Способы расчёта показателей качества электроэнергии и вспомогательных параметров.

Формулы для определения показателей КЭ и вспомогательных параметров используют при измерениях в условиях эксплуатации и расчете показателей КЭ при проектировании. Установлены два вида норм КЭ: нормально допустимые и предельно допустимые.

Оценка соответствия показателей КЭ указанным нормам проводится в течение расчетного периода 24 ч.

4.1. Отклонение напряжения:

Показатель:

· Установившееся отклонение напряжения dUу:

Измерение установившегося отклонения напряжения dUу осуществляют:

4.1.1. Для каждого i-го наблюдения за период времени 24 ч измеряют значение напряжения:

· в электрических сетях однофазного тока действующее значение напряжения основной частоты U_(1)i В, кВ без учета высших гармонических составляющих напряжения;

· в электрических сетях трехфазного тока - действующее значение каждого междуфазного (фазного) напряжения основной частоты U₍₁₎;

Действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты U_{1(1) i}, вычислят по формуле (1)

 

(1)

где U_AB(1)i, U_BC(1)i, U_CA(1)i - действующие значения междуфазных напряжений основной частоты в i-ом наблюдении,

При определении напряжения U_1(1)i допускается:

· определять в электрических сетях трехфазного тока значение напряжения прямой последовательности основной частоты по приближенной формуле

 

(2)

 

Относительная погрешность вычисления значений U_1(1)i с использованием формулы (2) вместо формулы (1) не превышает 0,1% при коэффициенте несимметрии напряжений по обратной последовательности Кu2 не превышающем 6%;

· 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 не превышающем 5%.

4.1.2. Вычисляют значение усредненного напряжения U_y, В, кВ, как результат усреднения N наблюдений напряжений U_(1)i или U_1(1)i за интервал времени 1 мин по формуле

 

,

(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.

4.1.3. Вычисляют значение установившегося отклонения напряжения dU_у в процентах по формуле

 

,%

(4)

где U_ном - номинальное междуфазное (фазное) напряжение, В, кВ.

4.2. Колебания напряжения:

Показатели:

1.Размах изменения напряжения dU_t, %;

2. Частота повторения изменений напряжения F_dUt, с^-1, мин^-1;

3. Интервал времени между изменениями напряжения Dt_i,i+1 с, мин.

4.2.1 Размах изменения напряжения dU_t в % (рис.Б.1) вычисляют по формуле

 

,

(5)

 

где U_i, U_i+1 - значения следующих один за другим экстремумов или экстремума и горизонтального участка огибающей среднеквадратичных значений напряжения основной частоты, определенных на каждом полупериоде основной частоты, В, кВ.

Допускается при коэффициенте искажения синусоидальности напряжения, не превышающем 5%, определять размах изменения напряжения dU_t в % по формуле

 

,

(6)

где U_{a i}, U_{a i+1} - значения следующих один за другим экстремумов или экстремума и горизонтального участка огибающей амплитудных значений напряжения на каждом полупериоде основной частоты.

4.2.2. Частоту повторения изменений напряжения F_dUt, с^-1, мин^-1 при периодических колебаниях напряжения вычисляют по формуле

 

(7)

 

где М - число измерений напряжения за время Т; Т – интервал времени измерения равный 10 мин.

Значение частоты повторения изменений напряжения, равное двум изменениям напряжения в секунду, соответствует 1 Гц.

4.2.3. Интервал времени между изменениями напряжения Dt_i,i+1 в с, мин (рис. Б.1) вычисляют по формуле

Dti,i+1 = ti+1 - ti ,

(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.

4.2.4. 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 рис. 1 для соответствующей частоты повторения изменений напряжения F_dUt или интервала между изменениями напряжения Dt_i,i+1.

 

Рис.1.

4.2.5. Определение соответствия качества электрической энергии требованиям стандарта для периодических и непериодических колебаний напряжения, имеющих форму, отличную от меандра, осуществляют следующим образом:

1.Дозу фликера (кратковременную и длительную) при колебаниях напряжения любой формы:

· 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%;

· Определяют с помощью фликерметра или вычисляют сглаженные уровни фликера P_S, (%)², по формулам:

(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.

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

 

.

(10)

2.Кратковременная доза фликера при периодических колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра, определяется путем расчета:

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

,

(11)

где P_stk - кратковременная доза фликера на k-ом интервале времени T_sh в течение длительного периода наблюдения T_l;

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

4.3. Несинусоидальность напряжения:

Показатели:

· Коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения K_{(n) i};

· Коэффициент искажения синусоидальности напряжения K_U.

4.3.1.Коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения K_(n)i

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

· Для каждого i-го наблюдения за период 24 ч определяют действующее значение напряжения n-ой гармоники U_(n)i, В, кВ;

· Вычисляют значение коэффициента n-ой гармонической составляющей напряжения K_U(n)i в %тах как результат i-го наблюдения, по формуле

,

(12)

где U_(1)i - действующее значение напряжения основной частоты на i-ом наблюдении В вольтах, киловольтах.

· Допускается вычислять данный показатель КЭ по формуле:

.

(13)

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

· 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

 

(14)

 

Число наблюдений N должно быть не менее 9.

4.3.2.Коэффициент искажения синусоидальности напряжения K_U

Измерение коэффициента искажения синусоидальности напряжения K_U осуществляют для междуфазных (фазных) напряжений.

· Для каждого i-ого наблюдения за установленный период времени определяют действующие значения гармонических составляющих напряжения в диапазоне гармоник от 2-й до 40-й В, кВ.

· Для каждого i-го наблюдения за период времени, равный
24 ч, определяют действующее значение напряжения n-ой гармоники
U_(n)i, В, кВ.

· Вычисляют значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения K_Ui в % как результат i-го наблюдения, по формуле

 

,

(15)

где U_(1)i - действующее значение междуфазного (фазного) напряжения основной частоты для i-го наблюдения, В, кВ.

При определении данного показателя КЭ допускается:

· не учитывать гармонические составляющие, значения которых менее 0,1 %;

· вычислять данный показатель КЭ по формуле

 

.

(16)

 

· Относительная погрешность определения K_Ui c использованием формулы (16) вместо формулы (15) численно равна значению отклонения напряжения U_(1)i от U_ном.

· Вычисляют значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения K_U % как результат усреднения N наблюдений K_Ui на интервале времени T_vs, равном 3 с, по формуле

 

.

(17)

Число наблюдений N должно быть не менее 9.

Несимметрия напряжений.

Показатели:

· Коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности K_2U для междуфазных напряжений.

· Коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности K_0Ui в четырехпроводных сетях.

4.4.1. Коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности K_2U для междуфазных напряжений.

Измерение коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности K_2U для междуфазных напряжений осуществляют:

· Для каждого i-го наблюдения за период 24 ч, измеряют одновременно действующие значения междуфазных напряжений по основной частоте U_AB(1)i, U_BC(1)i, U_CA(1)i В, кВ.

· Вычисляют действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты U_2(1)i по формуле

 

· Вычисляют коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности K_2Ui %ах как результат i-го наблюдения по формуле:

 

·100

(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:

· вычислять U_2(1)i по приближенной формуле

 

U2(1)i = 0,62 (Uнб(1)i – Uнм(1)i),

(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.

Относительная погрешность определения K_2Ui с использованием формулы (20) вместо формулы (18) не превышает +8%;

· применять при вычислении U_2(1)i вместо действующих значений

междуфазных напряжений основной частоты действующие значе-

ния соответствующих напряжений с учетом гармонических составляющих этих напряжений при коэффициенте искажения синусоидальности напряжения не превышающем 5%;

· вычислять K_2Ui по формуле

,

(21)

где U_{ном мф} - номинальное значение междуфазного напряжения В, кВ.

· Относительная погрешность определения K_2Ui c использованием формулы (21) вместо формулы (19) численно равна значению отклонения напряжения U_1(1)i от U_{ном. мф}.

· 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

 

.

(22)

 

Число наблюдений N должно быть не менее 9.

4.4.2. Kоэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности K_0Ui в четырехпроводных сетях.

Измерение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности K_0Ui проводят в четырехпроводных сетях следующим образом:

· Для каждого i-го наблюдения за период времени 24 ч, измеряют одновременно действующие значения трех междуфазных и двух фазных напряжений основной частоты U_AB(1)i, U_BC(1)i, U_CA(1)i, U_A(1)i, U_B(1)i, U_C(1)i В, кВ.

· Определяют действующее значение напряжения нулевой последовательности основной частоты U_{0(1) i} в i-ом наблюдении по формуле

 

 

.

(23)

 

· Вычисляют коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности K_0Ui в процентах как результат i-го наблюдения по формуле

,

(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 данного показателя КЭ допускается:

· вычислять U_0(1)i при симметрии междуфазных напряжений по приближенной формуле

U0(1)i = 0,62 (Uнб ф(1)i- Uнм ф(1)i),

(25)

где U_{нб ф(1)i}, U_{нм ф(1)i} - наибольшее и наименьшее из трех действующих значений фазных напряжений основной частоты в i-ом наблюдении в вольтах, киловольтах.

Относительная погрешность определения K_0(1)i с использованием формулы 25 вместо формулы 23 не превышает ±10%;

· 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%;

 

· вычислять K_0Ui по формуле

 

,

(26)

 

где U_{ном ф} - номинальное значение фазного напряжения, В, кВ.

· Относительная погрешность определения K_0Ui с использованием формулы 26 вместо формулы 24 численно равна значению отклонения напряжения U_1(1)i от U_ном.

· Вычисляют значение коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности K_0U в процентах как результат усреднения N наблюдений K_0Ui на интервале времени T_VS, равном 3 с, по формуле

 

.

(27)

 

Число наблюдений N должно быть не менее 9.

4.4.3. Векторные диаграммы тока прямой и нулевой последоватедьности:

Рис. Векторная диаграмма напряжений прямой и обратной последовательности.

Рис. Векторная диаграмма напряжений прямой и нулевой последовательности.

Отклонение частоты.

Показатель:

· отклонения частоты Df, Г.

Измерение отклонения частоты Df осуществляют следующим образом:

4.5.1. Для каждого i-го наблюдения за установленный период времени 24ч измеряют действительное значение частоты f_i Г.

4.5.2. Вычисляют усредненное значение частоты f_y Г как результат усреднения N наблюдений f_i на интервале времени 20 с, по формуле

 

(28)

 

Число наблюдений N должно быть не менее 15.

4.5.3 Вычисляют значение отклонения частоты Df в герцах по формуле

 

Df = fy - fном,

(29)

где f_ном - номинальное значение частоты, Гц.

4.6 Провал напряжения:

Показатель:

· длительности провала напряжения Dt_п с;

· Глубина провала напряжения dU_п %;

· Частость появления провалов напряжения F_п %.

Измерение длительности провала напряжения Dt_п с рис. Б.2;:

4.6.1. 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.

4.6.2. Фиксируют конечный момент времени t_к восстановления среднеквадратичного значения напряжения до 0,9 U_ном.

4.6.3. Вычисляют длительность провала напряжения Dt_п в секундах по формуле

Dtп = tк - tн ,

(30)

где t_н, t_к - начальный и конечный моменты времени провала напряжения.

 

4.6.4. Глубину провала напряжения dU_п % рис. Б.2 определяют следующим образом.

· Измеряют среднеквадратичные значения напряжения U за каждый полупериод основной частоты во время провала напряжения В, кВ.

· Определяют минимальное из всех измеренных в соответствии с среднеквадратичных значений напряжения U_min, В, кВ.

· Вычисляют глубину провала напряжения dU_п % по формуле

 

.

(31)

 

· Частость появления провалов напряжения F_п % вычисляют по формуле

,

(32)

 

где m (dU_п, Dt_п) - число провалов напряжения глубиной dU_п и длительностью Dt_п за период времени наблюдения Т; M - суммарное число провалов напряжения за период времени наблюдений Т.

4.7 Импульс напряжения:

Показатель:

· Импульсное напряжение U_имп В, кВ;

· Длительность импульса напряжения по уровню 0,5 его амплитуды

t_{имп 0,5} мкс, млс

4.7.1. Импульсное напряжение U_имп В, кВ рис.Б.3 измеряют как максимальное значение напряжения при резком его изменении (длительность фронта импульса не более 5 мс).

4.7.2. Длительность импульса напряжения по уровню 0,5 его амплитуды t_{имп 0,5} мкс, млс рис. Б.3 измеряют следующим образом.

· Выделяют из общей кривой напряжения импульс напряжения и определяют амплитуду этого импульса U_{имп а} В, кВ как максимальное значение импульса напряжения (рис. Б.3).

· Определяют моменты времени t_{н 0,5}, t_{к 0,5} мкс, млс рис. Б.3, соответствующие пересечению кривой импульса напряжения горизонтальной линией, проведенной на половине амплитуды импульса мкс, млс.

· Вычисляют Dt_{имп 0,5} по формуле

 

Dtимп 0,5 = tк 0,5 - tн 0,5.

(33)

4.8 Временное перенапряжение:

Показатели:

· коэффициента временного перенапряжения K_{пер U};

· Длительность временного перенапряжения Dt_пер с.

4.8.1. Измерение коэффициента временного перенапряжения K_{пер U} в относительных единицах рис. Б.4 осуществляют следующим образом:

 

 

· Измеряют амплитудные значения напряжения U_а в вольтах, киловольтах на каждом полупериоде основной частоты при резком (длительность фронта до 5 мс) превышении уровня напряжения, равного 1,1 U_ном.

· Определяют максимальное из измеренных амплитудных значений напряжения U_{а max}.

С целью исключения влияния коммутационного импульса на значение коэффициента временного перенапряжения определение U_{а max} осуществляют через 0,04 с от момента превышения напряжением уровня, равного 1,1U_ном.

· Вычисляют коэффициент временного перенапряжения по формуле

 

(34)

4.8.2. Длительность временного перенапряжения Dt_пер в секундах, определяют следующим образом.

· Фиксируют момент времени t_{н пер} превышения действующим значением напряжения уровня, равного 1,1U_ном,и момент времени t_{к пер} спада напряжения до уровня 1,1U_ном.

· Вычисляют Dt_{пер U} с по формуле

Dtпер U = tк пер - tн пер .