3. Оценка устойчивости электротехнических системы к воздействию эми

Электромагнитный импульс (ЭМИ) - поражающий фактор, воздействующий, главным образом, на электро- и радиосистемы.

Источником возникновения электромагнитного импульса (ЭМИ) является поток γ-квантов и нейтронов, под воздействием которых в окружающей среде возникают кратковременные электрические и магнитные поля, представляющие собой ЭМИ.

По характеру воздействия на окружающую среду ЭМИ совпадает с разрядом молнии. Однако ЭМИ более опасен для электро- и радиоаппаратуры, чем разряд молнии, так как скорость импульса, диапазон частот и амплитуда тока, вызванная ЭМИ, больше, чем у разряда молнии.

Возникающие под действием ЭМИ высокие напряжения (50 кВ и более) могут вызвать пробои изоляции элементов аппаратуры, подключенной к воздушным и подземным линиям, перегорание плавких вставок, включенных в линии для защиты от перегрузок, помехи при работе радиоэлектронной аппаратуры.

Высокие электрические потенциалы, возникающие на жилах кабелей, в анти фидерных линиях и проводных линиях связи, могут представлять опасность для лиц, обслуживающих аппаратуру.

Расстояние от центра (эпицентра) взрыва до воздушных и кабельных линий с наводимыми напряжениями 10 и 50 кВ можно определить по табл. 6.5.

Если линии связи и электропитания проходят в пределах зон действия ЭМИ, указанных в табл. 6.5, то возникшие в них напряжения будут распространяться на большие расстояния за пределы зоны действия ЭМИ и могут вызвать повреждения входных цепей аппаратуры.

Таким образом, зона распространения ЭМИ может намного превышать зоны распространения других поражающих факторов, хотя на долю ЭМИ приходится только 1% энергии ядерного взрыва.

Функционирование многих элементов и объектов железнодорожного транспорта связано с их непрерывным электроснабжением, автоматикой, телевизионным и компьютерным обеспечением, поэтому защита этих элементов ИТК от ЭМИ имеет большое практическое значение.

Расчет устойчивости электротехнических систем к воздействию ЭМИ сводится к сравнению наводимых в них напряжений во время взрыва с допустимыми напряжениями на удалении радиуса функционирования Rф, рассчитанного для базового элемента ИТК. Расчету подлежит система питания, управления и разводящая электросеть.

Исходные данные:

Вагон метрополитена с металлическим каркасом оборудован электротехнической системой для работы тяговых электродвигателей. Расчетная мощность ядерного боеприпаса q = 300 кт, взрыв наземный. Электропитание двигателей осуществляется от контактной сети по кабелю длиной l = 19 м. Вертикальные ответвления кабеля к электродвигателям составляют 2 м. Допустимые колебания напряжения сети ±15%, коэффициент экранирования кабеля η = 2, рабочее напряжение UP=825 В, напряжение цепей управления UP= 125 В.

Решение:

1. По п.1 определяем предельное значение избыточного давления, при превышении которого электровоз получит среднее разрушение, = 26 кПа. Такое избыточное давление при наземном взрыве 300 кт следует ожидать на удалении от центра взрыва Rф, равном 3,9 км.

2. Рассчитываем максимальное значение вертикальной Eв и горизонтальной Eг составляющих напряженности электрического поля при воздействии ЭМИ на расстоянии 3,4 км:

где ЕВ (ЕГ)- вертикальная (горизонтальная) составляющая напряженности электрического поля, В/м; l - длина проводника, м; η - коэффициент экранирования линии

_{3. Рассчитываем максимальное ожидаемое напряжение наводок в горизонтальных} Uг и вертикальных Uв линиях:

_{4. Определяем допустимое напряжение наводок:}

_{825 +0,15•825 = 948,75 В}

_{5. Сравниваем допустимое напряжения наводок 948,5 В с максимально ожидаемыми напряженностями и делаем вывод, что при воздействии ЭМИ силовая цепь может выйти из строя от вертикальной составляющей электрического поля, равной 4047В.}

_{Аналогично проверяются на воздействие ЭМИ цепи управления и разводящая электросеть. Расчёты сведены в таблицу 6.2.}

Элементы	Допустимые напряжения наводок. Uд, В	Напряжённости электрических полей, В/м		Наводимые напряжения в элементах, В			Результаты расчётов
		Ев	Ег	Uв	Uг
Система питания	948,5	2698	5,39	4047	51,27	Может выйти из строя от вертикальной составляющей
Пульт управления	143,75	2698	5,39	4047	5,39	Может выйти из строя от вертикальной составляющей
Разводящая электросеть	948,5	2698	5,39	2023	8,09	Может выйти из строя от вертикальной составляющей

_{Таблица 6.2. Результаты расчёта электротехнических систем на воздействие ЭМИ}