Устойчивость пожарных извещателей к электромагнитным помехам

Стійкість пожежних сповіщувачів до електромагнітних завад

Пожарные извещатели – это органы чувств системы пожарной сигнализации (СПС). Через них проходят получение и анализ информации о состоянии окружающей среды. Именно поэтому к работе этих устройств выдвигаются высокие требования:
наиболее раннее выявление признаков пожара;
отсутствие ложных срабатываний;
гарантированная работоспособность в любых условиях эксплуатации.

Особенно важным является надежное функционирование СПС на объектах со сложными условиями эксплуатации, в частности, при наличии электромагнитных помех.

Виды электромагнитных помех

Электромагнитная помеха (ЭМП)— это нежелательное электромагнитное явление, например влияние электрического, магнитного или электромагнитного поля, электрического тока или напряжения, которое нарушает нормальную работу устройств или приводит к ухудшению их технических характеристик.

Классифицировать электромагнитные помехи можно по многим признакам, например:

  • по происхождению — природные и искусственные, которые в свою очередь разделяют на индустриальные или промышленные (э/м излучение машин и оборудования, бытовых электроприборов и т.п.) и станционные (излучение от радиостанций, радиолокаторов и т.п.);
  • по диапазону частот — низкочастотные, высокочастотные;
  • по спектру – узкополосные и широкополосные;
  • в зависимости от среды распространения — индукционные ЭМП (создаются внешними электромагнитными полями) и кондуктивные помехи (создаются токами, текущими через проводники, элементы конструкции и провод заземления);
  • по времени воздействия — кратковременные, длительные, регулярные; и т.д.

В этой статье рассматривается влияние промышленных помех на работу устройств пожарной сигнализации, в частности, пожарных датчиков.

Индустриальные электромагнитные помехи

Индустриальные (промышленные) ЭМП – это излучение от электротехнических, электронных устройств, используемых в промышленности, научных исследованиях, быту и т.д. Действие помех этой категории проявляется в большинстве случаев посредством импульсных процессов, характеристики которых зависят от типа источника помех.

Индустриальные электромагнитные помехи могут создаваться медицинским, научным и промышленным оборудованием, бытовой техникой, линиями электропередачи, генераторами и трансформаторами, электрооборудованием всех видов транспорта.

Все промышленные объекты характеризуются высоким уровнем электромагнитных помех в окружающей среде. Особенно сложной, можно сказать "насыщенной", является электромагнитная обстановка на объектах электроэнергетики — электрических станциях и подстанциях.

Помехоустойчивость пожарных извещателей

Помехоустойчивость или невосприимчивость к электромагнитным помехам — это способность устройства или оборудования функционировать с заданным качеством, то есть без ухудшения рабочих характеристик, в условиях наличия электромагнитных помех.

Для устройств СПС ощутимыми являются электромагнитные помехи, создаваемые электроустройствами различного назначения, например, сварочными аппаратами, преобразователями частоты, электроинструментами, электронными балластами люминесцентных ламп, микроволновыми печками и т.д.
Вообще говоря, все электрические и электронные устройства, как рабочие, так и неисправные, создают электромагнитные помехи в широком диапазоне частот. В реальных условиях на объектах практически невозможно предугадать, какой будет электромагнитная обстановка на месторасположении компонентов системы пожарной сигнализации.

Разработчикам элементов СПС необходимо учитывать влияние многих факторов, чтобы обеспечить помехоустойчивость устройств.
Опасными для работы датчиков пожарной сигнализации являются составляющие спектра ЭМП, находящиеся в одной полосе частот с рабочими (информационными) сигналами. Такие помехи проходят через входные фильтры и могут обрабатываться как полезные сигналы.

Низкочастотные составляющие спектра помех, не входящие в рабочий диапазон частот, обычно влияют на ближайшие ко входу элементы схемы. Выход из строя этих элементов после влияния помехи очень вероятен. Высокочастотные составляющие спектра ЭМП, выходящие за полосу рабочих частот извещателей, обладают способностью обходить защитные элементы и благодаря наличию паразитных индуктивных и емкостных связей действовать на "глубокие" элементы схемы. Поскольку внутренний обмен данными часто производится без использования протоколов с обнаружением и коррекцией ошибок, то даже незначительное искажение информационного сигнала может привести к ложному срабатыванию или даже способно блокировать работу всей системы.

Помехоустойчивость пожарных извещателей нашей разработки

При разработке первых моделей безадресных дымовых извещателей наши специалисты упорно работали над повышением их помехоустойчивости.

Успешность использованных ими схемных решений была подтверждена сертификационными испытаниями на соответствие ДСТУ 2465 "Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к магнитным полям частоты сети. Технические требования и методы испытаний" (протокол № 26-20-10). В протоколе испытаний зафиксировано, что предоставленный образец дымового извещателя отвечает требованиям электромагнитной совместимости (5 степень жесткости для длительного магнитного поля, 4 степень жесткости для кратковременного магнитного поля).

Сейчас в Украине действует ДСТУ EN 61000-4-8:2017 "Электромагнитная совместимость. Часть 4-8. Методики испытаний и измерений. Испытания на невосприимчивость к магнитному полю частоты сети" с идентичными требованиями. В стандарте определена напряженность магнитного поля для уровней испытаний (в ДСТУ 2465 использовался термин "степень жесткости") и описаны критерии выбора уровней испытаний. Дано руководство по выбору испытательных уровней для испытания магнитными полями:

"Класс 4: Типичная промышленная среда. …
Представителями этой окружающей среды могут быть зоны предприятий тяжелой промышленности и энергетических установок, а также залы управления высоковольтных подстанций.
Класс 5: Жесткая промышленная среда. ...
Представителями этой окружающей среды могут быть: зоны сортировочной станции тяжелых промышленных предприятий, электростанции среднего напряжения и высоковольтные."

Таким образом, наши извещатели могут надежно работать в сложной электромагнитной обстановке промышленной среды и объектов электроэнергетики.

Опыт работы по повышению помехоустойчивости безадресных дымовых извещателей был очень полезен для разработки новых моделей адресных пожарных извещателей и других устройств СПС. Новейшие электронные компоненты и усовершенствованные схемные решения обеспечили оптимальные технические характеристики, высокую устойчивость к электромагнитным помехам и способствовали минимизации ложных срабатываний дымовых извещателей.

Пожарные извещатели, разработанные и изготовленные на нашем предприятии, установлены на Запорожской АЭС, объектах аэропорта "Борисполь", в частности в башне командно-диспетчерского пункта (КДП), где присутствуют сильные эл/магнитные поля от радарного и навигационного оборудования, в помещениях тяговых подстанций и в подплатформенном пространстве нескольких станций Киевского метрополитена.

Уменьшение влияния ЭМП на работу систем пожарной сигнализации

К задаче повышения устойчивости СПС к воздействию электромагнитных помех следует подходить комплексно. Кроме обеспечения помехоустойчивости шлейфовых устройств необходимо иметь профессионально выполненное проектирование системы и соблюдать правила проведения монтажа.

Неправильный выбор схемы подключения пожарных датчиков, разводки кабелей, системы заземления и экранирования может свести к нулю преимущества надежных устройств.

Соблюдение правил прокладки низковольтных соединительных линий уменьшает влияние ЭМП от сетей переменного тока на работу пожарных извещателей. Линии питания шлейфа сигнализации должны прокладываться параллельно силовым кабелям на расстоянии не менее 50 см, а их пересечение должно выполняться под прямым углом.
Уменьшить влияние ЭМЗ от сетей переменного тока на работу пожарных извещателей позволяет соблюдение правил прокладки низковольтных соединительных линий: линии шлейфа сигнализации должны прокладываться параллельно кабелям силовых сетей на расстоянии не менее 50 см, а их пересечение должно выполняться под прямым углом. Также важно обеспечить электрическую целостность экранов отрезков кабелей, подсоединенных к устройствам; экраны следует объединить на выделенной для этого клемме.