CC BY
34
Варламов Ю.В., Кожевников М.А., Чернецов В.И. ТРЕБОВАНИЯ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ К ОЦЕНКЕ ПКЭ ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Основным документом, нормирующим показатели качества электроэнергии (ПКЭ) в трехфазных сетях, является ГОСТ 13109-97 [1], согласно которому нормируются только несимметрии по напряжению. В то же время в
настоящее время разработаны проекты новых документов, в которых измерению ПКЭ подлежат и несимметрии по току. Например, в указанном проекте приводятся требования к измерительным приборам ПКЭ с учетом указанного обстоятельства (см. табл. 1).
Таблица 1. Измеряемые величины и требования к метрологическим характеристикам средств измерений.
№ п. п. Наименование измеряемых характеристик Един. измер Диапаз измер. Чувстви- тель- ность Предел погрешности Интервал усредн., с
абсолютн. относит.,
1 Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности % 0-25 0.1 ± 0.2 - 3
2 Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности % 0-25 0.1 ± 0.2 - 3
3 Коэффициент несимметрии токов по обратной последовательности % 0-25 0.01 ± 0.2 -- 3
4 Коэффициент несимметрии токов по нулевой последовательности % 0-25 0.01 ± 0.2 - 3
5 Полная, активная и реактивная мощности по обратной последовательности кВА, кВт, кВар ± 104 1.0 - ± 0.5 3
6 Полная, активная и реактивная мощности по нулевой последовательности кВА, кВт, квар ± 104 1.0 - ± 0.5 3
7. Активная, реактивная энергия по обратной последовательности кВт^ч, квар^ч ± 105 1.0 - ± 0.5 -
8 Активная, реактивная энергия по нулевой последовательности кВт^ч, квар^ч ± 105 1.0 - ± 0.5 -
При этом существенно отметить, что проблеме симметрии трехфазных электроэнергетических систем следует уделять внимание не только по такому параметру как действующее значение напряжений, но и по току и по мощностям (активной и реактивной) и по энергии. Следовательно, поставленную проблему необходимо рассматривать в более широком плане с учетом перспективных требований стандартов.
Измерение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в трехфазных электрических сетях переменного тока согласно ГОСТ выполняется следующим образом:
1. Для каждого 1-го наблюдения проводят одновременные измерения действующих значений каждого меж-дуфазного напряжения основной частоты, т.е. Цав(1)/ , /всфу и Цса(1)/ , а также определения действующего
значения напряжения (ДЗН) прямой последовательности основной частоты вычисляемое по формуле
и
(
2
ВС(1), '
и
и
АВ(1)і
ВС (1)і
- и
Л
СА(1)і
и
АВ(1)і
)2 + (
и
ВС(1)і
- и
и
СА (1)і 2
АВ (1)і
12
2. Для каждого 1-го наблюдения осуществляют вычисление действующего значения напряжения обратной по-
следовательности основной частоты
и
по формуле:
2(1)і
3. Вычисляют коэффициенты несимметрии по обратной последовательности К2И в процентах как результат -го наблюдения по формуле:
иъ
к
= 100
2(1)і
и
1(1)і
4. Вычисляют значения коэффициента несимметрии по обратной последовательности Къ
в процентах как
результат усреднения N наблюдений К2и на интервале N
равном 3 с, по формуле
К
2 и
где число наблюдений N должно быть не менее 9.
Дополнительно допускается определять соответствие нормам стандарта по суммарной продолжительности времени выхода измеренных значений данного показателя за нормально и предельно допустимые значения.
При этом качество электрической энергии по коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности считают соответствующим требованиям действующего стандарта, если суммарная продолжитель-
ность времени выхода за нормально допустимые значения составляет не более 5 % от установленного периода времени, т. е. 1 ч 12 мин, а за предельно допустимые значения — 6 % от этого периода времени.
Как следует из приведенных формул, рассмотренный базисный способ сложен в реализации, так как предполагает достаточно сложные вычисления и предусматривает необходимость выполнения одновременных измере-
ний действующих значений междуфазных напряжений ил
и„,
и
АВ(1)/ , иВС(1)/ и и С4(1)1 •
Все иные известные способы измерения коэффициентов несимметрии трехфазных напряжений, по сути, являются аппроксимациями и интерпретациями базисного способа, поскольку определение любой физической величины задается способом ее измерения. Имеющиеся различия между известными способами измерения сводятся либо к вариантам способов реализации тех или иных математических операций в представленных выражениях, либо к вариантам косвенных измерений действующих значений междуфазных напряжений и подстановки результатов прямых измерений параметров, входящих в указанные формулы.
Согласно ГОСТ 13109-97 допустимо применение аппроксимативных способов измерения коэффициентов несимметрии трехфазных сетей. На практике наиболее распространенным являются способ, реализующий так называемый метод симметричных составляющих [2], в который также характеризуется сложными алгоритмами измерений и вычислений. Указанный способ при реализации позволяет упростить только выполнение операций вычисления и повысить точность измерений за счет точного выполнения операций вычисления при реализации последних аппаратными средствами.
Из известных способов измерения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в трехфазных электроэнергетических сетях переменного тока включенных по трехпроводной линии наиболее простым по ГОСТ 13109-97 является способ, согласно которому значения и1(1)/ и ЦД,
У 2(1)/ определяются по аппрок-
симативным формулам:
и
і(і).
и
2(1)/
'3(и
,= 0.62(и,
АВ(1)і + ивС(1)і + исА(1)і) ;
(6(1)/
-и,,
(1)
где
и
«6(1)/
и
нм(ї)/
наибольшее и наименьшее действующие значения из трех междуфазных напряжений ос-
новной частоты в ^м наблюдении.
Согласно стандарту измерение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности Ки проводят в четырехпроводных трехфазных электрических сетях переменного тока следующим образом [1]:
1. Для каждого ^го наблюдения за период времени, равный 24 ч, измеряют одновременно действующие значения трех междуфазных и двух фазных напряжений основной частоты в вольтах, киловольтах.
1-ом наблюдении по формуле
2. Определяют ДЗН нулевой последовательности основной частоты и^^ '/ ' •г:-
и0(1).
где
0Х
и
■и,
СА(1)і
и2 - и2
иВ(1)і иА(1)і .
и
АВ(1)і
и
АВ(1)і
4 и
ВС(ї)і
и
и
АВ(1)і
ВС(1)і
- и
СА(1)і
и
АВ(1)і
-3
ли2 -
4иВ(1)і
и
и
АВ(1)і
В(1)і
и
А(1)і
и
АВ(1)і
3. Вычисляют коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности К, результат і-го наблюдения по формуле
„ -ио,
в процентах как
и
где
и,
0(1)і
1(1)/
ДЗН нулевой последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений в 1-ом
и,
1(1)і
действующее значение междуфазного напряжения прямой последовательности ос-
наблюдении, В, кВ; новной частоты, В, кВ.
4. Вычисляют значение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности Ки в процентах как результат усреднения N наблюдений Км на интервале времени Туэ , равном 3 с, по формуле
К 0 и '<!N 5 К•
2
0 иі.
Число наблюдений N должно быть не менее 9.
При измерении ПКЭ в сетях рассматриваемого типа также допускаются упрощения в соответствующих процедурах измерений и вычислений. Допустимо:
1)
2)
и
определять
и,
0(1)і
методом симметричных составляющих [3]
вычислять
и
0(1)і
0(1),
' 0.62 (и
нб.ф(1)і
при симметрии междуфазных напряжений по приближенной формуле " инм.ф(1)г)
и
нм.ф(1)і
наибольшее и наименьшее из трех ДЗН фазных напряжений основной частоты в 1-ом
наблюдении, В, кВ.
2
2
2
3) применять вместо действующих значений междуфазных и фазных напряжений основной частоты действующие значения соответствующих напряжений с учетом всех гармонических составляющих этих напряжений при коэффициенте искажения синусоидальности кривых напряжений, не превышающем 5 %;
4) вычислять K0Ui по формуле
кШГ1 = loo Uo(1)i
UHOM^
где ^омф — номинальное значение фазного напряжения.
Качество электрической энергии по коэффициенту несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точке общего присоединения считают соответствующим требованиям действующего стандарта, если наибольшее из всех измеренных в течение 2 4 ч значений коэффициентов несимметрии напряжений по нулевой последовательности не превышает предельно допустимого значения, а значение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности, соответствующее вероятности 95 % за установленный период времени, не превышает нормально допустимого значения.
Дополнительно допускается определять соответствие нормам стандарта по суммарной продолжительности времени выхода измеренных значений данного показателя за нормально и предельно допустимые значения.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 1ЗЮ9-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - Минск: Изд-во Межгос-стандарт, 1997. - 30 с.
2. Карташев И.И. Качество электроэнергии в системах электроснабжения. Способы его контроля и обеспечения. - М.: МЭИ, 2QQQ. - 12Q с.
3. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. - М.: Высшая школа, 197B. - 52B с.
