К воздействию ЭМИ
Электромагнитный импульс (ЭМИ) - поражающий фактор, воздействующий, главным образом, на электро- и радиосистемы. Источником возникновения электромагнитного импульса (ЭМИ) является поток γ-квантов и нейтронов, под воздействием которых в окружающей среде возникают кратковременные электрические и магнитные поля, представляющие собой ЭМИ. По характеру воздействия на окружающую среду ЭМИ совпадает с разрядом молнии. Однако ЭМИ более опасен для электро- и радиоаппаратуры, чем разряд молнии, так как скорость импульса, диапазон частот и амплитуда тока, вызванная ЭМИ, больше, чем у разряда молнии. Возникающие под действием ЭМИ высокие напряжения (50 кВ и более) могут вызвать пробои изоляции элементов аппаратуры, подключенной к воздушным и подземным линиям, перегорание плавких вставок, включенных в линии для защиты от перегрузок, помехи при работе радиоэлектронной аппаратуры. Высокие электрические потенциалы, возникающие на жилах кабелей, в анти фидерных линиях и проводных линиях связи, могут представлять опасность для лиц, обслуживающих аппаратуру. Расстояние от центра (эпицентра) взрыва до воздушных и кабельных линий с наводимыми напряжениями 10 и 50 кВ можно определить по табл. 6.5. Если линии связи и электропитания проходят в пределах зон действия ЭМИ, указанных в табл. 6.5, то возникшие в них напряжения будут распространяться на большие расстояния за пределы зоны действия ЭМИ и могут вызвать повреждения входных цепей аппаратуры. Таким образом, зона распространения ЭМИ может намного превышать зоны распространения других поражающих факторов, хотя на долю ЭМИ приходится только 1% энергии ядерного взрыва. Функционирование многих элементов и объектов железнодорожного транспорта связано с их непрерывным электроснабжением, автоматикой, телевизионным и компьютерным обеспечением, поэтому защита этих элементов ИТК от ЭМИ имеет большое практическое значение. Расчет устойчивости электротехнических систем к воздействию ЭМИ сводится к сравнению наводимых в них напряжений во время взрыва с допустимыми напряжениями на удалении радиуса функционирования Rф, рассчитанного для базового элемента ИТК. Расчету подлежит система питания, управления и разводящая электросеть.
Исходные данные: Вагон метрополитена с металлическим каркасом оборудован электротехнической системой для работы тяговых электродвигателей. Расчетная мощность ядерного боеприпаса q = 300 кт, взрыв наземный. Электропитание двигателей осуществляется от контактной сети по кабелю длиной l = 19 м. Вертикальные ответвления кабеля к электродвигателям составляют 2 м. Допустимые колебания напряжения сети ±15%, коэффициент экранирования кабеля η = 2, рабочее напряжение UP=825 В, напряжение цепей управления UP= 125 В. Решение: 1. По п.1 определяем предельное значение избыточного давления, при превышении которого электровоз получит среднее разрушение, 2. Рассчитываем максимальное значение вертикальной Eв и горизонтальной Eг составляющих напряженности электрического поля при воздействии ЭМИ на расстоянии 3,4 км:
где ЕВ (ЕГ)- вертикальная (горизонтальная) составляющая напряженности электрического поля, В/м; l - длина проводника, м; η - коэффициент экранирования линии 3. Рассчитываем максимальное ожидаемое напряжение наводок в горизонтальных Uг и вертикальных Uв линиях:
4. Определяем допустимое напряжение наводок: 825 +0,15•825 = 948,75 В 5. Сравниваем допустимое напряжения наводок 948,5 В с максимально ожидаемыми напряженностями и делаем вывод, что при воздействии ЭМИ силовая цепь может выйти из строя от вертикальной составляющей электрического поля, равной 4047В. Аналогично проверяются на воздействие ЭМИ цепи управления и разводящая электросеть. Расчёты сведены в таблицу 6.2.
Таблица 6.2. Результаты расчёта электротехнических систем на воздействие ЭМИ
|
= 26 кПа. Такое избыточное давление при наземном взрыве 300 кт следует ожидать на удалении от центра взрыва Rф, равном 3,9 км.
