;

С - функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике (PEN-проводник);

N - - нулевой рабочий (нейтральный) проводник;

РЕ - - защитный проводник (заземляющий проводник, нулевой защитный проводник, защитный проводник системы уравнивания потенциалов);

PEN - - совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники.