Стійкість пожежних сповіщувачів до електромагнітних завад

Стійкість пожежних сповіщувачів до електромагнітних завад

Пожежні сповіщувачі — це органи чуття системи пожежної сигналізації (СПС). Через них відбувається отримання та первинний аналіз інформації про стан навколишнього середовища. Саме тому до роботи цих пристроїв висуваються високі вимоги:
якомога раннє виявлення ознак пожежі;
відсутності помилкових спрацьовувань;
гарантована працездатність в будь-яких умовах експлуатації.

Особливо важливим є надійне функціювання СПС на об'єктах зі складними умовами експлуатації, зокрема при наявності електромагнітних завад.

Види електромагнітних завад

Електромагнітна завада — це небажане електромагнітне явище, як-от вплив електричного, магнітного або електромагнітного поля, електричного струму або напруги, яке порушує нормальну роботу пристроїв або призводить до погіршення їхніх технічних характеристик.

Класифікувати електромагнітні завади (ЕМЗ) можна за багатьма ознаками, наприклад:

  • за походженням — природні та штучні, які у свою чергу розділяють на індустріальні або промислові (ел/м випромінювання машин та обладнання, побутових електроприладів тощо) та станційні (випромінювання від радіостанцій, радіолокаторів тощо);
  • за діапазоном частот — низькочастотні, високочастотні;
  • за спектром — вузькосмугові та широкосмугові;
  • в залежності від середовища поширення — індукційні ЕМЗ (створюються зовнішніми електромагнітними полями) та кондуктивні завади (створюються струмами, що течуть через провідники, елементи конструкції, сигнальні підключення та земляний дріт);
  • за часом впливу — короткочасні, тривалі, регулярні, та ін.

В цій статті розглядається вплив промислових завад на роботу елементів систем пожежної сигналізації, зокрема пожежних сповіщувачів.

Індустріальні електромагнітні завади

Індустріальні (промислові) ЕМЗ — це випромінення від електротехнічних, електронних пристроїв, що використовуються в промисловості, наукових дослідженнях, побуті тощо. Дія завад цієї категорії проявляється в більшості випадків у вигляді імпульсних процесів, характеристики яких залежать від типу джерела ЕМЗ.
Індустріальні електромагнітні завади можуть створюватися медичним, науковим та промисловим обладнанням, побутовою апаратурою, лініями електропередавання, генераторами та трансформаторами, електрообладнанням усіх видів транспорту тощо.

Тож всі промислові об'єкти характеризуються високим рівнем електромагнітних завад у навколишньому середовищі. Особливо складним, можна сказати "насиченим", є електромагнітне оточення на об'єктах електроенергетики — електричних станціях та підстанціях.

Завадостійкість пожежних сповіщувачів

Завадостійкість або несприйнятливість до електромагнітних завад — це здатність пристрою чи обладнання функціювати із заданою якістю, тобто без погіршення робочих характеристик, в умовах наявності електромагнітних завад.

Для пристроїв СПС суттєво відчутними є електромагнітні завади, що створюються електропристроями різного призначення, наприклад, зварювальними апаратами, перетворювачами частоти, електроінструментами, електронними баластами люмінесцентних ламп, мікрохвильовими пічками тощо.

Загалом всі електричні та електронні пристрої, як робочі, так і несправні, створюють електромагнітні завади у широкому діапазоні частот. В реальних умовах на об'єктах практично неможливо передбачити, яким буде електромагнітне оточення на місці розташування компонентів системи пожежної сигналізації.
Розробникам елементів СПС необхідно враховувати вплив численних чинників, щоб забезпечити завадостійкість пристроїв.

Небезпечними для роботи пожежних сповіщувачів є складові спектра ЕМЗ, що знаходяться в одній смузі частот з робочими (інформаційними) сигналами. Такі завади проходять через вхідні фільтри пристроїв і можуть оброблятися як корисні сигнали.

Низькочастотні складові спектра ЕМЗ, що не входять у робочий діапазон частот, зазвичай впливають на найближчі до входу елементи схеми пристрою. У цьому випадку є велика імовірність виходу з ладу цих елементів. Високочастотні складові спектра ЕМЗ, що виходять за смугу робочих частот датчиків, мають здатність "обходити" захисні елементи та проникати глибоко в схему завдяки наявності паразитних індуктивних та ємнісних зв'язків. Оскільки обмін даними між внутрішніми компонентами системи часто проводиться без виявлення та корекції помилок, то навіть незначне спотворення інформаційного сигналу може спричинити хибне спрацювання і навіть здатне блокувати роботу всієї системи.

Завадостійкість пожежних сповіщувачів нашої розробки

При розробці перших моделей безадресних димових сповіщувачів наші фахівці наполегливо працювали над підвищенням їхньої завадостійкості.

Успішність застосованих ними схемних рішень була підтверджена сертифікаційними випробуваннями на відповідність ДСТУ 2465 "Сумісність технічних засобів електромагнітна. Стійкість до магнітних полів частоти мережі. Технічні вимоги і методи випробувань" (протокол № 26-20-10). У протоколі випробувань зафіксовано, що наданий зразок димового сповіщувача відповідає вимогам електромагнітної сумісності (5 ступінь жорсткості для тривалого магнітного поля, 4 ступінь жорсткості для короткочасного магнітного поля).

Зараз діє ДСТУ EN 61000-4-8:2017 "Електромагнітна сумісність. Частина 4-8. Методики випробування та вимірювання. Випробування на несприйнятливість до магнітного поля частоти мережі" з ідентичними вимогами. У стандарті визначена напруженість магнітного поля для рівнів випробувань (у ДСТУ 2465 застосовувався термін "ступінь жорсткості") та описані критерії вибору рівнів випробувань. Дана настанова щодо вибору випробувальних рівнів для випробування магнітними полями:

"Клас 4: Типове промислове середовище. ...
Представниками цього навколишнього середовища можуть бути: зони підприємств важкої промисловості та енергетичних установок, а також зали керування високовольтних підстанцій.
Клас 5: Жорстке промислове середовище. ...
Представниками цього навколишнього середовища можуть бути: зони сортувальної станції важких промислових підприємств, електростанції середньої напруги та високовольтні."

Отже, наші пристрої спроможні надійно працювати у складному електромагнітному оточенні промислового середовища та об'єктів електроенергетики.

Досвід роботи над підвищенням завадостійкості безадресних димових сповіщувачів був дуже корисним для розробки нових моделей адресних пожежних сповіщувачів та інших пристроїв СПС. Новітні електронні компоненти та вдосконалені схемні рішення забезпечили оптимальні технічні характеристики, високу стійкість до електромагнітних завад наших сучасних пристроїв та сприяли мінімізації хибних спрацювань димових сповіщувачів.

Пожежні сповіщувачі, розроблені та виготовлені на нашому підприємстві, встановлені на Запорізькій АЕС, об'єктах аеропорту "Бориспіль", зокрема у башті командно-диспетчерського пункту (КДП), де наявні сильні эл/магнітні поля від радарного та навігаційного обладнання, у приміщеннях тягових підстанцій та у підплатформовому просторі кількох станцій Київського метрополітену.

Зменшення впливу ЕМЗ на роботу систем пожежної сигналізації

До задачі підвищення стійкості СПС до впливу електромагнітних завад слід підходити комплексно. Крім забезпечення завадостійкості пристроїв необхідно мати професійно виконане проєктування системи та дотримуватися правил проведення монтажу.

Неправильний вибір схеми підключення сповіщувачів, розводки кабелів, системи заземлення та екранування може звести нанівець переваги надійних пристроїв.
Зменшити вплив ЕМЗ від мереж змінного струму на роботу пожежних сповіщувачів дозволяє дотримання правил прокладання низьковольтних з'єднувальних ліній: лінії шлейфа сигналізації мають прокладатися паралельно кабелям силових мереж на відстані не менше 50 см, а їхній перетин має бути під прямим кутом. Також важливо забезпечити електричну цілісність екранів відрізків кабелів, що приєднані до пристроїв; екрани слід об’єднати на виділеній для цього клемі.

Аналіз проблем, їх розуміння та оптимальне вирішення дозволяють досягти гарних результатів.