Главной и основополагающей задачей гражданской
обороны является организация и провидение
мероприятий, которые направлены на повышение
устойчивости работы жизненно важных объектов в
условиях чрезвычайных ситуаций, так называемых
ЧС.
Что же понимают под термином устойчивая работа?
Давайте разберем подробней это понятие. Под
устойчивостью работы промышленного объекта
понимают способность его в условиях ЧС выпускать
продукцию в запланированных объеме и
номенклатуре, а при получении слабых и средних
разрушений или нарушении связей по кооперации и
поставкам восстанавливать производство в
минимальные сроки.
Также под устойчивостью работы объектов, которые
непосредственно не производят материальные
ценности принято понимать способность выполнять
свои функции в условиях чрезвычайных ситуаций.
Есть группа факторов, которые влияют на
устойчивость работы объектов народного хозяйства
в условиях ЧС. Вот эти факторы:
1. Инженерно-технический комплекс объекта
должен иметь способность противостоять в
определенной степени ударной волне, световому
излучению и радиации.
2. Объект должен быть подготовлен и хорошо
оснащен для ведения спасательных и других
неотложных работ и работ по восстановлению
нарушенного производства.
3. Должна существовать надежная защита рабочих
и служащих от воздействия чрезвычайных событий.
4. Объект обязан быть защищен от вторичных
поражающих факторов (пожаров, взрывов,
затоплений, заражений ядовитыми
сильнодействующими веществами).
5. Производство должно быть устойчивым и
непрерывно управляется ГО.
6. Должна быть система снабжения объекта всем
необходимым для производства продукции (сырьем,
топливом, электроэнергией, водой и т.п.).
При полном и всестороннем изучении объекта
народного хозяйства выявляется устойчивость
работы во время ЧС, также выявляется их влияние
на производственную деятельность.
При исследовании целью должно являться выявление
уязвимых мест в работе объекта в ЧС. Далее
должны быть выработаны наиболее эффективные
рекомендации, которые были бы направлены на
повышение устойчивости.
Следующим шагом должно стать включение
рекомендации в план мероприятий объекта
народного хозяйства по повышению устойчивости
работы объекта.
Инженерно-технический персонал должен проводить
исследование устойчивости предприятия, также
могут привлекаться специалисты
научно-исследовательских и проектных
организаций, которые обязательно должны быть
связанны с данной организацией.
Все планирование и проведение исследований
обычно состоит из трех этапов:
1. Обязательно подготовительный этап. На этом
этапе должны быть разработаны руководящие
документы. Также должен быть определен состав
участников исследования и организация их
подготовки.
2. Далее проходит оценка устойчивости работы
объекта в условиях ЧС.
3. После проведения первых двух этапов следует
провести разработку мероприятий, которые бы
повысили устойчивость работы объекта.
На каждом предприятии, исходя из его назначения,
размещения и специфики производства, мероприятия
по повышению устойчивости могут быть различными.
На образование ЭМИ расходуется небольшая часть
ядерной энергии, однако, он способен вызывать
мощные импульсы токов и напряжений в проводах и
кабелях воздушных и подземных линий связи,
сигнализации, управления, электропередачи, в
антеннах радиостанций и т. п.
Воздействие ЭМИ может привести к сгоранию
чувствительных электронных и электрических
элементов, связанных с большими антеннами или
открытыми проводами, а также к серьезным
нарушениям в цифровых и контрольных устройствах,
обычно без необратимых изменений.
Особенностью ЭМИ как поражающего фактора
является его способность распространяться на
десятки и сотни километров в окружающей среде и
по различным коммуникациям. Поэтому ЭМИ может
оказать воздействие там, где ударная волна,
световое излучение и проникающая радиация теряют
свое значение как поражающие факторы.
При наземных и низких воздушных взрывах в зоне,
радиусом в несколько километров от места взрыва,
в линиях связи и электроснабжения возникают
напряжения, которые могут вызвать пробой
изоляции проводов и кабелей относительно земли.
А также пробой изоляции элементов аппаратуры и
устройств, подключенных к воздушным и подземным
линиям.
Степень повреждения зависит в основном от
амплитуды наведенного импульса напряжения или
тока и электрической прочности оборудования.
Главная задача защитных устройств от ЭМИ —
исключить доступ наведенных токов к
чувствительным узлам и элементам защищаемого
оборудования. Проблема защиты от ЭМИ усложняется
тем, что импульс протекает примерно в 50 раз
быстрее, чем, например, разряд молнии, и поэтому
простые газовые разрядники в данном случае
малоэффективны.
В каждом конкретном случае должны быть найдены
наиболее эффективные и экономически
целесообразные методы защиты электронной
аппаратуры и крупных разветвленных
электротехнических систем. Рассмотрим основные
методы защиты:
Экраны и защитные устройства
Металлические экраны отражают электромагнитные
волны и гасят высокочастотную энергию. Через
систему заземления ток, наведенный ЭМИ, стекает
в землю, не причиняя вреда электронной
аппаратуре, находящейся внутри металлических
шкафов или коробов.
Защита кабелей
Соединительные кабели для защиты прокладывают в
земляных траншеях под цементным или
бетонированным полом зданий либо заключают в
стальные короба, которые заземляют. Можно
размещать кабеля и на поверхности поля, закрыв
их заземленными швеллерами.
Надежность повышается, если кабель разветвляется
и подводится к нескольким шкафам с
разделительными трансформаторами. В этом случае
изолированные участки сети обладают большим
сопротивлением изоляции и малой емкостью
проводов относительно земли. Также целесообразно
применять фильтры от высокочастотных помех.
Защитные разрядники и плавкие предохранители
Основные функции защитного разрядника —
разомкнуть линию или отвести энергию для
предотвращения повреждения в защищаемом
оборудовании. Устанавливается на входы и выходы
аппаратуры.
Для защиты аппаратуры могут быть рекомендованы
плавкие предохранители и защитные входные
приспособления, которые представляют собой
различные релейные или электронные устройства,
реагирующие на превышение тока или напряжения в
цепи.
Грозозащитные устройства
Обеспечивают “стекание” большого разряда в землю
без повреждения изоляционных элементов линий.
§ Использование симметричных двухпроводных
линий.
§ Защита периферийных устройств.
Указанные способы и средства защиты должны
внедряться во все виды электротехнической и
радиоэлектронной аппаратуры с учетом характера
поражающего действия электромагнитных излучений
ядерного взрыва д ля обеспечения надежности
работы предприятий в условиях ЧС мирного и
военного времени.
Исходные данные
Оценить устойчивость работы лаборатории физики
твердого тела к воздействию ЭМИ ядерного взрыва
по исходным данным, занесенным в таблицу 4.1.
Объект располагается на расстоянии R = 5 км от
вероятного ядерного взрыва. Ожидаемая мощность
ядерного боеприпаса q = 1000 кт, взрыв наземный.
Элементы системы, подверженные воздействию ЭМИ:
1. Питание электродвигателей: напряжения 380 В и
6000 В по подземным неэкранированным кабелям l 1
= 75 м. Кабели имеют вертикальное отклонение к
электродвигателям высотой l 1 = 1,5 м.
Допустимые колебания напряжения сети ± 5%,
коэффициент экранирования кабеля h = 2.
2. Система автоматического управления
энергоблока состоит из устройства ввода, ЭВМ,
блока управления исполнительными органами,
разводящей сети управления дополнительными
агрегатами. Устройство ввода, ЭВМ, блок
управления выполнены на микросхемах, имеющих
токопроводящие элементы высотой l 3 = 0,05 м.
Рабочее напряжение микросхем 5 В. Питание от
общей сети напряжения 220 В через трансформатор.
Допустимые колебания напряжения сети ± 5%.
Разводящая сеть управления имеет горизонтальную
линию l 2 = 50 м и вертикальные ответвления
высотой l 2 = 2 м к блокам управления. Рабочее
напряжение питания 220В. Допустимые колебания
напряжения сети ± 5%, коэффициент экранирования
разводящей сети h = 2.
Таблица — Исходные данные по оценке воздействия
ЭМИ на устойчивость объекта
Расстояние,
Мощность,
Длина, м
Допуск,
Км
кт
l 1
l 2
%
5
1000
75
50
5
Исследование устойчивости объекта к воздействию
ЭМИ
1. Рассчитаем ожидаемые на объекте максимальные
значения вертикальной E В и горизонтальной E Г
составляющих напряженности электрического поля
[16]:
, В/м, (4.1)
, В/м, (4.2)
где R — расстояние объекта от вероятного
ядерного взрыва;
q — ожидаемая мощность ядерного боеприпаса.
В/м,
В/м.
2. Определим максимальные ожидаемые напряжения
наводок [16]:
а) в системе электропитания:
, В (4.3)
, В (4.4)
где l 1 — высота вертикального отклонения кабеля
к электродвигателям,
L 1 — длина подземного экранированного кабеля;
h — коэффициент экранирования кабеля.
В
В
б) в разводящей сети управления:
, В (4.5)
, В (4.6)
где l 2 — высота вертикального ответвления
разводящей сети управления к блокам управления,
L 2 — длина горизонтальной линии разводящей сети
управления;
h — коэффициент экранирования кабеля.
В
В
в) в устройстве ввода, ЭВМ, блоке управления:
, В (4.7)
где l 3 — высота токопроводящих элементов;
h — коэффициент экранирования кабеля.
В
3. Определим допустимые максимальные напряжения
наводок [16]:
а) в сети питания:
, В (4.8)
где U — напряжение питания электродвигателей;
В
В
б) в разводящей сети управления:
В
в) в устройстве ввода, ЭВМ, блоке управления:
В
4. Рассчитаем коэффициент безопасности [16]:
, дБ (4.9)
где U Д — допустимое максимальное напряжение
наводок в устройстве ввода, ЭВМ, блоке
управления,
U Э — ожидаемое максимальное напряжение наводок
в устройстве ввода, ЭВМ, блоке управления.
дБ
Сведем полученные данные в таблицу (см. таблицу
4.2).
Таблица — Результаты оценки устойчивости объекта
к воздействию ЭМИ
Элементы
системы
Допустимые напряжения сети, В
Напряженность электрических полей, В/м
Наводимые напряжения в токопроводящих элементах,
В
Е В
Е Г
U B
U Г
Электроснабжение
Электродвигателей
399
6300
1831,0
1831,0
3,7
3,7
1373,3
1373,3
137,3
137,3
Устройство ввода, ЭВМ, блок управления
5,25
1831,0
3,7
45,8
—
Разводящая сеть управл. исполнит. агрегатами
231
1831,0
3,7
1831,0
91,6
Коэффициент безопасности К = — 18,81 дБ << 40
дБ.
Выводы сделаны после получения результатов
исследований
Конечно, данный объект вполне может попасть в
зону воздействия ЭМИ, при атаке наземным ядерным
оружием.
С большой вероятностью можно сказать, что из
строя будут выведены некоторые элементы объекта
от величины вертикальной составляющей
электрического поля.
Самыми не защищенными и уязвимыми частями
объекта являются такие части как устройство
ввода, ЭВМ и блок управления исполнительными
агрегатами.
При исследовании были получены данные, что
объект не устойчив к воздействию ЭМИ, так как
коэффициент безопасности значительно меньше
удовлетворительного значения, составляющего К ³
40 дБ.
Мероприятия, направленные на повышение
устойчивости объекта
Для того, что бы устойчивость работы объекта
была на должном уровне, ее следует повышать.
Для этого следует произвести экранирование
кабеля питания двигателей, поместив в стальные
трубы. На водные двигатели установить
быстродействующие отключающие устройства
(разрядники). Установить быстродействующие
отключающие устройства (разрядники, плавкие
предохранители) на входах и выходах пульта
управления и блоков управления. Также следует
разводящую сеть блока управления исполнительными
агрегатами проложить в стальных трубах. Пульт
управления и блоки управления закрыть
заземленными экранами, при этом экраны
обязательно заземлить.
|