Устойчивость цифровых устройств РЗА к воздействию электростатических разрядов

2 ноября 2012 в 11:00

Даны предложения по изменению текста
РД 34.35.310-97 в части устойчивости
цифровых устройств к воздействию электростатических разрядов

В ранее опубликованных работах [1] были даны предложения по корректировке нескольких разделов документа [1]. Обратимся теперь к разделу 4.4 «Требования помехозащищенности», начинающемуся так: цифровые устройства релейной защиты «по устойчивости к внешним и внутренним помехам должны соответствовать требованиям ГОСТ 29280-92» [2].

По устойчивости к электромагнитным помехам, цифровые устройства, применяемые на подстанциях, должны также отвечать требованиям стандарта [3].

Если в РД [1] были указаны конкретные точки, на которые следует подавать помехи, то в стандарте [3] введено понятие порта (под которым понимают зажим, соединитель, стык связи и т.п.), представляющего собой границу между цифровым устройством (техническим средством - ТС) и внешней электромагнитной средой (рис. 1), через который все электрические помехи воздействуют на ТС.

В указанных документах приведены требования к нескольким видам помех, но в этой работе остановим внимание только на электростатических разрядах [3].

Как известно [4], заряды статического электричества возникают при разделении сред, до этого плотно соприкасавшихся, причем одна из этих сред должна быть изолятором. Такие заряды появляются при ходьбе по синтетическим коврам, вставании со стульев, соприкосновении с элементами из пластических масс и в других случаях. В стандарте [4] приведены экспериментально полученные значения напряжения, до которого может быть заряжен оператор в зависимости от материала, из которого изготовлена его одежда (рис. 2).

Испытательное воздействие на ТС при проверке устойчивости к электростатическим разрядам характеризуют:

• значением влияющей электромагнитной величины (в нашем случае – напряжением до которого может быть заряжен оператор);
• степенью жесткости испытаний [4].

Для электростанций и подстанций среднего G и высокого H напряжения стандартом [5] установлены такие испытательные уровни электростатических разрядов:

• 6 кВ – для контактного разряда;
• 8 кВ – для воздушного разряда.

В документе [1] установлены такие же уровни воздействий, но без указания на напряжение (среднее или высокое) электростанции или подстанции.

Для таких уровней воздействия оба документа предусматривают одну и ту же степень жесткости испытаний – 3.

В общем случае для испытаний на устойчивость к воздействию электростатических разрядов в действующем стандарте [5] предусмотрено пять степеней жесткости испытаний, причем для степени жесткости Х (открытая степень жесткости) испытательное напряжение должно быть указано в технической документации на конкретное устройство (таблица 1).

Таблица 1 Степени жесткости испытаний по [4]

Стандарт [4] для испытаний на устойчивость к электростатическим разрядам рекомендует выбирать степень жесткости с учётом материала и относительной влажности окружающей среды (таблица 2). 

Таблица 2. Рекомендуемые степени жесткости испытаний в зависимости от материала 

Необходимо обратить особое внимание на то, что для некоторых материалов степень жесткости испытаний не может быть больше 2.

Стандарт [3]предусматривает, что более высокие степени жесткости испытаний (4 или Х) могут применяться для ТС, установленных вне зданий, где возможна высокая вероятность возникновения электростатических разрядов.

Так как данный тип ТС не предназначен для эксплуатации вне зданий, то нет необходимости проводить испытания напряжением, превышающим 8 кВ.

Кроме того, при использовании контактного разряда напряжением 8 кВ можно достичь такого же эффекта, как и при воздействии электростатического разряда напряжением 15 кВ [4].

Необходимо учитывать также, что напряжения 15 кВ и выше обычно возникают только при очень низкой влажности (см. табл. 1).

При любых испытаниях на устойчивость в воздействию помех работу ТС оценивают по качеству его функционирования [5], критерии которого устанавливает изготовитель изделия в технических условиях [7].

Наиболее часто критерии качества функционирования в нормативных документах указывают в виде условных буквенных обозначений (таблица 3) и описанием характера функционирования. Есть стандарты, где эти критерии даны только в описательной форме [3] без использования условных обозначений или с использованием условного обозначения с пояснениями, как это сделано в [1].

Таблица 3 Критерии качества функционирования по [6] 

На основании изложенного предлагается такая редакция документа [1],

регламентирующего требования к устойчивости цифрового РЗА при воздействии электростатических разрядов:

«Цифровые устройства РЗА в соответствии с требованиями

ГОСТ Р 51317.4.2 должны выдерживать воздействие импульса разрядного тока с испытательным напряжением:

• 6 кВ – при контактном разряде;
• 8 кВ – при воздушном разряде.

Степень жесткости испытаний 3 по ГОСТ Р 51317.4.2.

Критерий качества функционирования А по ГОСТ Р 51317.4.14.

Электростатические разряды должны воздействовать на порт корпуса цифрового устройства, причем конкретные точки этого порта указывают в программе и методике испытаний».

Вывод

Предложенные изменения в текст РД [1] позволяют:

• актуализировать основополагающий отраслевой документ;
• исключить ссылки на нормативные документы, не действующие на территории РФ;
• корректно описать технические требования к устойчивости цифровых устройств при воздействии электростатических разрядов.

Литература

1. РД.34.35.310-97 Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем. М.: ОРГРЭС, 1997, 35 с.
2. ГОСТ 29280-92 (МЭК 1000-4-92) Совместимость технических средств электромагнитная. Испытания на помехоустойчивость. Общие положения (не действует на территории РФ)
3. ГОСТ Р 51317.6.5-2006. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электромагнитным помехам технических средств, применяемых на электростанциях и подстанциях. Требования и методы испытаний.
4. Адольф Й. Шваб. Электромагнитная совместимость. М.: Энергоатомиздат, 1998, 480 с.
5. ГОСТ Р 51317.4.2. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытаний.
6. ГОСТ Р 50746-2000. Совместимость технических средств электромагнитная. Технические средства для атомных станций. Требования и методы испытаний.
7. Захаров О.Г. Технические условия на цифровые устройства – конструкторский документ или стандарт организации? // Материал расположен здесь: http://www.energoboard.ru/articles/1591-tehnicheskie-usloviya-na-tsifrovie-ustroystva-konstruktorskiy-dokument-ili-standart-organizatsii.html
8. ГОСТ Р 513317.4.14 - 2000 (МЭК 61000-4-14-99) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к колебаниям напряжения электропитания. Требования и методы испытаний

[1]См.http://olgezaharov.narod.ru/RD.html

[2]Стандарт не действует на территории Российской Федерации

[3]Электростатический разряд – импульсный перенос электростатического заряда между телами с разными электростатическими потенциалами [2].

[4]Условный номер, отражающий интенсивность воздействующей помехи с параметрами, регламентированными в нормативной документации [6].

[5]Качество функционирования - совокупность свойств и параметров, характеризующих работоспособность ТС при воздействии внешних электромагнитных помех [5].