6.5. Оцінка стійкості інженерно-технічного комплексу об'єктів енергетики до впливу електромагнітного імпульсу ядерного вибуху

Мета:

1. Закріплення і розширення теоретичних знань по проведенню оцінки стійкості об'єктів енергетики до впливу електромагнітно­го імпульсу (ЕМІ) ядерного вибуху.

2. Набуття навичок розрахунку оцінки стійкості об'єкта енер­гетики до впливу ЕМІ ядерного вибуху.

Завдання на практичне заняття

1. Виявити найслабші місця і по них оцінити рівень стійкості об'єкта енергетики до впливу ЕМІ.

2. Розробити перелік заходів по підвищенню стійкості об'єкта енергетики 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 розрахунок оцінки стійкості об'єкта енергетики до впливу ЕМІ.

Результати розрахунку представити у вигляді табл. 6.16, ви­сновків та переліку заходів по підвищенню стійкості об'єкта ене­ргетики до впливу ЕМІ ядерного вибуху.

Висновки:

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

1. Енергоблок нестійкий до впливу ЕМІ. Коефіцієнт безпеки

становить:

К = 201§

и _в

201§Г— |« 40 дБ. І 40

Пропозиції по підвищенню стійкості енергоблоку:

• кабелі живлення електродвигунів на 380 В помістити в ме­талеві труби, на вводах до двигунів встановити розрядники;

• розвідну мережу керування і кабелі введення інформації від датчиків прокласти в стальних заземлених трубах;

• пристрій введення, ЕОМ, блок керування розмістити в ме­талевих пасивних екранах з коефіцієнтом безпеки понад 40 дБ;

• на вводах ЕОМ, блоку керування встановити швидкодіючі відключаючі електронні пристрої.

Методика оцінки стійкості інженерно-технічного комплексу об'єктів енергетики до впливу електромагнітного імпульсу ядерного вибуху

Електромагнітний імпульс як уражаючий фактор здат­ний розповсюджуватися на десятки й сотні кілометрів по лініях електропередачі, зв'язку, трубопроводах. Він може впливати на об'єкти енергетики там, де ударна хвиля, світлове випроміню­вання, проникаюча радіація втрачають своє значення як уражаю­чі фактори.

Особливо піддаються впливу ЕМІ радіоелектронна апаратура, системи автоматичного регулювання, технологічні захисти, ви­конані на напівпровідникових та інтегральних схемах, що пра­цюють на малих струмах і напругах, чутливі до впливу зовнішніх електричних і магнітних полів. ЕМІ пробиває ізоляцію, випалює елементи електронних схем, викликає коротке замикання, стирає магнітний запис ЕОМ.

Напруженість електромагнітного поля всередині залізобе­тонних будівель і споруд об'єктів енергетики може бути недо­статня для того, щоб вивести з ладу апаратуру, але такі поля

можуть викликати тимчасове порушення роботи автоматичних електронних пристроїв, засобів високоякісного зв'язку, ЕОМ та ін.

Таким чином, ЕМІ ядерного вибуху ефективно вражає елект­ротехнічні і радіотехнічні пристрої, тому при вирішені завдань підвищення стійкості роботи об'єктів енергетики у воєнний час необхідно правильно оцінити ймовірність пошкодження наявних електротехнічних та електронних систем у результаті впливу ЕМІ, знайти шляхи і способи боротьби з наслідками такого впли­ву і захисту від проникнення імпульсів електромагнітної енергії по внутрішньому ланцюгу апаратури.

Як показник стійкості елементів системи до впливу ЕМІ ядер­ного вибуху приймають коефіцієнт безпеки К, який визначає від­ношення гранично допустимого наведеного струму, або ІТ_д, до наведеного ЕМІ (дБ):

К

:201§

и _е

Окремі елементи системи можуть мати різні значення коефіці­єнтів безпеки, тому стійкість усієї системи визначають по міні­мальному коефіцієнту безпеки елемента, що входить у систему. Це значення коефіцієнта безпеки є межею стійкості системи до впливу ЕМІ ядерного вибуху.

Стійкість системи до ЕМІ оцінюють у такому порядку.

1. Виявляють очікувану ЕМІ-обстановку, створювану імовір­ним ядерним вибухом.

2. Розбивають електронну, електричну систему на окремі елементи, виявляють серед них основні, від яких залежить робота всієї системи об'єкта.

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

4. Визначають можливі наведені струми і напруги в елемен­тах системи від впливу ЕМІ.

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

6. Аналізують та оцінюють результати розрахунків і роблять висновки, в яких визначають межу стійкості системи; необхідні інженерно-технічні заходи, які підвищують стійкість вразливих елементів і систем у цілому.

Задовільні результати підвищення стійкості роботи електро­нних систем досягаються екрануванням найвразливіших елемен­тів, яке повинно забезпечувати коефіцієнт безпеки

К > 40 дБ.

Розглянемо приклад оцінки стійкості елементів нескладної систе­ми автоматичного керування енергоблоку потужністю 300 000 кВт до впливу ЕМІ.

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

Вихідні дані: ГРЕС розташована на відстані К = 5,4 км від ймовірного центра вибуху. Очікувана потужність ядерного боє-припасу д = 1000 кг, вибух наземний.

Елементи, що піддаються впливу ЕМІ

1. Живлення електродвигунів енергоблоку (записані від роз­подільного пристрою власних потреб) напругою 380 і 600 В по підземних неекранованих кабелях завдовжки /₁ = 100 м. Кабелі мають вертикальне відхилення до електродвигунів заввишки 1,5 м. Допустимі коливання напруги мережі ±15%, коефіцієнт ек­ранування кабелів г) = 2.

2. Система автоматичного керування енергоблоку склада­ється з пристроїв: введення, ЕОМ, блоку керування виконав­чими органами, розвідної мережі керування виконавчими агре­гатами.

Пристрій введення, ЕОМ, блок керування виконані на мікро­схемах, які мають тонкопровідні елементи заввишки 0,05 м. Ро­боча напруга мікросхем 5 В. Живлення — від загальної мережі напругою 220 В через трансформатор.

Допустимі коливання напруги ±15%. Розвідна мережа керу­вання має горизонтальну лінію /2 = 50 м і вертикальні відгалу­ження заввишки 2 м до блоків керування. Робоча напруга 220 В. Допустимі коливання напруги ±15%. Коефіцієнт екранування розвідної мережі г = 2.

Розв 'язування:

1. Обчислимо очікувані на ГРЕС максимальні значення верти­кальної Е_в і горизонтальної Е_г, які становлять напруженості елек­тричного поля:

Е_в = 5-10^{3 (}-^{1 + 2К}^ 1§14,5д = 5000 (^{1 + 2} "_з^5,4) 1^14,5-Ю00 = 1580 В/м; ^в К³ 5,4³

Е_в = 10 ^і1 + ^{2 К} 1§14,5д = 10 ^і1 + ² "₃^5,4; 1§14,5 -1000 = 3,2 В/м.

^в К³ 5,4³

2. Визначимо максимальні очікувані напруги наводок:

• в кабелях, які живлять електродвигуни,

Пв = Ег/ / г = 1580-1,5 / 2 = 1190 В; Пг = Ег/ / г = 3,2-100 / 2 = 155 В;

• для розвідної мережі керування

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

• у пристрої введення, ЕОМ, блоці керування

Пв = 1580-0,05 / 2 = 40 В.

3. Визначимо допустимі максимальні напруги мережі П_д:

• в кабелях живлення електродвигунів

Пд1 = П + П(±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

ліквідація наслідків надзвичайних ситуацій