4 цивільна оборона
Необхідно оцінити стійкість лабораторії фізики твердого тіла довпливу електромагнітного імпульсу (ЕМІ) ядерного вибуху і запропонуватизаходи щодо підвищення стійкості.
4.1 Основні положення
Однією з основних завдань ГО є проведення заходів,спрямованих на підвищення стійкості роботи об'єктів в умовахнадзвичайних ситуацій (НС) мирного і воєнного часу.
Під стійкістю роботи промислового об'єкта розуміють здатністьйого в умовах НС випускати продукцію в запланованих обсязі іноменклатурі, а при отриманні слабких та середніх руйнувань або порушеннізв'язків з кооперації та поставок відновлювати виробництво в мінімальнітерміни.
Під стійкістю роботи об'єктів, що безпосередньо не виробляютьматеріальні цінності, розуміють здатність їх виконувати свої функції вумовах НС.
На стійкість роботи об'єктів народного господарства в НС впливаютьнаступні фактори [15]:
1) надійність захисту робітників та службовців від дії надзвичайних подій;
2) здатність інженерно-технічного комплексу об'єкта протистояти певною мірою ударної хвилі, світлового випромінювання і радіації;
3) захищеність об'єкта від вторинних вражаючих факторів (пожеж, вибухів, затоплень, заражень сильнодіючими отруйними речовинами);
4) надійність системи постачання об'єкта всім необхідним для виробництва продукції (сировиною, паливом, електроенергією, водою і т.п.);
5) стійкість і безперервність управління виробництвом та ГО;
6) підготовленість об'єкта до ведення рятувальних та інших невідкладних робіт та робіт з відновлення порушеного виробництва.
Дослідження стійкості роботи об'єкта народного господарстваполягає у всебічному вивченні умов, які можуть скластися в НС,і у визначенні їх впливу на виробничу діяльність.
Мета дослідження полягає в тому, щоб виявити слабкі місця в роботіоб'єкта в НС та виробити найбільш ефективні рекомендації, спрямованіна підвищення його стійкості. У подальшому ці рекомендації включаються доплан заходів щодо підвищення стійкості роботи об'єкта, який іреалізується.
Дослідження стійкості підприємств проводиться силами інженерно -технічного персоналу із залученням фахівців науково-досліднихта проектних організацій, пов'язаних з даним підприємством. Весь процеспланування і проведення дослідження можна розділити на три етапи [15]:
1. Підготовчий етап.
На першому етапі розробляються керівні документи, визначається склад учасників дослідження та організується їх підготовка.
2. Оцінка стійкості роботи об'єкта в умовах НС.
На другому етапі проводиться безпосередньо дослідження стійкості роботи об'єкта в НС.
3. Розробка заходів, що підвищують стійкість роботи об'єкта.
На третьому етапі підводяться підсумки проведених досліджень. Групи фахівців за результатами досліджень готують доповіді, в яких викладаються висновки і пропозиції з захисту робітників та службовців і підвищенню стійкості оцінюваних елементів виробництва.
На кожному підприємстві, виходячи з його призначення, розміщення іспецифіки виробництва, заходи щодо підвищення стійкості можуть бутирізними.
На утворення ЕМІ витрачається невелика частина ядерної енергії,проте, він здатний викликати потужні імпульси струмів і напруг в проводахі кабелях повітряних і підземних ліній зв'язку, сигналізації, управління,електропередачі, в антенах радіостанцій і т.п.
Вплив ЕМІ може призвести до згорянню чутливих електронних іелектричних елементів, пов'язаних з великими антенами або відкритимипроводами, а також до серйозних порушень в цифрових і контрольнихпристроях, зазвичай без незворотних змін.
Особливістю ЕМІ як вражаючого чинника є його здатністьпоширюватися на десятки і сотні кілометрів в навколишньому середовищі і порізних комунікацій. Тому ЕМІ може вплинути там, деударна хвиля, світлове випромінювання і проникаюча радіація втрачають своєзначення як вражаючі фактори.
При наземних і низьких повітряних вибухах в зоні, радіусом у кількакілометрів від місця вибуху, в лініях зв'язку та електропостачання виникаютьнапруги, які можуть викликати пробою ізоляції проводів і кабелівщодо землі, а також пробою ізоляції елементів апаратури іпристроїв, підключених до повітряних і підземним лініях.
Ступінь пошкодження залежить в основному від амплітуди наведеногоімпульсу напруги або струму та електричної міцності обладнання.
Головне завдання захисних пристроїв від ЕМІ - виключити доступ наведенихструмів до чутливих вузлів і елементів захищається обладнання. Проблемазахисту від ЕМІ ускладнюється тим, що імпульс протікає приблизно в 50 разівшвидше, ніж, наприклад, розряд блискавки, і тому прості газові розрядникив даному випадку є малоефективними.
У кожному конкретному випадку повинні бути знайдені найбільш ефективні іекономічно доцільні методи захисту електронної апаратури і великихрозгалужених електротехнічних систем. Розглянемо основні методи захисту
[15]:
1. Екрани й захисні пристрої.
Металеві екрани відбивають електромагнітні хвилі і гасятьвисокочастотну енергію. Через систему заземлення струм, наведений ЕМІ,стікає в землю, не завдаючи шкоди електронної апаратури, що знаходитьсяусередині металевих шаф або коробів.
2. Захист кабелів.
Сполучні кабелі для захисту прокладають в земляних траншеях підцементним або бетонованим підлогою будівель або укладають в сталеві короби,які заземляють. Ви можете організовувати кабелю і на поверхні поля, закривши їхзаземленими швелерами.
Надійність підвищується, якщо кабель розгалужується і підводиться додекільком шкафам з розділовими трансформаторами. У цьому випадкуізольовані ділянки мережі володіють великим опором ізоляції і малоїємністю проводів відносно землі. Також доцільно застосовувати фільтривід високочастотних перешкод.
3. Захисні розрядники і плавкі запобіжники.
Основні функції захисного розрядника - розімкнути лінію або відвестиенергію для запобігання пошкодження в захищається обладнанні.
Встановлюється на входи і виходи апаратури.
Для захисту апаратури можуть бути рекомендовані плавкі запобіжникиі захисні вхідні пристосування, які являють собою різнірелейні або електронні пристрої, що реагують на перевищення струму абонапруги в ланцюзі.
4. Грозозахисні пристрою.
Забезпечують «стікання» великого розряду в землю без пошкодженняізоляційних елементів ліній.
5. Використання симетричних двопровідних ліній.
6. Захист периферійних пристроїв.
Зазначені способи і засоби захисту повинні впроваджуватися в усі видиелектротехнічної та радіоелектронної апаратури з урахуванням характерувражаючої дії електромагнітних випромінювань ядерного вибуху длязабезпечення надійності роботи підприємств в умовах НС мирного і військовогочасу.
4.2 Вихідні дані
Оцінити стійкість роботи лабораторії фізики твердого тіла довпливу ЕМІ ядерного вибуху за вихідними даними, занесених до таблиці
4.1.
Об'єкт розташовується на відстані R = 5 км від ймовірного ядерноговибуху. Очікувана потужність ядерного боєприпасу q = 1000 кт, вибух наземний.
Елементи системи, схильні до дії ЕМІ:
1. Живлення електродвигунів: напруги 380 В і 6000 В по підземнихнеекранованим кабелях l1 = 75 м. Кабелі мають вертикальне відхилення доелектродвигунів висотою l1 = 1,5 м. Допустимі коливання напруги мережі
(5%, коефіцієнт екранування кабелю (= 2.
2. Система автоматичного управління енергоблоку складається зпристрої введення, ЕОМ, блоку управління виконавчими органами,розводящий мережі управління додатковими агрегатами. Пристрій введення,
ЕОМ, блок управління виконані на мікросхемах, що мають струмопровідніелементи висотою l3 = 0,05 м. Робоча напруга мікросхем 5 В. Живлення відзагальної мережі напруги 220 В через трансформатор. Допустимі коливаннянапруги мережі (5%. розвідні мережа управління має горизонтальну лініюl2 = 50 м і вертикальні відгалуження висотою l2 = 2 м до блоків управління.
Робоча напруга живлення 220В. Допустимі коливання напруги мережі (5%,коефіцієнт екранування розводящий мережі (= 2.
Таблиця 4.1 - Вихідні дані з оцінки впливу ЕМІ на стійкість об'єкта
| Відстань, | Потужність, | Довжина, м | Допуск, |
| Км | кт | l1 | l2 |% |
| 5 | 1000 | 75 | 50 | 5 |
4.3 Дослідження стійкості об'єкта до впливу ЕМІ
1. РОЗРАХУВАТИ ОЧІКУВАНІ НА ОБ'ЄКТІ Максимальне значення ВЕРТИКАЛЬНОЇ
EВ і горизонтальної EГ складової напруги електричного поля [16]:
, В/м, (4.1)
, В/м, (4.2) де R - відстань об'єкту від ймовірного ядерного вибуху; q - очікувана потужність ядерного боєприпасу.
В/м,
В/м.
2. Визначимо максимальні очікувані напруги наведень [16]:а) у системі електроживлення:
, В (4.3)
, В (4.4) де l1 - висота вертикального відхилення кабелю до електродвигунів,
L1 - довжина підземного екранованого кабелю;
(- коефіцієнт екранування кабелю.
В
Вб) у розводящий мережі управління:
, В (4.5)
, В (4.6) де l2 - висота вертикального відгалуження розводящий мережі управління доблокам управління,
L2 - довжина горизонтальної лінії розводящий мережі управління;
(- коефіцієнт екранування кабелю.
В
Вв) у пристрої введення, ЕОМ, блоці управління:
, В (4.7) де l3 - висота струмопровідних елементів;
(- коефіцієнт екранування кабелю.
В
3. Визначимо допустимі максимальні напруги наведень [16]:а) у мережі живлення:
, В (4.8) де U - напруга живлення електродвигунів;
В
Вб) у розводящий мережі управління:
Вв) у пристрої введення, ЕОМ, блоці управління:
В
4. Розрахуємо коефіцієнт безпеки [16]:
, дБ (4.9) де UД - допустима максимальна напруга наведень у пристроївведення, ЕОМ, блоці управління,
UЕ - очікуване максимальна напруга наведень у пристрої введення,
ЕОМ, блоці керування.
дБ
Зведемо отримані дані в таблицю (див. таблицю 4.2).
Таблиця 4.2 - Результати оцінки стійкості об'єкта до впливу ЕМІ
| Елементи | Допустимі | Напруженість | Наводимо |
| системи | напруги | електричних | напруги в |
| | Мережі, В | полів, В/м | струмопровідних |
| | | | Елементах, В |
| | | ЕВ | ЕГ | UB | UГ |
| Електропостачання | 399 | 1831,0 | 3,7 | 1373,3 | 137,3 |
| Електродвигунів | 6300 | 1831,0 | 3,7 | 1373,3 | 137,3 |
| Пристрій введення, ЕОМ, | 5,25 | 1831,0 | 3,7 | 45,8 | - |
| блок управління | | | | | |
| Розвідні мережа управл. | 231 | 1831,0 | 3,7 | 1831,0 | 91,6 |
| Виконає. агрегатами | | | | | |
| Коефіцієнт безпеки К = - 18,81 дБ
