Измерение напряжения в системах электроснабжения

Измерение качества электрической энергии

1. Измерение качества электрической энергии
2. Государственные стандарты
3. Принцип работы анализатора качества электроэнергии
4. Кто проводит исследования?
5. Цели проверки
6. Классификация проверок
7. Многофункциональные измерительные приборы
8. Показатели частоты
9. Медленные отклонения в напряжении
10. Колебания в напряжении сети
11. Быстрые одиночные отклонения напряжения
12. Несинусоидальность
13. Коэффициент несимметрии

Измерение качества электрической энергии

Измерение качества электрической энергии осуществляется с помощью специальных устройств и приборов. Во время исследования фиксируется значения трансформаторов, вторичных токов и напряжения сети. Существуют различные виды анализаторов электроэнергии. В процессе проверки выявляются параметры энергосистемы, которые анализируются на соответствие ГОСТам и нормативной документацией.

Государственные стандарты

ГОСТ определяет ряд показателей качества электрической энергии:

• отклонения частоты;
• провалы напряжения и колебания;
• напряжение импульсивное;
• несимметричность внутри трехфазных систем;
• несинусоидальность кривой.

Отклонения от установленных значений указывает на проблемы в работе оборудования. В таких ситуациях наблюдается снижение мощности и надежности оборудования, повышение расхода энергии и нерациональности использования ресурсов.

Принцип работы анализатора качества электроэнергии

Прибор выполняет функцию проверки величин и уровень соответствия требованиям. Принцип его работы основан на измерителе электрических величин. Аппарат фиксирует значения тока и напряжения за короткие интервалы времени.

Современные технологии позволяют получить исчерпывающую информацию о работе системы:

• постоянное отклонение напряжения;
• пиковые нагрузки и токи;
• природа переходных процессов в сети;
• фиксация времени с наибольшими потреблениями электрической энергии;
• искажения кривых тока;
• падения и провалы.

Анализаторы выпускаются в мобильной и стационарной форме. Они могут использоваться систематически или эпизодически, в зависимости от поставленной цели. Комплексная проверка корректности работы оборудования – это залог длительной и эффективной работы техники на предприятии. Своевременное выявление неполадок позволяет устранить неисправность до возникновения серьезных проблем.

Контроль за работой техники осуществляется с целью выявления дефектов в электрической сети и их устранения. Для выполнения задания требуется подсоединить анализатор к системе. Места контроля – это точки подключения к потребительской сети. При работе с простыми системами допускается подсоединение в местах, расположенных максимально близко к этим точкам.

Полученная информация обрабатывается с помощью математических алгоритмов. Это позволяет достигнуть ряда целей:

• рассчитать параметры работы;
• проанализировать качество электроэнергии;
• установить количество энергии.

Показатели измеряются на определенном отрезке времени. Низкое напряжение – это самая частая причина плохого качества энергии. Это значение анализируется дважды в год. Другие нормы определяются один раз в 12 месяцев.

Кто проводит исследования?

Право проводить измерения имеют лаборатории с аттестатами Ростехнадзор. В службах квалифицированные работники, использующие сертифицированное оборудование. Точность результатов гарантируется высоким качеством используемой измерительной техники.

Оборудование проходит многочисленные проверки, перед началом эксплуатации. Класс точности, определяется соответствующими специалистами и технологами.

Цели проверки

Полученные результаты позволяют добиться соблюдения заданных в договоре поставщика параметров. Анализ обеспечивает получение данных для составления развернутого отчета о работе системы. Экспертиза выявляет перечень отклонений или их отсутствие. Полученный документ дает основания, для предъявления поставщику обоснованных претензий о несоответствии качества энергии общепринятым нормам. В результате вторая сторона договора устранит все проблемы, и выявленные нарушения в оговоренный промежуток времени.

Измерения обеспечивают расчет коэффициента рациональности использования электричества. Благодаря этому производство выходит на технологичный уровень работы с минимальным расходом ресурсов. При необходимости, из электрической сети устраняются объекты, работающие неэффективно или во вред всей системе.

Проводить исследования стоит для реальных и запланированных систем энергоснабжения. Экспертизу приурочивают к энергетическому аудиту промышленного объекта. Итоги проверки, дают данные для повышения уровня энергетической эффективности в промышленной сфере.

Полученные значения сохраняются и используются при проведении следующего аудита. Специалисты сравнивают данные и делают соответствующие выводы о работе системы.

Классификация проверок

В зависимости от цели контроль качества распределяется на 4 вида:

• оперативный;
• инспекционный;
• диагностический;
• коммерческий учет.

Виды анализа имеют свои особенности, характеристики и целевое назначение. Необходимость проведения той или иной инспекции определяется узкими специалистами на основе общепринятых стандартов работы электрических сетей.

Диагностический вид контроля, предназначен для решения спорных вопросов между поставщиком и потребителем. Он проводится в местах распределения электричества между двумя сторонами договора. На основе полученных данных, создается официальный отчет, позволяющий доказать невыполнение правил соглашения. После рассмотрения отчета, виновная сторона будет обязана устранить нарушения и повысить качество электроэнергии.

Инспекционный контроль проводится сертифицированными службами с целью выявления отклонений от официальных требований и нормативов. Аудит является обязательным для всех сторон договора и проводится с определенной периодичностью.

При возникновении дефектов проводится оперативный контроль. Он выявляет реальные и потенциальные угрозы понижения качества электричества в сети. В результате проверки проводятся мероприятия по устранению нарушений работы и профилактические процедуры.

Коммерческий учет, предназначен для рассмотрения ставок и тарифов поставщика. Анализ осуществляется в местах раздела электросети между двумя сторонами договора. Исследование назначается при необходимости определения уровня надбавок и скидок за предоставленное качество ресурса.

Многофункциональные измерительные приборы

Современные многофункциональные приборы обеспечивают получение результатов не только в цифровом формате, но и в денежном эквиваленте. Модели отличаются рядом показателей:

Модели нового поколения ускоряют процесс получения значений по прогнозированию, фиксации, устранению и предотвращению возникновения новых проблем в работе системы. С помощью специальных аппаратов, специалисты определяют механические и электрические параметры.

Отсутствие контроля приводит к частым неполадкам, сбоям энергосистемы и чрезмерным расходам электричества. Общего показателя эффективности работы сети недостаточно для проведения глубинного анализа. Большие предприятия обращаются в сертифицированные службы для осуществления контроля над всеми компонентами рабочей зоны.

Важно анализировать нагрузки в динамике. Это позволит выявить уровень износа электросети и своевременно провести мероприятия по устранению потенциальных угроз. При выявлении вины поставщика, потребитель будет лишен необходимости брать на себя обязанность по решению проблем.

Показатели частоты

Отклонения в диапазоне от 50 Гц и выше допускаются при серьезных авариях. По нормативам, показатель не должен превышать 0,4 Гц во время работы сети. При использовании автономных генераторов требования смягчаются (±1 Гц и ±5 Гц).

Эти сети не способны поддерживать высокую стабильность. В процентном соотношении предельно допустимое значение составляет 10%. Нормальный показатель не превышает 5%.

Медленные отклонения в напряжении

Интервал изменений превышает 1 минуту. При анализе определяется промежуток времени, на протяжении которого напряжение отклонялось на 10% от номинального показателя (220 и 380 для бытовых сетей). Дискретность при этом составляет 10 минут. Замеры проводятся на протяжении недели.

Колебания в напряжении сети

Основу оценки этого значения составляет понятие фликера. Он характеризует то, как человек воспринимает мерцания света от источника. Выделяют длительную и кратковременную фазу – 2 часа и 10 минут соответственно. Обе величины не должны превышать 1,38 и 1,0 в разрезе недельных измерений. Для расчета показателей применяются сложные формулы.

Быстрые одиночные отклонения напряжения

Одиночные колебания – это случайные изменения. Возникновения отклонений свидетельствуют о переключении электроустановок или незначительных нарушениях в работе сети (сбои или далекие короткие замыкания в системе). Эти колебания относят к провалам перенапряжения и напряжения. В таблице определены общепринятые нормативные показатели.

Несинусоидальность

Наличие импульсивного тока в сети, приводит к ряду изменений в системе параметров. Наблюдается изменение кривой напряжения, которая раскладывается на основную и частотную. Возникновение гармоник может нарушить работы полупроводниковых приборов. Для устранения такой угрозы следует контролировать уровень этого параметра.

Коэффициент несимметрии

Это один из основных параметров при оценке качества работы в трехфазных и двухфазных сетях. Превышение коэффициента, наблюдается при неравномерном распределении нагрузки по фазам. Параметр регламентирован ГОСТом и используется при проведении любых проверок сети.

Не все процессы происходят систематически. Существует ряд характеристик, которые фиксируются в случайных ситуациях. Для их возникновения требуются определенные условия и совпадения по сопутствующим изменениям.

Прерывание напряжения случается во время аварий или плановых ремонтных работ. Провалы возникают при подключении оборудования высокой мощности, или коротких замыканиях. Перенапряжения фиксируются по ряду причин:

• короткие замыкания;
• резкое снижение нагрузки;
• обрывы нейтральных проводников;
• замыкания на землю.

При воздействии молний происходят импульсивные перенапряжения.

Минимальный интервал измерений составляет неделю. За 7 дней прибор собирает достаточное количество информации для подготовки точных результатов. Математический алгоритм исключает риск ошибки и позволяет автоматизировать процесс измерений. В результате пользователь получает усредненные значения и определяет основные проблемы в работе сети.

Источник

Измерение напряжения в системах электроснабжения

ГОСТ 30804.4.30-2013
(IEC 61000-4-30:2008)

Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная

МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Electric energy. Electromagnetic compatibility of technical equipment. Power quality measurement methods

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

1 ПОДГОТОВЛЕН Закрытым акционерным обществом «Научно-испытательный центр «САМТЭС» и Техническим комитетом по стандартизации ТК 30 «Электромагнитная совместимость технических средств» на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 25 марта 2013 г. N 55-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 июля 2013 г. N 418-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30804.4.30-2013 (IEC 61000-4-30:2008) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2014 г.

5 Настоящий стандарт модифицирован по отношению к международному стандарту IEC 61000-4-30:2008* «Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-30. Техника испытаний и измерений. Методы измерений качества электрической энергии» («Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4-30: Testing and measurement techniques — Power quality measurement methods», MOD) путем изменения его структуры для приведения в соответствие с правилами, установленными ГОСТ 1.5-2001 (подразделы 4.2 и 4.3); путем изменения фраз, слов, которые выделены в тексте курсивом**.

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей.

** В оригинале обозначения и номера стандартов и нормативных документов приводятся обычным шрифтом; в приложении В и отмеченные в разделах 2 «Нормативные ссылки», 3 «Термины и определения» знаком «**» выделены курсивом; в разделе 4 «Общие положения», п.5.13 и отмеченные знаком «***» в приложении В выделены полужирным курсивом. — Примечания изготовителя базы данных.

Международный стандарт IEC 61000-4-30:2008 разработан Подкомитетом 77 А «Низкочастотные электромагнитные явления» Технического комитета МЭК ТК 77 «Электромагнитная совместимость».

IEC 61000-4-30:2008 (второе издание) отменяет и заменяет собой первое издание IEC 61000-4-30:2003.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5-2001 (подраздел 3.6).

Сведения о соответствии ссылочных межгосударственных стандартов международным стандартам, использованным в качестве ссылочных в примененном международном стандарте, приведены в дополнительном приложении ДА.

Настоящий стандарт разработан на основе применения ГОСТ Р 51317.4.30-2008 (МЭК 61000-4-30:2008)

7 ИЗДАНИЕ (май 2020 г.) с Поправкой (ИУС N 7-2019)

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге «Межгосударственные стандарты»

Введение к IEC 61000-4-30:2008

Настоящий стандарт IEC входит в состав стандартов серии IEC 61000, публикуемых по вопросам электромагнитной совместимости в соответствии со следующей структурой:

общее рассмотрение (введение, фундаментальные принципы), определения, терминология;

— часть 2. Электромагнитная обстановка:

описание электромагнитной обстановки, классификация электромагнитной обстановки, уровни электромагнитной совместимости;

нормы помехоэмиссии, нормы помехоустойчивости (в случаях, если они не являются предметом рассмотрения техническими комитетами (ТК), разрабатывающими стандарты на продукцию);

— часть 4. Методы испытаний и измерений:

методы испытаний, методы измерений;

— часть 5. Руководства по установке и помехоподавлению:

руководства по установке, методы и устройства помехоподавления;

Каждая часть подразделяется на разделы, которые могут быть опубликованы как международные стандарты, либо как технические условия или технические отчеты.

Данные стандарты, технические условия и технические отчеты будут опубликованы с указанием номера части, за которым следует дефис, а затем номер раздела (например, 61000-6-1).

Основными изменениями IEC 61000-4-30:2008 по отношению к IEC 61000-4-30:2003 являются:

— введение в текст уточнений и корректировок, касающихся классов А и В характеристик процесса измерений;

— введение нового класса S характеристик процесса измерений, предназначенного для применения в приборах наблюдения за качеством электрической энергии;

— введение нового приложения, содержащего рекомендации по измерительным приборам.

Настоящий стандарт является частью 4-30 стандартов серии IEC 61000.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы измерений показателей качества электрической энергии (КЭ) в электрических сетях систем электроснабжения переменного тока частотой 50/60 Гц и порядок оценки результатов измерений.

Настоящий стандарт применяют при измерениях показателей КЭ в электрических сетях:

— систем электроснабжения общего назначения, присоединенных к Единой энергетической системе;

— изолированных систем электроснабжения общего назначения;

— систем электроснабжения промышленных предприятий и других объектов народного хозяйства, не относящихся к системам общего назначения, а также в электрических сетях, находящихся в собственности потребителей электрической энергии, подключенных к указанным системам электроснабжения.

Методы измерений изложены применительно к отдельным показателям КЭ для получения достоверных и повторяемых результатов независимо от средств измерений, используемых в соответствии с этими методами.

Методы измерений установлены для проведения измерений на местах эксплуатации электрооборудования.

Состав измеряемых показателей КЭ ограничен явлениями, относящимися к напряжению, представляющими собой кондуктивные электромагнитные помехи в системах электроснабжения.

В настоящем стандарте рассмотрены показатели КЭ, относящиеся к: частоте в системе электроснабжения (далее — частота); значению напряжения системы электроснабжения (далее — напряжение); фликеру; провалам напряжения и перенапряжениям; прерываниям напряжения; переходным процессам напряжения; несимметрии напряжений; гармоникам и интергармоникам напряжения; сигналам, передаваемым по электрическим сетям; быстрым изменениям напряжения; установившемуся отклонению напряжения в системах электроснабжения 50 Гц.

В зависимости от целей измерений могут быть проведены измерения всех показателей из указанного выше перечня либо их части.

Примечание — Сведения о показателях КЭ, относящихся к току, приведены в приложении А, подразделы А.3, А.5.

В межгосударственных стандартах, устанавливающих нормы КЭ в системах электроснабжения различного назначения, может быть установлен иной состав показателей КЭ.

Настоящий стандарт устанавливает методы измерений и требования к характеристикам средств измерений показателей КЭ (далее СИ), но не устанавливает пороговые значения показателей КЭ (нормы КЭ). Влияние преобразователей, включаемых между электрической сетью и СИ, детально не рассматривается.

Требования к точности измерений показателей КЭ в настоящем стандарте основаны на оценивании неопределенности измерений. Допускается при разработке нормативных документов, определяющих в соответствии с настоящим стандартом требования к СИ, методы их испытаний и поверки, устанавливать границы допустимой погрешности СИ.

В настоящем стандарте указываются меры предосторожности при подключении СИ к линиям под напряжением.

Примечание — Рекомендации по учету влияния преобразователей приведены в [1].

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения**

Утратил силу в Российской Федерации. Действует ГОСТ 32144-2013 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

ГОСТ 23875 Качество электрической энергии. Термины и определения**
_______________

Утратил силу в Российской Федерации. Действует ГОСТ Р 54130-2010 «Качество электрической энергии. Термины и определения».

ГОСТ 30804.4.7-2013 (IEC 61000-4-7:2009) Совместимость технических средств электромагнитная. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств

ГОСТ 30372 (IEC 60050-161:1990) Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения

ГОСТ 30804.3.3** (IEC 61000-3-3:2008) Совместимость технических средств электромагнитная. Ограничения изменений напряжения, колебаний напряжения и фликера в низковольтных системах электроснабжения общего назначения. Технические средства с потребляемым током не более 16 А (в одной фазе), подключаемые к электрической сети при несоблюдении определенных условий подключения. Нормы и методы испытаний

ГОСТ 30804.3.11** (IEC 61000-3-11:2000) Совместимость технических средств электромагнитная. Колебания напряжения и фликер, вызываемые техническим средствами с потребляемым током не более 75 А (в одной фазе), подключаемыми к низковольтным системам электроснабжения при определенных условиях. Нормы и методы испытаний

ГОСТ CISPR 16-4-2** Совместимость технических средств электромагнитная. Требования к аппаратуре для измерения параметров индустриальных радиопомех и помехоустойчивости и методы измерений. Часть 4-2. Неопределенности, статистика и моделирование норм. Неопределенность измерений, вызываемая измерительной аппаратурой

Источник