Реферат: Гражданская оборона: устойчивость лаборатории к воздействию Электромагнитного Импульса(ЭМИ)

4

гражданская оборона

Необходимо оценитьустойчивость лаборатории физики твердого тела к воздействию электромагнитногоимпульса (ЭМИ) ядерного взрыва и предложить мероприятия по повышениюустойчивости.

4.1 Основные положения

Одной из основных задач ГО является проведение мероприятий, направленных наповышение устойчивостиработы объектов в условиях чрезвычайных ситуаций(ЧС) мирного и военного времени.

Под устойчивостью работы промышленного объектапонимают способность его в условиях ЧС выпускать продукцию в запланированныхобъеме и номенклатуре, а при получении слабых и средних разрушений или нарушении связейпо кооперации и поставкам восстанавливать производствов минимальные сроки.

Под устойчивостью работы объектов, непосредственно непроизводящих материальные ценности, понимают способность их выполнять своифункции в условиях ЧС.

На устойчивость работы объектов народного хозяйства вЧС влияют следующие факторы[15]:

1)

надежность защиты рабочих и служащих от воздействиячрезвычайных событий;

2)

способность инженерно-технического комплекса объектапротивостоять в определенной степени ударной волне, световому излучению ирадиации;

3)

защищенность объекта от вторичных поражающих факторов(пожаров, взрывов, затоплений, заражений сильнодействующими ядовитыми веществами);

4)

надежность системы снабжения объекта всем необходимым для производства продукции (сырьем, топливом,электроэнергией, водой и т.п.);

5)

устойчивость и непрерывность управления производствоми ГО;

6)

подготовленность объекта к ведению спасательных идругих неотложных работ и работ по восстановлению нарушенного производства.

Исследование устойчивости работы объекта народного хозяйства заключается во всестороннем изучении условий, которые могут сложиться в ЧС, ив определении их влияния на производственную деятельность.

Цель исследования состоит в том, чтобы выявитьуязвимые места в работе объекта в ЧС и выработать наиболее эффективныерекомендации, направленные на повышение его устойчивости. В дальнейшем эти рекомендации включаются в план мероприятийпо повышению устойчивости работы объекта, который и реализуется.

Исследование устойчивости предприятий проводитсясилами инженерно-технического персонала с привлечением специалистовнаучно-исследовательских и проектных организаций, связанных с даннымпредприятием. Весь процесс планирования и проведения исследования можноразделить на три этапа [15]:

1.

Подготовительный этап.

На первом этапе разрабатываютсяруководящие документы, определяется состав участников исследования иорганизуется их подготовка.

2.

Оценка устойчивости работы объекта в условиях ЧС.

На втором этапе проводится непосредственно исследование устойчивости работы объекта в ЧС.

3.

Разработка мероприятий, повышающих устойчивость работыобъекта.

На третьем этапеподводятся итоги проведенных исследований. Группы специалистов по результатамисследований подготавливают доклады, в которыхизлагаются выводы и предложения по защите рабочих и служащих и повышению устойчивости оцениваемыхэлементов производства.

На каждом предприятии, исходя из его назначения,размещения и специфики производства, мероприятия по повышению устойчивости могут быть различными.

На образование ЭМИ расходуетсянебольшая часть ядерной энергии, однако, он способен вызывать мощные импульсытоков 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 сгораниючувствительных электронных и электрическихэлементов, связанных с большими антеннами или открытыми проводами, а также ксерьезным нарушениям в цифровых и контрольных устройствах, обычно безнеобратимых изменений.

Особенностью ЭМИ как поражающего фактора является егоспособность распространяться на десятки и сотни километров в окружающей среде ипо различным коммуникациям. Поэтому ЭМИ может оказать воздействие там, гдеударная волна, световое излучение и проникающая радиация теряют свое значениекак поражающие факторы.

При наземных и низких воздушных взрывах в зоне,радиусом в несколько километров от места взрыва, влиниях связи и электроснабжения возникают напряжения, которые могут вызватьпробой изоляции проводов и кабелей относительно земли, а также пробой изоляцииэлементов аппаратуры и устройств, подключенных к воздушным и подземным линиям.

Степень повреждения зависит в основном от амплитудынаведенного импульса напряжения или тока и электрической прочности оборудования.

Главная задача защитныхустройств от ЭМИ — исключить доступ наведенныхтоков к чувствительным узлам и элементам защищаемого оборудования. Проблемазащиты от ЭМИ усложняется тем, что импульс протекает примерно в 50 раз быстрее,чем, например, разряд молнии, и поэтому простые газовые разрядники в данномслучае малоэффективны.

В каждом конкретном случаедолжны быть найдены наиболее эффективные и экономически целесообразные методы защиты электронной аппаратуры и крупных разветвленныхэлектротехнических систем. Рассмотрим основныеметоды защиты[15]:

1.

Экраны и защитные устройства.

Металлическиеэкраны отражают электромагнитные волны и гасят высокочастотную энергию. Черезсистему заземления ток, наведенный ЭМИ, стекает в землю, не причиняя вредаэлектронной аппаратуре, находящейся внутри металлических шкафов или коробов.

2.

Защита кабелей.

Соединительныекабели для защиты прокладывают в земляных траншеях под цементным или бетонированнымполом зданий либо заключают в стальные короба, которые заземляют. Можноразмещать кабеля и на поверхности поля, закрыв их заземленными швеллерами.

Надежность повышается, если кабель разветвляется иподводится к нескольким шкафам с разделительными трансформаторами. В этомслучае изолированные участки сети обладают большим сопротивлением изоляции ималой емкостью проводов относительно земли. Также целесообразно применятьфильтры от высокочастотных помех.

3.

Защитные разрядники и плавкие предохранители.

Основные функции защитногоразрядника — разомкнуть линию или отвести энергиюдля предотвращения повреждения в защищаемом оборудовании. Устанавливается навходы и выходы аппаратуры.

Для защиты аппаратуры могут быть рекомендованы плавкиепредохранители и защитные входные приспособления, которые представляют собойразличные релейные или электронные устройства,реагирующие на превышение тока или напряжения в цепи.

4.

Грозозащитные устройства.

Обеспечивают«стекание» большого разряда в землю без повреждения изоляционных элементовлиний.

5.

Использование симметричных двухпроводных линий.

6.

Защита периферийных устройств.

Указанныеспособы и средства защиты должны внедряться во все виды электротехнической ирадиоэлектронной аппаратуры с учетом характера поражающего действияэлектромагнитных излучений ядерного взрыва дляобеспечения надежности работы предприятий в условиях ЧС мирного и военноговремени.

4.2Исходные данные

Оценить устойчивость работы лаборатории физикитвердого тела к воздействию ЭМИ ядерного взрыва по исходным данным, занесеннымв таблицу 4.1.

Объект располагается на расстоянии R = 5 км отвероятного ядерного взрыва. Ожидаемая мощность ядерного боеприпаса q = 1000 кт, взрыв наземный. Элементы системы, подверженныевоздействию ЭМИ:

1. Питание электродвигателей: напряжения 380 В и 6000В по подземным неэкранированным кабелям l1= 75 м. Кабели имеют вертикальное отклонение к электродвигателям высотойl1 = 1,5 м. Допустимые колебания напряжения сети ±

5%, коэффициентэкранирования кабеля h= 2.

2. Система автоматического управления энергоблокасостоит из устройства ввода, ЭВМ, блока управления исполнительными органами,разводящей сети управления дополнительными агрегатами. Устройство ввода, ЭВМ,блок управления выполнены на микросхемах, имеющих токопроводящие элементывысотой l3 = 0,05 м. Рабочее напряжение микросхем 5 В. Питание отобщей сети напряжения 220 В через трансформатор. Допустимые колебаниянапряжения сети ±

5%.Разводящая сеть управления имеет горизонтальную линию l2 = 50 м и вертикальные ответвления высотой l2= 2 м к блокам управления. Рабочее напряжение питания 220В. Допустимыеколебания напряжения сети ±5%,коэффициент экранирования разводящей сети h= 2.

Таблица 4.1 — Исходные данные по оценке воздействия ЭМИ на устойчивостьобъекта

Расстояние,

Мощность,

Длина, м

Допуск,

Км

кт

1000

4.3Исследование устойчивости объекта к воздействию ЭМИ

1.Рассчитаем ожидаемые на объекте максимальные значения вертикальной EВи горизонтальной EГ составляющих напряженности электрического поля [16]:

<img src="/cache/referats/8231/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025"> (4.1)

<img src="/cache/referats/8231/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026"> (4.2)

гдеR — расстояние объекта от вероятного ядерного взрыва;

q— ожидаемая мощность ядерного боеприпаса.

<img src="/cache/referats/8231/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027"> В/м,

<img src="/cache/referats/8231/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028"> В/м.

2.Определим максимальные ожидаемые напряжения наводок [16]:

а) всистеме электропитания:

<img src="/cache/referats/8231/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029"> (4.3)

<img src="/cache/referats/8231/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030"> (4.4)

гдеl1 — высота вертикального отклонения кабеля кэлектродвигателям,

L1— длина подземного экранированного кабеля;

h

— коэффициентэкранирования кабеля.

б) вразводящей сети управления:

<img src="/cache/referats/8231/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> (4.5)

<img src="/cache/referats/8231/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1034"> (4.6)

гдеl2 — высота вертикального ответвления разводящейсети управления к блокам управления,

L2— длина горизонтальной линии разводящей сети управления;

h

— коэффициентэкранирования кабеля.

<img src="/cache/referats/8231/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1036"> В

в) вустройстве ввода, ЭВМ, блоке управления:

<img src="/cache/referats/8231/image026.gif" v:shapes="_x0000_i1037"> (4.7)

гдеl3 — высота токопроводящих элементов;

h

— коэффициентэкранирования кабеля.

<img src="/cache/referats/8231/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1038"> В

3.Определим допустимые максимальные напряжения наводок [16]:

а) в сетипитания:

<img src="/cache/referats/8231/image030.gif" v:shapes="_x0000_i1039"> (4.8)

гдеU — напряжение питания электродвигателей;

б) вразводящей сети управления:

в) вустройстве ввода, ЭВМ, блоке управления:

4.Рассчитаем коэффициент безопасности [16]:

<img src="/cache/referats/8231/image040.gif" v:shapes="_x0000_i1044"> (4.9)

гдеUД — допустимое максимальное напряжение наводок в устройстве ввода,ЭВМ, блоке управления,

UЭ — ожидаемое максимальное напряжение наводок вустройстве ввода, ЭВМ, блоке управления.

Сведемполученные данные в таблицу (см. таблицу 4.2).

Таблица 4.2 — Результаты оценки устойчивости объекта квоздействию ЭМИ

Элементы

системы

Допустимые напряжения сети, В

Напряженность электрических полей, В/м

Наводимые напряжения в токопроводящих элементах, В

ЕВ

ЕГ

UГ

Электроснабжение

Электродвигателей

399

6300

1831,0

3,7

1373,3

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.

4.4 Выводы по результатам исследования

Данныйобъект может оказаться в зоне воздействия ЭМИ наземного ядерного взрыва.Возможен выход из строя элементов объекта от величины вертикальной составляющейэлектрического поля. Наиболее уязвимыми элементами объекта являются: устройствоввода, ЭВМ, блок управления исполнительными агрегатами. Объект не устойчив квоздействию ЭМИ, так как коэффициент безопасности значительно меньшеудовлетворительного значения, составляющего К³

40 дБ.

4.5 Предложения по повышению устойчивости объекта

Дляповышения устойчивости работы объекта к воздействию ЭМИ ядерного взрыванеобходимо провести следующие мероприятия:

1)

кабельпитания двигателей экранировать, поместив в стальные трубы, а на входахдвигателей установить быстродействующие отключающие устройства (разрядники);

2)

разводящуюсеть блока управления исполнительными агрегатами проложить в стальных трубах, апульт управления и блоки управления закрыть заземленными экранами, экранызаземлить;

3)

на входах ивыходах пульта управления и блоков управления установить быстродействующиеотключающие устройства (разрядники, плавкие предохранители).

еще рефераты

Еще работы по гражданской обороне

Реферат по гражданской обороне

Два часа, которые потрясли мир

29 Августа 2013

Реферат по гражданской обороне

Чрезвычайные ситуации мирного времени

29 Августа 2013

Реферат по гражданской обороне

Лазерная безопасность

29 Августа 2013

Реферат по гражданской обороне

Оружие массового поражения

29 Августа 2013