sik i lkt ik sikring av elektroniske installasjoner mot ...arkiv.kote.no/lte2011/foredrag/18_sikring...
TRANSCRIPT
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
‐EMPLandsmøte for Telematikk i Eforsyningen
Sik i l kt i kSik i l kt i k
Drammen 1.‐3.11.11
Sikring av elektroniske Sikring av elektroniske installasjoner mot EMP/EMIinstallasjoner mot EMP/EMI
”Hvilke utfordringer møter man når man skal håndtere og sikre seg mot elektromagnetisk puls ogog sikre seg mot elektromagnetisk puls og interferens (EMP/EMI), og hva kan konsekvensene bli ved å la være?”
Espen C Brantzeg
04.11.2011 1
www.eb‐c.no
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
‐EMPAgendaAgenda
EMI1. Bakteppet2. NVE kravene3. Begreper og definisjoner4. Trusselbildet5. Utfordringer og beskyttelsestiltak6. Konsekvenser ved manglende beskyttelse
04.11.2011 2
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
NVE/BfK
BakteppetBakteppet
NVE/BfK• Forrige utg. av BfK (2002/rev.’08)
trengte fornyelse
• Revidert Veileder og Vedlegg 3 mars’11; skjerpede krav (er blitt“tydligere og mer konkret”) ogtydligere og mer konkret ) ogoppdatert ift. dagens trusselbilde
• NVE aktive med revisjonsrunder
• Ca. 600 kl. 2/3 anlegg
Endringer i fokus/trusselbildetEndringer i fokus/trusselbildet• Elektroniske våpen
• Solstormer
04.11.2011 3
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
NVE NVE kravenekravene ii BeredskapsforskriftenBeredskapsforskriften• Veiledningen (2011)
V dl 3 (2011)
§6‐4 Særlige krav til driftskontrollsystemer
• Vedlegg 3 (2011)
1. EMP‐beskyttelse
1. Kravet til EMP‐beskyttelse gjelder driftssentraler, annen kontrollutrustning og sambandsinstallasjoner som inngår i driftskontrollsystemer i klasse 2 og 3og sambandsinstallasjoner som inngår i driftskontrollsystemer i klasse 2 og 3
2. Data‐, sambands‐ og andre rom med elektronisk utstyr som har betydning for driftskontrollsystemets funksjon skal ha skjerming mot EMP
2 D i k2. Dempningskrav
• kl. 2: 30dB/100kHz‐1GHz (grunnbeskyttelse)
• kl. 3: 30dB/100kHz‐18GHz (tilleggsbeskyttelse)/ ( gg y )
3. Brannkrav: EI 60!
4. NB! Gjør vurdering av evt. EMP‐beskyttelse også av datarom for adm. data.
04.11.2011 4
Slike rom har ofte IT støttesystemer for driftssentralen!!!!
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
AvgrensingerAvgrensinger
Elektroniskell
AvgrensingerAvgrensinger
installasjoner =
Tele‐, data‐ ogdscadautstyr, samt
tilhørende installasjonerfor driftskontrollsystemerfor driftskontrollsystemer
04.11.2011 5
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
Begreper; hva er EMP og EMI (og EMC); Begreper; hva er EMP og EMI (og EMC); begrepsforvirring?....begrepsforvirring?....
LEMP EMP
EMCNEMP
EMI
HPM MEMP
04.11.2011 6
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
Begreper; hva er EMP og EMI (og EMC)?; Begreper; hva er EMP og EMI (og EMC)?; fortsforts
• EMC = elektromagnetisk kompatibilitet Elektronisk utstyrs evne til feilfri sameksistens
• EMI = elektromagnetisk interferens Forstyrrelse og forringelse av utstyrs funksjon pga radiostøy Forstyrrelse og forringelse av utstyrs funksjon pga radiostøy
og støy fra elektriske maskiner, koplingsanlegg etc.
• EMP = elektromagnetisk puls Strålt eller ledningsbundet, kortvarig, høyfrekventStrålt eller ledningsbundet, kortvarig, høyfrekvent
elektromagnetisk puls med høy intensitet; enkeltpulser eller bølger
04.11.2011 7
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
Begreper; hva er EMP og EMI (og EMC); Begreper; hva er EMP og EMI (og EMC); fortsforts
Ulike typer ‐EMP kilder
LEMP (li ht i ) | l tl d i LEMP (lightning emp) | lynutladning
NEMP (nuclear emp) | puls/energi utløst med atomvåpen
RFW/MEMP/HPM (radio frequency weapon/man‐made emp/high power microwave) | radiofrekvente/elektroniske våpenhigh power microwave) | radiofrekvente/elektroniske våpen
GMD (geomagnetic disturbance) | solstormer
04.11.2011 8
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
EMPEMP‐‐pulsenspulsens karakterkarakter
1. Magnetiske felt
2. Elektriske bølger
3. Plane bølger
1. NEMP2. MEMP3 HPM3. HPM4. LEMP5. GMD
04.11.2011 9
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
EMPEMP i | i ii | i i kjkj //EMPEMP‐‐teori |prinsipp teori |prinsipp skjermromskjermrom/ / FaradaysFaradays burbur
Elektromagnetisk støy, felt, pulser (MHz‐GHz)
Vent. bølgefelle
Single Entry
Indusert støy (energi)i k bl / ø (kH MH )
Single EntryEMP‐dør
i kabler/rør (kHz‐MHz)
Følsomt utstyr(data‐ og telekom utstyr) Lednings‐ og luftbåren
støy/pulser
04.11.2011 10
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
Potensielle trusler/støykilder
TrusselbildetTrusselbildet/ y
1. Radiosendere og industrielle høyfrekvensgeneratorer (EMI/RFI)
2. Elektriske og elektroniske systemer (EMI)
3. Atmosfæriske og elektrostatiske utladninger; bl.a lyn (LEMP)
4. Solaktivitet/solstormer (GMD/GIC)
5. Elektroniske våpen (HPM, MEMP, RFW etc.)
6. Atomvåpen (NEMP)
Overføringsmedierf l k k k bl ( f b )• Kraft‐, signal‐ og kommunikasjonskabler (unntatt fiber)
• Ikke elektriske installasjoner som vann‐, kjøle‐, kloakk‐ og gassrør
L ft
04.11.2011 11
• Lufta
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
TruTrusselbildetsselbildet vs. frekvensbåndvs. frekvensbånd
04.11.2011 12
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
HvordanHvordan møtermøter vi vi truslenetruslene??
1. ROS analyse (risiko og sårbarhets analyse) i forkant!y )
2. Etablering av effektive beskyttelsestiltak• Riktig kunnskap og erfaringRiktig kunnskap og erfaring
• Anerkjente metoder og gjennomtenkt planlegging | Jording, skjerming og avledning
• Kreativitet!
V l il d l i• Vel tilpassede løsninger
• Nøyaktig montasje!
• Kontrollmåling!!!!!
04.11.2011 13
• Kontrollmåling!!!!!
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
BeskyttelsemetoderBeskyttelsemetoder | topologi| topologi
Fysiske barrierer
• Fysiske barrierer oppnår avstand til støykilden reduserer el.magn. felt (f lt t k j l d t d )(feltstyrken = omv. proporsjonal med avstanden)
• Riktig plassering av rom og kabling
“Glissen skjerm”
1. Fjell‐ og jordoverdekning 1000
100,00
Tørket fjell1. Fjell og jordoverdekning
2. Bygningskonstruksjoner (stål‐, betong; tak, vegger; armering etc.)
010
1,00
10,00
dB/m
Fjell/betong/jord tørr
Måling fjell
Fuktig jord
3. Utstyrskap
4. Utstyrsrack0,01
0,10
1,E+5 1,E+6 1,E+7 1,E+8 1,E+9 1,E+10
Våt jord
04.11.2011 14
5. Virtuell skjerm FREKVENS, kHz
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
BeskyttelsesmetoderBeskyttelsesmetoder S1S2
S3
1. Plassbygd tynnplateskjerm• Rommet kledd med 0.7mm
S1 S2 S3
Sone 0
Sone1 Sone 2 Sone 3Rommet kledd med 0.7mm stålplater
• Tett nagling/skruing!
• NB! Overganger, plateskjøter!
• EMP‐pakninger
• Gir høy dempningsgrad; 50‐70dB opp til 18GHz
R l tidk d b i• Rel. tidkrevende bygging
04.11.2011 15
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
BeskyttelsesmetoderBeskyttelsesmetoder
2. NettingskjermMi k ll k lli i (5 15 )• Mink‐ eller kyllingnetting (5‐15mm)
• NB! Sammenkopling av netting‐lengder; bendsling/loddinglengder; bendsling/lodding
• Gir vesentlig dårligeredempning enn plateskjerm!
• Ikke egnet over 1GHz!
Anbefaler stålplateskjerm!
04.11.2011 16
B k l dB k l d
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
3. Prefabrikkert rom
BeskyttelsesmetoderBeskyttelsesmetoder
• Prefabrikkerte vegg‐, gulv‐ ogtakelementer
• 1‐2 mm stålplater
• Meget høy dempning; 70‐80dB/18GH80dB/18GHz
• Dyrere enn tynnplateskjermløsningløsning
• Enkel og rask bygging
4. EMP‐skap4. EMP skap• Kostbare
• Rimeligere løsning enn rom ved
04.11.2011 17
g gsmå plassbehov (1‐2 skap)
B k l dB k l d
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
S2BeskyttelsemetoderBeskyttelsemetoder
5. Containerløsning
S1S2
S3
g• Prefabrikkert ferdig rom
• Komplett med Single Entry, dør,
S1 S2 S3
Sone 0
Sone1 Sone 2 Sone 3
ventilasjonskanaler, filtre etc.
• 1‐2 mm stålplater
• Meget høy dempning; 70‐80dB/18GHz
• Kostbar men et alternativ ved• Kostbar, men et alternativ vedmanglende hus/rom
• Redundant løsningg
04.11.2011 18
EMP “EMP “elementerelementer””
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
1. SkjermdørK i k i
EMP EMP elementerelementer
• Knivegg pakning
• Høy dempning; 80‐100dB/20GHz
• EI 60 brannkrav!• EI 60 brannkrav!
2. Single Entry• Rammeverk med moduler• Rammeverk med moduler
• PG‐nipler og “strømpe”
• FibergjennomføringerFibergjennomføringer
04.11.2011 19
EMPEMP ll
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
3. Bølgefeller for ventilasjon,
EMP EMP elementerelementer
g j ,væskerør etc.• Honeycomb
• Rørbend løsninger
4 Filtre4. Filtre• Kraftfiltre
• TelefiltreTelefiltre
5. Vern• Skilletrafoer kraft/tele
• Overspg. vern
04.11.2011 20
JordingJording!!!!
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
Hva er ”jord”?• Skjermavslutning
JordingJording!!!!
• Skjermavslutning
• Signalreferanse og strømretur
• Ekvipotensial og potensialutjevningp g p j g
• Riktig jording er vitalt for effekten av beskyttelsestiltakene!!
H f ?Hvorfor?• Redusere utstrekning av el.magnetiske
felter fra kraftsystemet under feily
• Unngå utilsiktede strømveier og potensialdifferanser
k å b• Redusere korrosjon på bygnings‐konstruksjoner
• Redusere elektromagnetiske felt
04.11.2011 21
g
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
Test Test ogog kontrollmålingerkontrollmålinger
1. Visuell kontroll
2. Kontrollmålinger iht. IEEE Std299™‐2006 av rommetsdempning ved ulike frekv.
3 St d d t d3. Standard metode
4. Repeterbarhet
5. Målinger på erfaringvis utsattepunkter; dører, Single Entry, ventilasjonsrør, plateovergangerj , p g g
6. Skal gjøres på kl. 3 anlegg
7 Anbefales også på kl 2 anlegg
04.11.2011 22
7. Anbefales også på kl. 2 anlegg
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
1 LEMP | l k d
KonsekvenserKonsekvenser vedved manglendemanglende beskyttelsebeskyttelse
1. LEMP | lynskader• Relativt kortvarige pulser med f< ca. 100MHz
• Forstyrrelser og feilfunksjony g j
• Brann/brannskader
2. HPM/RFW | el.våpen (”håndvåpen”)• Kortvarige pulser med høy effekt og svært høye
frekvenser; f<20GHz+;
• Skader og /eller feilfunksjon på elektronikk
• Midlertidig ned‐/utkopling eller varig ødeleggelse
B t kk idd ld k i• Begrenset rekkevidde og arealdekning
• Kun materiell skade / ”non lethal”
• Lett tilgjengelig på nettet (5‐10’$)
04.11.2011 23
KonsekvenserKonsekvenser vedved manglendemanglende beskyttelsebeskyttelse
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
3. NEMP | nukleære våpen• Intens stråling med høyenergi pulser; f<1GHz
KonsekvenserKonsekvenser vedved manglendemanglende beskyttelsebeskyttelse
• Intens stråling med høyenergi pulser; f<1GHz
• Stor rekkevidde og skader på store geografiske områder
• Omfattende og varige skader og ødeleggelse på l k ikk i ( d )elektronikk og styringssystemer (scada, vern etc.)
• Brann og dødelig skade
4 Solstormer (GMD/GIC) L d S W th C t4. Solstormer (GMD/GIC) Lund Space Weather Center
Pulskarakter omtrentlig lik NEMP/E3; f=1GHz+
Kraftig økning i solstormaktivitet varslet 2012‐13
Skader på og/eller nedkopling av:
• Kraftnettet (linjer, eff.brytere, transformatorer etc.)
• Elektronikk for styrings‐ og overvåkningssystemerElektronikk for styrings og overvåkningssystemer (scada, vern, GPS‐systemer etc.)
• Elektronikk og antenneutstyr for tele‐ og radionett
• Permanente eller midlertidige skader og problemer
04.11.2011 24
• Permanente eller midlertidige skader og problemer (timer/dager)
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
OppsummeringOppsummering Trusler; solstormer og mikrobølgevåpen.Trusler; solstormer og mikrobølgevåpen.
Sannsynlighet??
Planlegg beskyttelsesløsning etter ROS‐gg y ganalyse
Velg anerkjente beskyttelsesmetoder; soneinndeling; rom, skap eller hylle
Jording!
Kontrollmålinger og vedlikehold!
Manglende beskyttelse vil sannsynlig gi trøbbel; før eller siden..!
Søk relevant spisskompetanse
04.11.2011 25
De fleste utfordringer kan løses!
Foredrag EMP/EMI | LTE 2011 Drammen
Spørsmål??
www.eb‐c.no
TakkTakk for for oppmerksomhetenoppmerksomheten!!!!
04.11.2011 26