ГОСТ 13109-97.Приложение Б

Источник: http://www.sonel.ru/ru/Biblio/standarts/gost-13109-97/appendix-b/

Приложение Б (обязательное)
Свойства расчета и методики определения показателей КЭ и вспомогательных параметров.

Приведенные в настоящем приложении формулы для определения показателей КЭ и вспомогательных параметров используют при измерениях в условиях эксплуатации и расчете показателей КЭ при проектировании.

Б.1 Отклонение напряжения

Измерение установившегося отклонения напряжения δU_y осуществляют следующим образом.

Б.1.1 Для каждого i-го наблюдения за период времени, равный 24 ч, измеряют значение напряжения, которое в электрических сетях однофазного тока определяют как действующее значение напряжения основной частоты U_(1)i в вольтах, киловольтах, без учета высших гармонических составляющих напряжения, а в электрических сетях трехфазного тока — как действующее значение каждого междуфазного (фазного) напряжения основной частоты U_(1)i, а также как действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты U_1(1)i вычисляемое по формуле:


(Б.1)
где U_AB(1)i, U_BC(1)i, U_CA(1)i — действующие значения междуфазных напряжений основной частоты в i-ом наблюдении, В, кВ.
Допускается:

1) определять U_1(1)i, методом симметричных составляющих;
2) определять U_1(1)i по приближенной формуле:


(Б.2)
При этом относительная погрешность вычисления значений U_1(1)i с использованием формулы (Б.2) вместо формулы (Б.1) не превышает 0,1 % при коэффициенте несимметрии напряжений по обратной последовательности (в соответствии с требованиями Б.4.1), не превышающем 6 %;
3) измерять в электрических сетях однофазного и трехфазного тока вместо действующих значений фазных и междуфазных напряжений основной частоты действующие значения соответствующих напряжений с учетом гармонических составляющих этих напряжений при коэффициенте искажения синусоидальности напряжения (в соответствии с требованиями Б.3.3), не превышающем 5 %.

Б.1.2 Вычисляют значение усредненного напряжения U_y в вольтах, киловольтах как результат усреднения N наблюдений напряжений U_(1)i или U_1(1)i за интервал времени 1 мин по формуле:


(Б.3)
где U_i — значение напряжения U_(1)i или U_1(1)i в i-ом наблюдении, В, кВ.
Число наблюдений за 1 мин должно быть не менее 18 (см. приложение Е, пункт 6).

Б.1.4 Качество электрической энергии по установившемуся отклонению напряжения в точке общего присоединения к электрической сети считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если все измеренные за каждую минуту в течение установленного по пункту 5.1 периода времени (24 ч) значения установившегося отклонения напряжения находятся в интервале, ограниченном предельно допустимыми значениями, а не менее 95 % измеренных за тот же период времени значений установившегося отклонения напряжения находятся в интервале, ограниченном нормально допустимыми значениями.

Дополнительно допускается определять соответствие нормам стандарта по суммарной продолжительности времени выхода измеренных значений данного показателя за нормально и предельно допустимые пределы.

При этом качество электрической энергии по установившемуся отклонению напряжения считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если суммарная продолжительность 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 — 0 % от этого периода времени.

Б.2 Колебания напряжения

Б.2.1 Размах изменения напряжения δU_t в процентах (в соответствии с рисунком Б.1) вычисляют по формуле:


(Б.5)
где U_ai, U_ai+1 — значения следующих один за другим экстремумов или экстремума и горизонтального участка огибающей среднеквадратичных значений напряжения основной частоты, определённых на каждом полупериоде основной частоты, В.

Допускается при коэффициенте икажения синусоидальности напряжения, не превышающем 5%, определять размах изменения напряжения δU_t, в процентах по формуле

Б.2.1.1 Частоту повторения изменений напряжения F_δUt, с^-1, мин^-1, при периодических колебаниях напряжения вычисляют по формуле:


(Б.7)
где m — число изменений напряжения за время Т;
Т — интервал времени измерения, принимаемый равным 10 мин.

Примечание — Значение частоты повторения изменении напряжения, равное двум изменениям напряжения в секунду, соответствует 1 Гц.

Б.2.1.2 Интервал времени между изменениями напряжения Δt_{i, i+1} в секундах или минутах (в соответствий с рисунком Б.1) вычисляют по формуле:


(Б.8)
где t_i, t_i+1 — начальные моменты следующих один за другим изменений напряжения, с, мин.

Если интервал времени между окончанием одного изменения и началом следующего, происходящего в том же направлении, менее 30 мс, то эти изменения рассматривают как одно.

Б.2.2 Качество электрической энергии в точке общего присоединения при периодических колебаниях напряжения, имеющих форму меандра, считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если измеренное значение размаха изменений напряжения не превышает значений, определяемых по кривым рисунка 1 для соответствующей частоты повторения изменении напряжения F Ut или интервала между изменениями напряжения Δt_{i, i+1}.



Рисунок Б.1 — Колебания напряжения произвольной формы (а) и имеющие форму меандра (б)

Определение соответствия качества электрической энергии требованиям настоящего стандарта для периодических и непериодических колебаний напряжения, имеющих форму, отличную от меандра, осуществляют в соответствии с приложением В.

Б.2.3 Дозу фликера (кратковременную и длительную) при колебаниях напряжения любой формы определяют следующим образом.

Б.2.3.1 Измеряют с помощью фликерметра за интервал времени T_sh равный 10 мин, уровни фликера Р, (%)², соответствующие интегральной вероятности, равной 0,1; 0,7; 1,0; 1,5; 2,2; 3,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0; 13,0; 17,0; 30,0; 50,0; 80,0 %.

Б.2.3.2 Определяют с помощью фликерметра или вычисляют сглаженные уровни фликера P_s, (%)², по формулам:


(Б.9)
где P_1s, P_3s, P_10s, P_50s — сглаженные уровни фликера при интегральной вероятности, равной 1,0; 3,0; 10,0; 50,0 соответственно.

Б.2.3.3 Определяют с помощью фликерметра или вычисляют кратковременную дозу фликера P_St отн. ед., на интервале времени T_sh по формуле:


(Б.10)
Кратковременная доза фликера при периодических колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра, может быть определена путем расчета в соответствии с приложением В.

Б.2.3.4 Определяют с помощью фликерметра или вычисляют длительную дозу фликера P_Lt, отн, ед., на интервале времени T_L, равном 2 ч, по формуле:


(Б.11)
где P_stk — кратковременная доза фликера на k-ом интервале времени T_sh в течение длительного периода наблюдения T_L.

Б.2.4 Качество электрической энергии по дозе фликера считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если каждая кратковременная и длительная дозы фликера, определенные путем измерения в течение 24 ч или расчета по приложению В, не превышают предельно допустимых значений.

Б.3 Несинусоидальность напряжения

Б.3.1 Измерение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения K_(n)i осуществляют для междуфазных (фазных) напряжений.

Б.3.1.1 Для каждого i-го наблюдения за период времени, равный 24 ч, определяют действующее значение напряжения n-ой гармоники U_(n)i в вольтах, киловольтах.

Б.3.1.2 Вычисляют значение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения K_U(n)i в процентах как результат i-го наблюдения по формуле:


(Б.12)
где U_(1)i — действующее значение напряжения основной частоты на i-ом наблюдении в вольтах, киловольтах.
Допускается вычислять данный показатель КЭ по формуле:


(Б.13)
Примечание. — Относительная погрешность вычисления K_U(n)i с использованием формулы (Б.13) вместо формулы (Б.12) численно равна значению отклонения напряжения U_(1)i от U_ном.

Б.3.1.3 Вычисляют значение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения K_U(n) в процентах как результат усреднения N наблюдений K_U(n)i на интервале времени T_vs, равном 3 с, по формуле;


(Б.14)

Б.3.2 Качество электрической энергии по коэффициенту n-ой гармонической составляющей напряжения в точке общего присоединения считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если наибольшее из всех измеренных в течение 24 ч значении коэффициентов n-ой гармонической составляющей напряжения не превышает предельно допустимого значения, а значение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения, 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.

При этом качество электрической энергии по коэффициенту n-ой гармонической составляющей напряжения считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если суммарная продолжительность 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 — 0 % от этого периода времени.

Б.3.3 Измерение коэффициента искажения синусоидальности кривой K_U осуществляют для междуфазных (фазных) напряжений.

Б.3.3.1 Для каждого i-го наблюдения за установленный период времени определяют действующие значения гармонических составляющих напряжения в диапазоне гармоник от 2-й до 40-й в вольтах, киловольтах в соответствии с Б.3.1.1.

Б.3.3.2 Вычисляют значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения K_Ui в процентах как результат i-го наблюдения по формуле;


(Б.15)
где U_(1)i — действующее значение междуфазного (фазного) напряжения основной частоты для i-го наблюдения, В, кВ.
При определении данного показателя КЭ допускается:
1) не учитывать гармонические составляющие, значения которых менее 0,1 %;
2) вычислять данный показатель КЭ по формуле:


(Б.16)
Примечание — Относительная погрешность определения K_Ui с использованием формулы (Б.16) вместо формулы (Б.15) численно равна значению отклонения напряжения U_(1)i от U_ном.

Б.3.3.3 Вычисляют значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения K_U в процентах как результат усреднения N наблюдений K_Ui на интервале времени T_vs, равном 3 с, по формуле:


(Б.17)
Число наблюдений N должно быть не менее 9 (см. приложение Е, пункт 6).

Б.3.4 Качество электрической энергии по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения в точке общего присоединения считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если наибольшее из всех измеренных в течение 24 ч значений коэффициентов искажения синусоидальности кривой напряжения не превышает предельно допустимого значения, а значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения, соответствующее вероятности 95 % за установленный период времени, не превышает нормально допустимого значения.
Дополнительно допускается определять соответствие нормам настоящего стандарта по суммарной продолжительности времени выхода измеренных значений данного показателя за нормально и предельно допустимые значения.
При этом качество электрической энергии по коэффициенту искажения синусоидальности кривой напряжения считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если суммарная продолжительность 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 — 0 % от этого периода времени.

Б.4 Несимметрия напряжений

Б.4.1 Измерение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности K_2U для междуфазных напряжений осуществляют следующим образом.

Б.4.1.1 Для каждого i-го наблюдения за период времени, разный 24 ч, измеряют одновременно действующие значения междуфазных напряжений по основной частоте U_AB(1)i, U_BC(1)i, U_CA(1)i в вольтах, киловольтах.

Б.4.1.2 Вычисляют действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты U_2(1)i формуле:


(Б.18)

Б.4.1.3 Вычисляют коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности K_2Ui в процентах как результат i-го наблюдения по формуле:


(Б.19)
где U_2(1)i — действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений в i-ом наблюдении, В, кВ;
U_1(1)i — действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты в i-ом наблюдении, В, кВ.

При определении K_2Ui допускается:
1) определять U_2(1)i методом симметричных составляющих;
2) вычислять U_2(1)i по приближенной формуле:


(Б.20)
где U_нб(1)i, U_нм(1)i — наибольшее и наименьшее действующие значения из трех междуфазных напряжений основной частоты в i-ом наблюдении, В, кВ.

При этом относительная погрешность определения K_2Ui с использованием формулы (Б.20) вместо формулы (Б.18) не превышает 8 %;
3) применять при вычислении U_2(1)i, вместо действующих значении междуфазных напряжений основной частоты действующие значения соответствующих напряжений с учетом гармонических составляющих этих напряжений при коэффициенте искажения синусоидальности напряжения (в соответствии с требованиями Б.3), не превышающем 5 %;
4) вычислять K_2Ui по формуле:


(Б.21)
где U_ном.мф. — номинальное значение междуфазного напряжения, В, кВ.
При этом относительная погрешность определения K_2Ui с использованием формулы (Б.21) вместо формулы (Б.19) численно равна значению отклонения напряжения U_1(1)i от U_ном.мф.

Б.4.1.4 Вычисляют значение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности K_2U в процентах как результат усреднения N наблюдений K_2Ui на интервале времени T_VS, равном 3 с, по формуле:


(Б.22)
Число наблюдений N должно быть не менее 9 (см. приложение Е, пункт 6).

Б.4.2 Качество электрической энергии по коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности в точке общего присоединения считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если наибольшее из всех измеренных в течение 24 ч значений коэффициентов несимметрии напряжений по обратной последовательности не превышает предельно допустимого значения, а значение коэффициента несимметрии напряжений по обратной 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.
При этом качество электрической энергии по коэффициенту несимметрии напряжений по обратной последовательности считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если суммарная продолжительность 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 — 0 % от этого периода времени.

Б.4.3 Измерение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности K_0Ui проводят в четырехпроводных сетях следующим образом.

Б.4.3.1 Для каждого i-го наблюдения за период времени, равный 24 ч, измеряют одновременно действующие значения трех междуфазных и двухфазных напряжений основной частоты U_AB(1)i, U_BC(1)i, U_CA(1)i, U_A(1)i, U_(1)i, в вольтах, киловольтах.

Б.4.3.2 Определяют действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты U_0(1)i в i-ом наблюдении ко формуле:


(Б.23)

Б.4.3.3 Вычисляют коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности K_0Ui в процентах как результат i-го наблюдения по формуле:


(Б.24)
где U_0(1)i - действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений в i-ом наблюдении, В, кВ;
U_1(1)i — действующее значение междуфазного напряжения прямой последовательности основной частоты, В, кВ.
При определении K0Ui допускается:
1) определять U_0(1)i методом симметричных составляющих;
2) вычислять U_0(1)i при симметрии междуфазных напряжений по приближенной формуле:


(Б.25)
где U_нб.ф(1)i, U_нм.ф(1)i наибольшее и наименьшее из трех действующих значении фазных напряжении основной частоты в i-ом наблюдении, В, кВ.

При этом относительная погрешность определения K_0(1)i с использованием формулы (Б.25) вместо формулы (Б.23) не превышает ± 10 %;
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 K_0Ui по формуле:


(Б.26)
где U_ном.ф — номинальное значение фазного напряжения, В, кВ.
При этом относительная погрешность определения K_0Ui с использованием формулы (Б.26) вместо формулы (Б.24) численно равна значению отклонения напряжения U_1(1)Ui от U_ном. Б.4.3.4 Вычисляют значение коэффициента несимметрии напряжении по нулевой последовательности K0U в процентах как результат усреднения N наблюдений K_0Ui на интервале времени T_VS, равном 3 с, по формуле:


(Б.27)
Число наблюдений N должно быть не менее 9 (см. приложение Е, пункт 6).

Б.4.3.5 Качество электрической энергии по коэффициенту несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точке общего присоединения считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если наибольшее из всех измеренных в течение 24 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&;nbsp;суммарной продолжительности времени выхода измеренных значений данного показателя за нормально и предельно допустимые значения.
При этом качество электрической энергии по коэффициенту несимметрии напряжений по кулевой последовательности считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если суммарная продолжительность 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 — 0 % от этого периода времени.

Б.5 Отклонение частоты
Измерение отклонения частоты Δf осуществляют следующим образом.

Б.5.1 Для каждого i-го наблюдения за установленный период времени измеряют действительное значение частоты f_i в герцах.

Б.5.2 Вычисляют усредненное значение частоты f_y в герцах как результат усреднения N наблюдений f_i на интервале времени, равном 20 с, по формуле:


(Б.28)
Число наблюдении N должно быть не менее 15.

Б.5.3 Вычисляют значение отклонения частоты Δf в герцах по формуле:


(Б.29)
где f_ном — номинальное значение частоты, Гц.

Б.5.4 Качество электрической энергии по отклонению частоты считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если все измеренные в течение 24 ч значения отклонений частоты находятся в интервале, ограниченном предельно допустимыми значениями, а не менее 95 % всех измеренных значений отклонения частоты находятся в интервале, ограниченном нормально допустимыми значениями.

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 отклонению частоты считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если суммарная продолжительность времени выхода за нормально допустимые значения составляет не более 5 % от установленного периода времени, т.е. 1 ч 12 мин, а за предельно допускаемые значения — 0 %.

Б.6 Провал напряжения

Измерение длительности провала напряжения Δt_п в секундах (рисунок Б.2) осуществляют следующим образом:

Б.6.1 Фиксируют начальный момент времени t_н резкого спада (с длительностью менее 10 мс) огибающей среднеквадратических значений напряжения, определенных на каждом полупериоде основной частоты, ниже уровня 0,9 U_ном.

Б.6.2 Фиксируют конечный момент времени tк восстановления среднеквадратичного значения напряжения до 0,9 U_ном.

Б.6.3 Вычисляют длительность провала напряжения Δt_п в секундах по формуле:


(Б.30)
где t_н, t_к — начальный и конечный моменты времени провала напряжения.



Рисунок Б.2 — Провал напряжения

Б.6.4 Качество электрической энергии по длительности провалов напряжения в точке общего присоединения считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если наибольшее из всех измеренных в течение продолжительного периода наблюдения (как правило, в течение года) длительностей провалов напряжения не превышает предельно допустимого значения.
В соответствии с 6.5 допускается определять максимально возможную длительность провала в точке присоединения к электрической сети путем расчета суммарной выдержки времени устройств релейной защиты, автоматики и коммутационных аппаратов, установленных в соответствующих электрических сетях энергоснабжающей организации. Если найденная таким способом длительность провала напряжения не превышает предельно допустимого значения, то качество электрической энергии по длительности провалов напряжения считают соответствующим требованиям настоящего стандарта.

Б.6.5 Глубину провала напряжения δU_п в процентах (рисунок Б.2) определяют следующим образом.

Б.6.5.1 Измеряют среднеквадратичные значения напряжения U за каждый полупериод основной частоты во время провала напряжения в вольтах, киловольтах.

Б.6.5.2 Определяют минимальное из всех измеренных в соответствии с Б.6.5.1 среднеквадратичных значений напряжения U_min вольтах, киловольтах.

Б.6.5.3 Вычисляют глубину провала напряжения δU_п в процентах по формуле:


(Б.31)

Б.6.6 Частость появления провалов напряжения F_п в процентах вычисляют по формуле:


(Б.32)
где m ( δ_Uп, Δ_tп) — число провалов напряжения глубиной δU_п и длительностью Δ_tп за период времени наблюдения Т;
М — суммарное число провалов напряжения за период времени наблюдений Т.

Б.7 Импульс напряжения

Б.7.1 Импульсное напряжение U_имп в вольтах, киловольтах (рисунок Б.3) измеряют как максимальное значение напряжения при резком его изменении (длительность фронта импульса не более 5 мс).

Б.7.2 Длительность импульса напряжения по уровню 0,5 его амплитуды t_имп0,5 в микросекундах, миллисекундах (рисунок Б.3) измеряют следующим образом.

Б.7.2.1 Выделяют из общей кривой напряжения импульс напряжения и определяют амплитуду этого импульса U_имп.а в вольтах, киловольтах как максимальное значение импульса напряжения (рисунок Б.3).

Б.7.2.2 Определяют моменты времени t_н0,5, t_к0,5 в микросекундах, миллисекундах (рисунок Б.3), соответствующие пересечению кривой импульса напряжения горизонтальной линией, проведенной на половине амплитуды импульса, в микросекундах, миллисекундах.

Б.7.2.3 Вычисляют Δt_имп0,5 по формуле:


(Б.33)


Рисунок Б.3 — Параметры импульсного напряжения

Б.8.1 Измерение коэффициента временного перенапряжения K_перU в относительных единицах (рисунок Б.4) осуществляют следующим образом:



Рисунок Б.4 —Временное перенапряжение

Б.8.1.1 Измеряют амплитудные значения напряжения Ua в вольтах, киловольтах на каждом полупериоде основной частоты при резком (длительность фронта до 5 мс) превышении уровня напряжения, равного 1,1 2^1/2 U_ном.

Б.8.1.2 Определяют максимальное из измеренных в соответствии с Б.8.1.1 амплитудных значений напряжения U_{a max}.
С целью исключения влияния коммутационного импульса на значение коэффициента временного перенапряжения определение U_{a max} осуществляют через 0,04 с от момента превышения напряжением уровня, равного 1,1 U_ном.

Б.8.1.3 Вычисляют коэффициент временного перенапряжения по формуле:

Б.8.2 Длительность временного перенапряжения Δt_пер в секундах определяют следующим образом.

Б.8.2.1 Фиксируют момент времени tн пер превышения действующим значением напряжения уровня, равного 1,1 U_ном, и момент времени tк пер спада напряжения до уровня 1,1 U_ном.

Б.8.2.2 Вычисляют Δt_{пер U} в секундах по формуле: