Електроенергія. Методика вимірювання показників якості повільних збурень електроенергії

Міністерство  освіти і науки, молоді та спорту України

Національний  університет «Львівська політехніка»

ІКТА

Кафедра метрології, стандартизації та сертифікації

 

 

 

 

 

 

 

Курсова робота

 

на тему:

 «Електроенергія. Методика вимірювання показників якості повільних збурень електроенергії»

 

 

 

 

Львів 2011 

Міністерство  освіти і науки, молоді та спорту України

Національний  університет «Львівська політехніка»

 

 

 

 Погоджено                                                                           Затверджено

 Головний метролог                                                             Наказ  України

                                                                                               від_________ N _______

 _____________

 _____________ 2011 р.

 

 

 

 

ПРОЕКТ

 

 

 

               Методика вимірювання показників якості повільних збурень електроенергії

 

МВВ 000-/00-00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Львів 2011 

ЗМІСТ

Передмова

1. Терміни та визначення
2. Відхилення напруги
3. Коливання напруги

Нормативні  посилання

Додаток А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ

Методика  виконання вимірювань - нормативний  документ, що включає в себе сукупність процедур і правил, виконання яких забезпечує одержання результатів  вимірювань з потрібною точністю (далі — методика).

Флікер  — суб'єктивне сприйняття людиною коливань світлового потоку штучних джерел освітлення, викликаних коливаннями напруги в електричній мережі, яка живить ці джерела.

Доза флікера  — міра сприйнятливості людини до впливу флікера за встановлений проміжок часу.

Час сприйняття флікера - мінімальний час для суб'єктивного сприйняття людиною флікера, викликаного коливаннями напруги певної форми.

Частота повторення змін напруги — число одиночних  змін напруги в одиницю часу.

Тривалість  зміни напруги — інтервал часу від початку одиночного зміни  напруги до його кінцевого значення.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЕРЕДМОВА

 

Цей документ встановлює методику виконання  вимірювання показників якості повільних  збурень електроенергії.

Поняття показників якості повільних збурень електроенергії включають в себе:

• відхилення напруги;
• коливання напруги;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 1 Розроблено: Кафедра метрології, стандартизації та сертифікації

 2 Атестовано: Свідоцтво N _____________ від _____________

 3 Розробник:  

 _________________________________________________________________

 Ця методика  не  повинна  взагалі  або  частково бути відтворена,

 тиражована і поширена без дозволу організації-власника методики.

 1.  ВІДХИЛЕННЯ НАПРУГИ 
         Відхилення напруги характеризується показником сталого відхилення напруги, для якого встановлено наступні норми: 
- Нормально допустимі та гранично допустимі значення встановленого відхилення напруги d Uy на висновках приймачів електричної енергії рівні відповідно ± 5 і ± 10% від номінальної напруги електричної мережі по ГОСТ 721 і ГОСТ 21128 (номінальна напруга); 
- Нормально допустимі та гранично допустимі значення встановленого відхилення напруги в точках загального приєднання споживачів електричної енергії до електричних мереж напругою 0,38 кВ і більше.

Вимірювання сталого відхилення напруги d Uy здійснюють наступним чином.

1. Для кожного  i-го спостереження за період  часу, рівний 24 год, вимірюють значення  напруги, яка в електричних  мережах однофазного струму визначають  як діюче значення напруги  основної частоти U (1)i в вольтах,  кіловольтах, без урахування вищих гармонійних складових напруги, а в електричних мережах трифазного струму — як діюче значення кожного міжфазного (фазного) напруги основної частоти U(1)i, а також як діюче значення напруги прямої послідовності основної частоти U1 (1)i, що обчислюється за формулою

U_1(1)i =

(1)

де UAB (1)i, UBC (1)i, UCA (1)i - діючі значення міжфазних  напруг основної частоти в i-му спостереженні, В, кВ.

Допускається: 
1) визначати U1 (1)i методом симетричних складових; 
2) визначати U1 (1)i за наближеною формулою:

             (2)

При цьому відносна похибка обчислення значень U1 (1)i з використанням формули (2) замість формули (1) не перевищує 0,1% при коефіцієнті несиметрії напруг по зворотній послідовності, не перевищує 6%;

3) вимірювати в електричних мережах  однофазного і трифазного струму  замість діючих значень фазних  і міжфазних напруг основної  частоти діючі значення відповідних  напруг з урахуванням гармонійних  складових цих напруг при коефіцієнті спотворення синусоїдальності напруги, не перевищує 5%.

2. Обчислюють значення усередненого  напруги Uy в вольтах, кіловольтах  як результат усереднення N спостережень  напруг U (1)i або U1 (1)i за інтервал  часу 1хв за формулою:

 

             (3)

 

де Ui — значення напруги U (1)i або U1 (1)i в i-му спостереженні, В, кВ. 
Число спостережень за 1 хв повинно бути не менше 18.

3. Обчислюють  значення усталеного відхилення  напруги d Uy у відсотках за формулою:

        (4)

де Uном - номінальне міжфазова (фазова) напруга, В, кВ.

4. Якість електричної  енергії по сталому відхиленню  напруги в точці загального  приєднання до електричної мережі  вважають відповідним вимогам  цього стандарту, якщо всі виміряні за кожну хвилину протягом встановленого за пунктом 5.1 періоду часу (24 год) значення усталеного відхилення напруги знаходяться в інтервалі, обмеженому гранично допустимими значеннями, а не менше 95% виміряних за той же період часу значень сталого відхилення напруги знаходяться в інтервалі, обмеженому нормально допустимими значеннями.

Додатково допускається визначати відповідність нормам стандарту за сумарною тривалості часу виходу виміряних значень цього  показника за нормально і гранично допустимі межі.

При цьому якість електричної енергії  по сталому відхиленню напруги вважають відповідним вимогам цього стандарту, якщо сумарна тривалість часу виходу за нормально допустимі значення становить не більше 5% від встановленого  періоду часу, тобто 1 год 12 хв, а за гранично допустимі значення - 0% від цього періоду часу.

 2. КОЛИВАННЯ НАПРУГИ 
Коливання напруги характеризуються наступними показниками: 
- Розмахом зміни напруги; 
- Дозою флікера. 
       1. Гранично допустимі значення розмаху зміни напруги d Ut в точках загального приєднання до електричних мереж при коливаннях напруги, що огинає яких має форму меандру (див. рисунок 1), залежно від частоти повторення змін напруги FdUt або інтервалу між змінами напруги D ti, i +1 рівні значень, що визначаються за кривою 1 рисунка 1, а для споживачів електричної енергії, які мають лампами розжарювання, у приміщеннях, де потрібна значна зорова напруга, - дорівнюють значенням, що визначається за кривою 2 рисунка 1. Перелік приміщень з розрядами робіт, що вимагають значного зорового напруги, встановлюють у нормативних документах, що затверджуються в установленому порядку.

 

Рисунок 1 —  Гранично допустимі розмахи змін напруги 
в залежності від частоти повторення змін напруги 
за хвилину для коливань напруги, що мають форму меандру

2. Розмах зміни напруги d Ut у відсотках (відповідно з рисунком 2) обчислюють за формулою:

       (5)

де Ui, Ui +1 - значення наступних один за іншим  екстремумів або екстремуму і  горизонтальної ділянки обвідної середньоквадратичних значень напруги основної частоти, визначених на кожному півперіоді основної частоти, В.

 

Рисунок 2 —  Коливання напруги довільної  форми (а) 
і мають форму меандру (б)

 

Допускається  при коефіцієнті спотворення  синусоїдальності напруги, не перевищує 5%, визначати розмах зміни напруги dUtу відсотках за формулою:

        (6)

де Uai, Uai +1 - значення наступних один за іншим екстремумів або екстремуму і горизонтальної ділянки обвідної амплітудних значень напруги на кожному півперіоді основної частоти, В, кВ.

3. Частоту повторення змін напруги F dUt, с-1, хв-1, при періодичних коливаннях напруги обчислюють за формулою:

                     (7)

де m — число змін напруги за час Т; 
Т — інтервал часу вимірювання, що дорівнює 10 хв.

Примітка. Значення частоти повторення змін напруги, що дорівнює двом змінам напруги в секунду, відповідає 1 Гц.

4. Інтервал  часу між змінами напруги Dti, i +1 в секундах або хвилинах обчислюють за формулою:

Dt_i, _i+1 = t_i+1 - t_i                          (8) 
де ti, ti +1 — початкові моменти наступний один за іншим змін напруги, с, хв.

Якщо  інтервал часу між закінченням одного зміни і початком наступного, що відбувається в тому ж напрямку, менше 30 мс, то ці зміни розглядають як одне.

5.  Дозу флікера (короткочасну і тривалу) при коливаннях напруги        будь-якої форми визначають наступним чином.

5.1. Вимірюють  за допомогою флікерметра за  інтервал часу Тsh, рівний 10 хв, рівні  флікера Р, (%) 2, відповідні інтегральної ймовірності, що дорівнює 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%.

5.2. Визначають  за допомогою флікерметра або  обчислюють згладжені рівні флікера  Ps, (%) 2, за формулами: 

            (9)

де P1s, P3s, P10s, P50s — згладжені рівні  флікера при інтегральної ймовірності, що дорівнює 1,0; 3,0; 10,0; 50,0 відповідно.

5.3. Визначають  за допомогою флікерметра або  обчислюють короткочасну дозу  флікера Рst, відн. од., на інтервалі  часу Тsh за формулою:

 

        (10)

5.4. Короткочасна доза флікера при  періодичних коливаннях напруги  з формою, що відрізняється від  меандру, може бути визначена  аналітичним  методом оцінки  відповідності коливань.

Метод не застосовують, якщо інтервал часу між закінченням одного коливання напруги та початком наступного менше 1 с.

Оцінку відповідності  коливань нормам проводять наступним  чином. 
На інтервалі часу вимірів виділяють тривалі інтервали часу спостереження TL відповідно до ГОСТ 13109-97. Тривалі інтервали TL розбивають на короткочасні, рівні 10 хв, інтервали часу спостереження Tsh.

 На кожному короткочасному інтервалі Tsh виконують операції:

1. На кожному з виділених  короткочасних інтервалів Тsh визначають форму коливань напруги відповідно до ГОСТ 13109-97.
2. Визначають розмах зміни напруги dUti для кожного i-го коливання напруги встановленої форми.
3. На виділеному короткочасному інтервалі Tsh для коливань двоступеневої (рисунок 3), прямокутної і трикутної (рисунок 4) форм визначають інтервали між суміжними змінами напруги Dti, i +1 або тривалості переднього і заднього фронтів змін напруги (Dtф1, Dtф2) для коливань, викликаних пуском двигунів (рисунок 5).
4. Визначають коефіцієнт приведення Fпр для кожного i-го коливання напруги відповідно до ГОСТ 13109-97.
5. Визначають наведений розмах dUtiпр для кожного i-го коливання напруги.
6. Для кожного i-го наведеного розмаху зміни напруги dUtiпр визначають мінімальний інтервал часу між змінами напруги Dti, i +1min за таблицею 1 або за відповідними кривими рисунка 1 за умови, що dUtiпр = d Uti норм.

 

 

 

Таблиця 1. Мінімальні інтервали часу між  змінами напруги

d Ut норм, %		Fd  U  t , мін-1	D ti, i+1, c
крива 1	крива 2
4,14	3,00	0,76	78,95
4,00	2,90	0,84	71,43
3,86	2,80	0,95	63,16
3,73	2,70	1,06	56,605
3,59	2,60	1,20	50,00
3,45	2,50	1,36	44,12
3,30	2,40	1,55	38,71
3,17	2,30	1,78	33,71
3,04	2,20	2,05	29,27
2,90	2,10	2,39	25,10
2,76	2,00	2,79	21,50
2,60	1,90	3,29	18,24
2,48	1,80	3,92	15,31
2,35	1,70	4,71	12,74
2,21	1,60	5,72	10,49
2,07	1,50	7,04	8,52
1,93	1,40	8,79	6,82
1,79	1,30	11,16	5,38
1,66	1,20	14,44	4,16
1,52	1,10	19,10	3,14
1,38	1,00	26,60	2,26
1,31	0,95	32,00	1,88
1,24	0,90	39,00	1,54
1,17	0,85	48,70	1,23
1,10	0,80	61,80	0,97
1,04	0,75	80,50	0,74
0,97	0,70	110,00	0,54
0,90	0,65	175,00	0,34
0,83	0,60	275,00	0,22
0,76	0,55	380,00	0,16
0,69	0,50	475,00	0,13
0,62	0,45	580,00	0,10
0,55	0,40	690,00	0,09
0,48	0,35	795,00	0,08
0,40	0,29	1052,00	0,06
0,41	0,30	1180,00	-
0,48	0,35	1400,00	-
0,55	0,40	1620,00	-