Это вторая статья из цикла статей об испытаниях на электромагнитную совместимость оборудования электростанций, в том числе АЭС. В предыдущей статье "Введение и источники" был дан общий очерк сложившейся ситуации в области испытаний на данный момент. Серия статей предназначена для первой в России попытки изменения нормативной документации и требований по ЭМС для данного типа оборудования и перехода на военные стандарты и методы испытаний.
Как известно, в США, в отличие от нашей страны почти каждому стандарту предшествуют технические отчеты по данной проблеме, так называемые Technical reports, которым также, как и стандартам, присваиваются номера. Они составляются авторитетными комиссиями и специалистами и содержат обширные теоретические и экспериментальные данные по определенному направлению, достаточные для их статистической оценки и обобщения в стандарт. Данная статья содержит результаты измерений электромагнитных помех на атомных станциях США, которые послужили отправной точкой для предъявления к оборудованию электростанций требований по излучаемым помехам, представленных на рисунке, где присутствуют уровни восприимчивости и эмиссии радиопомех.
Впервые систематические измерения для идентификации электромагнитных помех и систематизации испытаний на АЭС были проведены в мае 1992 года. Подобные измерения проводились и до этого, однако, хотя и были полезны для целей стандартизации, не были напрямую связаны с измерением окружающей электромагнитной обстановки.
Измерения тока были проведены на АЭС "Тюрки-Поинт" возле Хомстеда, в Майами-Дейд, штат Флорида, в диапазоне частот от 30Гц до 50МГц на проводниках силовых кабелей переменного и постоянного тока. В записях помехи классифицируют как узкополосные, так и широкополосные свыше 15кГц. Излучаемые помехи измерялись в диапазоне 20-1000 МГц в помещениях распределительных устройств, где также были зафиксированы как узкополосные, так и широкополосные сигналы. Одна запись говорит о помехах от от рации типа MTX-900S.
Данные обследования электромагнитной обстановки АЭС Сион в Иллинойсе в диапазоне от 30Гц до 1ГГц носили следующий характер:
- до 50МГц узкополосные и широкополосные кондуктивные помехи;
- свыше 15 кГц уровни на на 20дБ больше, чем на низких частотах;
- различного рода излучаемые помехи, начиная с 14кГц во многих помещениях вспомогательного электрооборудования;
- зафиксированы уровни постоянного магнитного поля;
-переменное магнитное поле 30Гц - 50кГц;
-излучение от портативных приемопередатчиков.
По поводу портативных приемопередатчиков, в 1983 году комиссия NRC провела ряд исследований и сравнений их излучений и влияния на оборудование коммерческих ядерных электростанций. Данные были опубликованы в NUREG/CR-3270 и состояли в основном из измерений во временной области (импульсов) магнитные поля и токах на кабелях. Такой подход затруднял анализ и сравнение данных, кроме того, испытательное оборудование 1983 года ограничивало качество результатов. Поэтому невозможно напрямую сравнивать данные с Сиона, Тюрки-Поинт и NRC. Однако, по договору NRC с ORNL (национальной лабораторией Оук-Ридж), выводы по общим уровням помех определенных зон размещения оборудования и участков реактора все же были сделаны и обобщены в технические отчеты с рекомендованными уровнями ЭМС и пределами помехоэмиссии. Например, результаты анализа измерений в Сионе легли в основу требований CE01 и CE03 MIL-STD-461C, несмотря на то, что MIL - это обозначение военных стандартов. Здесь можно заметить, какое значение имеют объекты атомной энергетики в США наравне с боевыми образцами военной техники.
Когда требования по эмиссии радиопомех были выработаны, комиссия NRC выражала обеспокоенность по сопоставимости требований помехоэмиссии и помехоустойчивости оборудования, так как на некоторое оборудование и виды помех не были проведены испытания, амплитуды воздействий которых были бы, по крайней мере, на 6 дБ выше определенных требований на эмиссию, как это должно было быть, например, с радиочастотными полями. Наибольшие их напряженности, измеренные на Сионе, составляли порядка 0,158 В/м (104 дБмкВ/м) при испытательном воздействии на то же оборудование 10В/м (140 дБмкВ/м). Так образовывался достаточный запас прочности, значительно выше 6дБ, что давало 30-децибельную меру неопределенности для изменений параметров и ошибок измерений на различных электростанциях. К тому же, необходимо было вносить изменения в устаревшие требования MIL-STD-461D. Указанную зону в 6дБ превышали только преднамеренные изучения портативных приемопередатчиков, которых можно избежать путем административного контроля, организационных мер и проектными решениями.
Было решено провести дополнительные измерения, чтобы более подробно выделить и классифицировать типовые электромагнитные помехи на атомных электростанциях. В предыдущих измерениях отсутствовали, например, переходные процессы, дифференциальные помехи и другие. Новые результаты включали в себя данные, полученные уже от семи атомных станций с различными географическими условиями, конфигурациями установок и принципами реакторов и систем. Эти данные также были учтены в очередной редакции MIL-STD-461C в виде предельных уровней испытаний от всех 7 станций(см. рис. ниже). Соответствие предельным уровням подразумевало устойчивость оборудования к помехам на любом объекте данного типа.
Уровни тока семи различных АЭС, собранные в требования CE01 MIL-STD-461C.
Уровни тока семи различных АЭС, собранные в требования CE03 MIL-STD-461C.
Уровни магнитного поля с семи различных АЭС, собранные в требования RE01.
На следующем рисунке собраны показатели излучаемого электрического поля RE02 от 14 кГц до 1 ГГц для семи АЭС США. Большие всплески на частоте 200МГц и 450МГц обусловлены преднамеренной манипуляцией радиопередатчиками. Рабочая группа по этим исследованиям признала, что необходимость независимого контроля портативных коммуникаций как основного влияющего фактора для этих воздействий и ввела «Минимальные практические ограничения электромагнитных помех», где приводятся рекомендации по управлению портативными приемопередатчиками.
Далее следуют переходные процессы (CE07) для различных комбинированных установок и оборудования, фиксируемые по максимальной пиковой амплитуде помех во временной области на проводах питания как в общем, так и в дифференциальном режиме. Максимальные уровни, как правило, являлись резонансами и функциями от электрических характеристик размещения, длин проводов и учитывались при составлении предела испытаний.
Приведенные графики из зарубежных технических отчетов доказывают, что отечественная ЭМС индустрия, по крайней мере в области атомной энергетике, безнадежно отстала от зарубежной по вине коррупции, бюрократии чиновников и псевдоспециалистов, занимающих ведущие посты в этой области, которые решают только собственные материальные проблемы. Выводом из этого всего являются постоянные проблемы с оборудованием электростанций, в том числе и атомных, которое испытывают на бездумно взятые коммерческие стандарты, да еще и не хотят их выполнять. В данный момент устойчивость оборудования АЭС оставляет желать лучшего, доказательств чего у автора за многолетнюю практику накопилось предостаточно. В России, как всегда, отличный результат только на бумаге. Известная фраза "Кадры решают все" не потеряла своей актуальности и решение проблем нужно искать не в оборудовании, а именно там. Материалы являются интеллектуальной собственностью Emctestlab, использование их в любых технических и нормативных документах без указания авторства и разрешения Emctestlab.ru недопустимо.
Спасибо за внимание, следите за серией статей в новостях ЭМС.