4 prezentare iemi masa rotunda 2010

INTERFERENŢELE ELECTROMAGNETICE INTENŢIONATE şi

POSIBILE VULNERABILITĂŢI ale INSTALAŢIILOR SISTEMULUI ELECTROENERGETIC

S.Coatu, M. Costea, D.Rucinschi, T.Leonida

Universitatea POLITEHNICA din Bucureşti

Compatibilitatea Electromagnetică în Sistemul Energetic NaţionalMasă Rotundă IRE – Bucureşti, 10 martie 2010

Interferenţa ElectroMagnetică Intenţionată (IEMI):

Degradarea funcţionării sau avarierea sistemelor electrice şi electronice, cu scop teroristsau criminal, prin generare premeditată, intenţionată de energie electromagnetică, în vedereaintroducerii de zgomote sau semnale, în aceste sisteme. [CEI TR 61000-1-5]

Mediu electromagnetic intenţional (IEME – Intentional ElectroMagnetic Environment):

Mediu electromagnetic generat în mod intenţionat pentru producerea de IEMI

•Este o extindere a mediilor electromagnetice de mare putere, produse de trăsnete, impulselectromagnetic nuclear, comutaţii în instalaţii de înaltă tensiune, radare şi staţii de emisie radioapropiate.

• Componenţa IEME – emisii:- câmpuri electromagnetice, de bandă îngustă sau de bandă largă, în domeniul

cca. 200 MHz … cca. 5 GHz;- tensiuni de impuls, injectate în instalaţii de alimentare de joasă tensiune sau în linii de

transmitere a informaţiei;- curenţi de joasă frecvenţă injectaţi în reţeaua de legare la pământ.


SURSE de IEMI – Emisii radiate de bandă îngustă sau moderată.

•Emisii în undă sinusoidală, continuă sau în pulsuri scurte, modulate sau nu în amplitudine•Frecvenţe centrale: cca. 500 MHz … cca. 3 GHz•Lăţimea benzii de frecvenţă: (fh/fl) ≤ 3•Construcţie: generator de microunde şi antenă horn sau ghid de undă;

componente comercializate pe piaţă; construcţie mobilă, amplasată disimulat pe un microbuz/camion.

•Nivel tehnologic: scăzut sau mediu•Mărime caracteristică:

Produsul “Câmp electric îndepărtat (Ef) x distanţa la sursă (r)”.

AZPEr f

0



Caracteristici tipice de surse de IEMI, de bandă îngustă


Intensitatea câmpului electric (Ef , valori de vârf), în funcţie de distanţa (r), faţă de surse

1, 1’ – sursă de nivel scăzut, emisie în pulsuri (1), respectiv continuă (1’);

2 – sursă de nivel mediu.


Concluzii:

Cu surse de nivel tehnologic scăzut, realizabile cu componente comercializate pe piaţă:

-Ef > 100 V/m, la distanţe r < 100 m, în undă continuă

-Ef > 1000 V/m, la distanţe r < 1 km, în pulsuri de undă


SURSE de IEMI – Emisii radiate de bandă largă sau foarte largă

•Emisie în impulsuri cu durate de 0,4 … 4 ns, frecvenţe de repetiţie de 200 … 800 Hz

•Spectre de frecvenţă cuprinse între fl = zeci de MHz şi fh = câţiva GHz;fl/fh = 25 … 100

•Construcţie: sursă de tensiune pulsatorie, înaltă (“pulser”); linie de transmise TEM;antenă reflector (parabolică)

•Nivel tehnologic: înalt

•Disponibilitate pe piaţă: sisteme radiante de tensiuni/puteri mici

Caracteristici tipice de surse de IEMI, de bandă largă



Concluzii:

•O sursă de putere mică (2,5 kV) , mobilă şi de dimensiuni relativ mici poateproduce IEMI doar dacă se găseşte la distanţe mai mici de 20 … 30 m deechipamentul vizat

•O sursă de putere mai mare (9 kV), poate produce IEMI şi la distanţe de peste100 m


SURSE de IEMI – Emisii prin Conducţie electrică sau prin cuplaj magnetic

Surse de impuls.

-Produc impulsuri de tensiune şi de curent, singulare sau repetate, asemănătoare celorfolosite pentru încercări CEM de imunitate (unde de şoc 1,2/50 µs; trenuri de impulsurirapide, tensiuni oscilant - amortizate), cu valori de vârf de pânăla cca. 10 kV-Se pot cupla la instalaţiile electrice de joasă tensiune şi la liniile de comunicaţii, lainterfaţa clădirii ce exteriorul (post de transformare; tablou electric general etc.) sauchiar în interiorul clădirii (tablouri electrice secundare; prize)-Transportabile într-o valiză; alimentate de la o baterie de acumulatori de capacitaterelativ mică-Nivelul tehnologic: scăzut / mediu-Posibilităţi de realizare: din componente comercializate sau prin adaptări ale surselordestinate laboratoarelor de încercări.


Surse de curent sinusoidal, de joasă frecvenţă

-Produc curenţi sinusoidali de joasă frecvenţă (< 1000 Hz), cu intensităţi de ordinulzecilor de amperi, în instalaţiile de legare la priza de pământ, ale clădirilor.

-Asemănătoare aparatelor pentru măsurarea rezistenţelor prizelor de pământ

-Transportabile într-o valiză; alimentate de la o baterie de acumulatoare decapacitate relativ mică

-Nivel tehnologic: scăzut / mediu

-Posibilităţi de realizare: din componente comercializate pe piaţă


CUPLAJE

•Acţiunea directă a câmpului electromagnetic radiat de sursa de IEMI, la porturilecarcasă ale aparatelor dispuse în incinte (clădiri, cabine cu relee etc.)

•Câmpul electromagnetic radiat de sursa de IEMI induce tensiuni şi curenţiperturbatori în cabluri / conductoare / antene. Perturbaţiile induse se transmit laporturile de linie ale aparatelor.

Ilustrare a cuplajelor dintre o sursă de IEMI radiate şi aparatele din clădirea

unei staţii electrice. A1 … A3 – aparate electrice / electronice;

Ei - câmp electric rezultant, în interiorul clădirii.



• Surse de impuls:

- cuplaj printr-un condensator, la conductorul de fază;

- cuplaj galvanic (direct), la conductorul neutru sau la cel de legare la pământ deprotecţie

• Cuplaj prin inducţie, utilizând un transformator de curent de tipul “cleşte”, încazul surselor de curent sinusoidal de joasă frecvenţă.


SUSCEPTIBILITĂŢI ALE ECHIPAMENTELOR ELECTRICE / ELECTRONICE

Echipamente specifice centralelor şi staţiilor electrice (exemple)


Calculatoare personale (PC)

•Emisii radiate, de bandă îngustă


• Tensiuni perturbatoare “injectate” în linii de alimentare sau de semnal


EXPERIMENTE DE LABORATOR

•Tip emisie IEMI: undă de şoc (tensiune în gol 1,2/50 µs; curent de s.c. 8/20 µs)

•Sursă de emisie: generator de unde de şoc, pentru încercări de imunitate, înlaborator (U0 = 250 V … 4 kV)

•Instalaţia investigată: instalaţia electrică de alimentare (prize monofazate şitrifazate) a laboratorului de CEM; faza S, deconectată dela tabloul electric.


Tensiuni perturbatoare în prizele de pe faza “injectată” (R - N).

A: faza R, în gol

B: faza R, încărcată cu o sarcină de 1000 W (rR = 46 Ω)

• Măsurători şi concluzii


Tensiuni perturbatoare în prizele de pe faza “neinjectată” (S - N) şi nealimentată, încărcată

cu o sarcină de 550 W (rs = 88 Ω).

A: faza R, în gol

B: faza R, încărcată cu o sarcină de 1000 W (rR = 46 Ω)


Pe faza “injectată” (R):

- Tensiunea perturbatoare se transmite, practic, fără atenuări şideformări, în toată instalaţia;

- Reducerea valorii de vârf a tensiunii perturbatoare, în funcţie deîncărcarea fazei este relativ redusă.

Pe faza “neinjectată” (S):

- Se induc, prin cuplaj capacitiv şi cuplaj inductiv tensiuni perturbatoarecu valori semnificative

- Tensiuni perturbatoare semnificative se pot induce prin cuplaj


CONCLUZII

Producerea de IEMI în instalaţiile din staţii electrice, centrale electrice şicentrale de conducere este posibilă.

Surse de IEMI, suficient de puternice, mobile şi care pot fi disimulate sepot construi cu componente comercializate liber şi cu cunoştinţe tehnice medii.

Riscul producerii de IEMI poate fi redus substanţial, prin adoptarea demăsuri de reducere a perturbaţiilor produse de surse de IEMI: ecranărielectromagnetice; “filtrări” ale cablurilor, la trecerile prin pereţii incintelor ecranateetc.


“Problema” IEMI rămâne în atenţia:

• IEC SC 77 –C, “High-power transient phenomena”, în ceea ce priveştestandardizarea,

• CIGRE WG C4.206, relativ la evaluarea pericolului producerii de IEMI înstaţiile electrice de înaltă tensiune,

• Multor centre de cercetare şi laboratoare de încercări CEM, din SUA,Germania, Suedia, Franţa ş.a.

4 prezentare iemi masa rotunda 2010

Documents