ГОСТ 13109-87 Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

ГОСТ 13109 — 87

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва

УДК 621.311 :621.332 : 006.354 Группа Е02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения

Electrical energy. Requirements for quality of electrical energy in general-purpose electrical networks

ОКП 01 1101

Дата введения 01.01.89

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Стандарт устанавливает требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются приемники или потребители электрической энергии.

Стандарт не устанавливает требования к качеству электрической энергии в электрических сетях: специального назначения (например контактных тяговых, связи); передвижных установок (например поездов, самолетов, судов); автономных систем электроснабжения; временного назначения; присоединенных к передвижным источникам питания.

Термины, применяемые в стандарте, и пояснения к ним приведены в приложении 1.

• 1. НОМЕНКЛАТУРА ПОКАЗАТЕЛЕН КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

  • 1.1. Показатели качества электрической энергии (ПКЭ) подразделяют на две группы: основные ПКЭ и дополнительные ПКЭ.

Основные ПКЭ определяют свойства электрической энергии, характеризующие ее качество. Дополнительные ПКЭ представляют собой формы записи основных ПКЭ, используемые в других нормативно-технических документах.

Издание официальное

• 1.2. К основным ПКЭ относят: отклонение напряжения 6U, размах изменения напряжения 6Ut, дозу колебаний напряжения ф, коэффициент несинусоидальности кривой напряжения К_Вси, коэффициент n-й гармонической составляющей Кщп>, коэффициент обратной последовательности напряжения Кги, коэффициент нулевой последовательности напряжений Кои, отклонение частоты А/, длительность провала напряжения Д/_п, импульсное напряжение t/имп-

• 1.3. К дополнительным ПКЭ относят: коэффициент амплитудной модуляции К_МОд, коэффициент небаланса междуфазных напряжений Кнеб> коэффициент небаланса фазных напряжений ^веб.ф*

• 1.4. Для определения допустимых значений некоторых из основных ПКЭ используют следующие вспомогательные параметры: частоту изменений напряжения F, интервал между изменениями напряжения A/*, _i+i, глубину провала напряжения 6U„, интенсивность провалов напряжения т*, длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды Д/имп o,s-

• 1.5. Настоящий стандарт устанавливает требования к основным ПКЭ. Способы определения основных, дополнительных ПКЭ и вспомогательных параметров электрической энергии, а также соотношений между основными и дополнительными ПКЭ приведены в приложении 2.

• 2. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

  • 2.1. Значения ПКЭ в нормальном режиме работы электрической сети должны не выходить за пределы максимальных значений, указанных в табл. 1, при этом в течение не менее 95% времени каждых суток значения ПКЭ должны не выходить за пределы нормальных значений, указанных в табл. 1.

  • 2.2. Значения ПКЭ в послеаварийном режиме работы электрической сети должны не выходить за пределы максимальных значений, указанных в табл. 1.

  • 2.3. При аварийных нарушениях электроснабжения допускается кратковременный выход значений ПКЭ за установленные пределы, в том числе снижение напряжения вплоть до нулевого уровня, отклонение частоты до ±5 Гц, с последующим их восстановлением до значений ПКЭ, установленных для послеаварийного режима.

  • 2.4. На входах приемников электрической энергии, являющихся источниками электромагнитных помех, допускаются значения ПКЭ в более широких диапазонах, чем установленные в данном стандарте, если это не приводит к нарушению норм стандарта у других приемников электрической энергии.

Продолжение табл. 1

* При определении отклонения напряжения провалы напряжения и импульсы напряжения не учитывают.

** В переходном режиме допустимы кратковременные выходы отклонения напряжения за установленные пределы.

*** Нормальные и максимальные допустимые значения отклонения напряжения в точках электрических сетей напряжением 35 кВ и выше, а также нормальные допустимые значения отклонения в сети 6—20 кВ определяются по методике, приведенной в правилах по контролю и анализу качества электрической энергии и регулированию напряжения в электрических сетях общего назначения Главгосэнергонадзора.

*⁴ Методика определения допустимости колебаний напряжения различной частоты и размахов приведена в приложении 3.

*⁵ Показатель «доза колебаний напряжения» в действующих электрических сетях вводится по мере их оснащения соответствующими приборами, при использовании которых оценку допустимости размаха изменения напряжения на вводах осветительных установок по кривым черт. 1 допускается не производить.

*^в В послеаварийных режимах работы электрической сети допускается отклонение частоты от плюс 0,5 Гц до минус 1 Гц общей продолжительностью за год не более 90 ч.

*⁷ Допустимые значения импульсного напряжения, отклонения напряжения и его длительности в переходном режиме и длительности провалов напряжения будут установлены с 01.09.89.

• 3. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

  • 3.1. Контроль качества электрической энергии в точках электрических сетей и на входе приемников электрической энергии следует осуществлять энергоснабжающей организации и потребителю, каждому в своих подведомственных сетях.

  • 3.2. По разным ПКЭ допускается устанавливать различную периодичность и длительность измерения. Длительность измерения ПКЭ должна быть не менее 1 сут.

Рекомендуемые длительности и периодичности измерения устанавливают в правилах по контролю и анализу качества электрической энергии и регулированию напряжения в электрических сетях общего назначения Главгосэнергонадзора.

При присоединении нового потребителя (кроме коммунальнобытового) контроль ПКЭ в точке его присоединения проводят до и после его подключения в обязательном порядке.

• 3.3. Оценку соответствия ПКЭ допустимым значениям, установленным в данном стандарте, проводят по результатам измерений за каждые сутки отдельно.

• 3.4. Абсолютные погрешности измерения ПКЭ должны не превышать:

0.5% —Для отклонений напряжения и коэффициента несинусо-идальности;

0,1%—для размаха изменения напряжения;

0,005 % ²— для дозы колебаний напряжения;

0,2% —для коэффициентов гармонической составляющей, обратной и нулевой последовательностей напряжения;

0,02 Гц — для отклонений частоты.

Примечание. Требования настоящего пункта вводят с 01.01.91. До оснащения сетей средствами измерения, соответствующими требованиям, контроль ПКЭ допускается осуществлять серийно выпускаемыми средствами.

2*

Продолжение табл. 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Обязательное

СПОСОБЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

I. Основные ПКЭ

• 1.1. Отклонение напряжения (6(7) в процентах вычисляют по формуле

Ь ^~^^о<100, (1)

VhoM

где U—действительное значение напряжения, В, кВ;

(7_НОМ — номинальное значение напряжения. В, кВ.

В электрических сетях однофазного тока действительное значение напряже-«ия U определяют как действующее значение напряжения основной частоты без учета гармонических составляющих напряжения, а в электрических сетях трехфазного тока — как действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты ((/щ>), вычисляемое по формуле

где С/ва<п» (7св(п, i/дсц) — действующие значения междуфазных напряжений основной частоты В, кВ.

При определении данного ПКЭ допускается:

• 1) определять действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты ((/цц) по приближенной формуле

^1(0“ з [ ^ВА(1)+^СВ(Т) +^АС(1)J- (3)

Примечание. Относительная погрешность вычисления значений (/ци по формуле (3) по сравнению с формулой (2) не превышает 0,1% при коэффициенте обратной последовательности напряжений (в соответствии с требованиями п. 1.6 приложения 2), не превышающем 6%;

• 2) применять в электрических сетях однофазного и трехфазного тока при коэффициенте несинусоидальности кривой напряжения (в соответствии с требованиями п, 14 приложения 2), не превышающем 5% вместо действующих значений напряжения основной частоты, действующие значения напряжения.

• 1.2. Размах изменения напряжения (б(/<) в процентах (в соответствии с черт. 2) вычисляют по формуле

  I 1

  e Ut=~---——--100.

  V2 f/ном где t/f, (7<₊₁— значения следующих друг за другом

  
  

  (4)

  
  

экстремумов (или экстремума и горизонтального участка) огибающей амплитудных значений напряжения, В, кВ (в соответствии с черт. 2).

Примечание. К размахам изменения напряжения, нормируемым настоящим стандартом, относят одиночные изменения напряжения любой формы с частотой повторения более двух раз в минуту (1/60 Гц) и размахи с частотой повторения от двух раз в минуту до одного в час, имеющие среднюю скорость изменения напряжения более 0,1 %/с для ламп накаливания и 0,2%/с для остальных электроприемников.

• 1.3. Дозу колебаний напряжения (ф) в процентах в квадрате вычисляют по формуле

| t 25

J ^dt (5)

⁹ t-9 о

где g/ — коэффициент приведения действительных размахов изменений напряжения к эквивалентным, определяемый в соответствии с табл. 2;

О— интервал времени усреднения, равный 10 мин;

S(f.t)—-частотный спектр процесса изменения напряжения в момент времени t.

При периодических или близких к периодическим изменениям напряжения допускается вычислять дозу колебаний напряжения (ф) по формуле

1 t ф=— f ZgftUf dt. (6)

⁰ /—9

где dt// — действующие значения составляющих разложения в ряд Фурье изменений напряжения с размахом 6Ut, в соответствии с п. 1.2 приложения 2).

Таблица 3

• 1.4. Коэффициент несинусоидальности кривой напряжения (Квси) в процентах вычисляют по формуле

  *_нсУ=100

  
  
  

  (7)

  
  

где — действующее значение л-й гармонической составляющей напряже-ния, В, кВ;

п—порядок гармонической составляющей напряжения;

W — порядок последней из учитываемых гармонических составляющих напряжения.

При определении данного ПКЭ допускается:

• 1) не учитывать гармонические составляющие порядка л>40 и (или) значения которых менее 0,3%;

• 2) вычислять данный ПКЭ по формуле

  *_Bc.U=100

  
  
  

(8)

где l/(D — действующее значение напряжения основной частоты В, кВ.

Примечание. Относительная погрешность определения К_аси по формуле (8) по сравнению с формулой (7) численно равна отклонению напряжения £7₍1) ОТ t/_a0M.

• 1.5. Коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения Ким в-процентах вычисляют по формуле

U{_n)lУнтл» (9)

где и_1П) — действующее значение л-й гармонической составляющей напряжения 6, кВ.

Допускается вычислять данный ПКЭ по формуле

К_а(я)=100 сг_(я)/£/_(П. (Ю)

где U(i) — действующее значение напряжения основной частоты В, кВ.

Примечание. Относительная погрешность определения по формуле (10) по сравнению с формулой (9) численно равна отклонению напряжения L/(l) ОТ 1/_ном-

• 1.6. Коэффициент обратной последовательности напряжений (Кги) в процентах вычисляют по формуле

К2(/ ⁼ 100 (П)

где 1/2(п—действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты трехфазной системы напряжений. В, кВ;

V_Hom— номинальное значение междуфазного напряжения, В, кВ.

Действующее значение напряжения обратной последовательности основной частоты ({/^п) вычисляют по формуле

^СВ(1)~^АС(1) А

^УВА(1) J

где {/ва(п, ^вс<п> ^AC(i) — действующие значения междуфазных напряже-аий основной частоты, В, кВ.

При определении данного ПКЭ допускается:

1) вычислять U2(iy по приближенной формуле

^2(1)⁼®’^ 1^НБ(1) ^НМ(1)Ь (13)

где Unsay, Uh мт— наибольшее и наименьшее действующие значения из трех междуфазных напряжений основной частоты, В, кВ.

Примечание. Относительная погрешность определения Къи с использованием формулы (13) вместо формулы (12) не превышает ±8%;

• 2) применять при вычислении Usm вместо действующих значений междуфазных напряжений основной частоты действующие значения междуфазных напряжений, определенные с учетом всех гармонических составляющих, если коэффициент несинусоидальности кривой напряжения (в соответствии с требованиями п. 1.4 приложения 2) не превышает 5%;

• 3) вычислять данный ПКЭ по формуле

  К₂₀—100 ^2(1)/^1(1)«

  
  

  (14)

  
  

где {/до — действующее значение напряжения прямой последовательности ■основной частоты. В, кВ.

Примечание. Относительная погрешность определения Кги по формуле (14) по сравнению с формулой (11) численно равна отклонению напряжения {/ко от {/ном.

• 1.7. Коэффициент нулевой последовательности напряжений Кси трехфазной четырехпроводной системы в процентах вычисляют по формуле

  /С_ой—100 ^о(1)/^ном. ф»

  
  

  (15)

  
  

тде {/осп— действующее значение нулевой последовательности основной частоты В, кВ;

{/дом.ф — номинальное значение фазного напряжения В, кВ.

Действующее значение напряжения нулевой последовательности вычисляют по формуле

Z/2 __гг2

^СВПГ^АСП)

np=^c+(^A-^.)/К 3

Примечание. Относительная погрешность определения Кои с использованием формулы (17) вместо формулы (16) не превышает ±10%;

• 2) применять вместо действующих значений междуфазных и фазных напряжений основной частоты действующие значения напряжений, определенные с учетом всех гармонических составляющих, если коэффициент несинусоидаль-ностн кривых напряжения не превышает 5%;

• 3) вычислять данный ПКЭ по формуле

KQ(f=100 3 (19)

где £/ц1) — действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты. В, кВ.

Примечание. Относительная погрешность определения Кои по формуле (19) по сравнению с формулой (15) численно равна значению отклонения напряжения б/цп от б7_Ном.

• 1.8. Отклонение частоты (Af) в герцах вычисляют по формуле А /=/ /ном»

  (20)

  
  

где f— значение частоты, Гц;

/ном— номинальное значение частоты, Гц.

• 1.9. Длительность провала напряжения (Д/_п) в секундах (черт. 3) вычисляют по формуле

Д/_П=^_к—/_н, (21)

где /_в, /_к — начальный и конечный моменты провала напряжения, с.

• 1.10. Импульсное напряжение в относительных единицах (д(/*имп) в соответствии с черт. 4 вычисляют по формуле

»^имп = ^МП . (22)

Г 2 t^HOM

где {/_ВИп — значение импульсного напряжения. В, кВ.

• 2. Дополнительные ПКЭ

  • 2.1. Коэффициент амплитудной модуляции (Кмод) в процентах в соответствии с черт. 5 вычисляют по формуле

    Кмод—

    
    

    ^НБ.а~^НМ,а

    2 V 2 Uном

    
    

    (23)

    
    

где (/нь.а, ^нм.а “ наибольшая и наименьшая амплитуды модулированного напряжения. В, кВ.

При периодической модуляции напряжения соотношение между размахом изменения напряжения ($Ut) и коэффициентом амплитудной модуляции определяют по формуле

5^=2 Кмод. (24)

• 2.2. Коэффициент небаланса междуфазных напряжений (K_aee) в процентах вычисляют по формуле

„ ^НБ ^НМ

Кнеб— -100, (25)

U ном

где U _Н5, U _нм—наибольшее и наименьшее действующие значения из трех междуфазных напряжений, В, кВ.

При коэффициенте несинусоидальности напряжения Кнс и (определяемом в соответствии с требованиями п. 1.4 приложения 2), не превышающем 5%-ное соотношение между коэффициентом обратной последовательности (Kzu) и коэффициентом небаланса междуфазных напряжений определяют по прибли

женной формуле

K_2t/=0,62 К_неб. (26)

Примечание. Относительная погрешность вычисления Кги по формуле (26) не превышает ±8%.

• 2.3. Коэффициент небаланса фазных напряжений (Кнеб.ф) в процентах вычисляют по формуле

„ ^НБ. ф~^НМ. ф

''неб. ф тт

^Мном. ф

где и_НБ_ф, Унм.ф —наибольшее и наименьшее действующие значения из трех фазных напряжений. В, кВ;

i/ном.ф — номинальное значение фазного напряжения. В, кВ.

При коэффициенте несинусоидальности напряжения Кнс и (определяемом б соответствии с требованиями п. 1.4 приложения 2), не превышающем 5%-ное соотношение между коэффициентом нулевой последовательности напряжений (Коо) и коэффициентом небаланса фазных напряжений К_Неб.<ь определяют по приближенной формуле

K_wz==0»62 К_не$ ф- (28)

Примечание. Относительная погрешность вычисления Кои по формуле (28) не превышает ±8%.

• 3. Вспомогательные параметры электрической энергии

3.1. Частоту изменений напряжения (К), с-¹, мин-\ ч~¹, вычисляют по формуле

с²⁹)

где tn — число изменений напряжения за время Т;

Т — интервал времени измерения, с, мин, ч.

3.2. Интервал времени между изменениями напряжения (Д/,-, <₊i) в соответствии с черт. 2, с, мин, ч, вычисляют по формуле

где Л+|, ti — начальные моменты следующих друг за другом изменений напряжения, с, мин, ч, в соответствии с черт. 2.

Если интервал времени между окончанием одного изменения и началом следующего, происходящего в том же направлении, менее 30 мс, то эти изменения рассматривают как одно в соответствии с черт. 2.

• 3.3. Глубину провала напряжения (б£/_в) в процентах в соответствии с черт. 3 вычисляют по формуле

8 гл_п= ^йГ-°у~^?~^^т|" • loo, (31)

U ном

где Umin—минимальное действующее значение напряжения в течение провала напряжения. В, кВ.

• 3.4. Интенсивность провалов напряжения (т*) в процентах вычисляют по формуле

  
  
  

  (32)

  
  

где /и(бС/п, ДМ — число провалов глубины 6С7_В и длительности Д£_в за рассматриваемый интервал времени Т;

Л! — суммарное число провалов напряжения за рассматриваемый интервал времени Г.

• 3.5. Длительность импульса напряжения по уровню 0,5 его амплитуды (Д^ммп о.б) в микросекундах, миллисекундах в соответствии с черт. 5 вычисляют по формуле

^Д ^имп 0,5⁼⁼^^к ^н> (33)

где /_н, /к — моменты времени, соответствующие пересечению кривой импульса напряжения горизонтальной линией, проведенной на половине амплитуды импульса, мкс, мс.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Обязательное

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСТИМОСТИ КОЛЕБАНИИ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Условием допустимости совокупности размахов изменения напряжения, каждый из которых не превышает значений, определяемых в соответствии с черт. 1, является

п

(34)

где — минимальный допустимый интервал времени между размахами ам« плитудой &Ut₉ определяемый по нижней шкале черт. 1;

Т — обшее время наблюдения размахов.

Пример. За 10 мин в сети зарегистрировано 12 размахов амплитудой 4,8% (первая группа размахов), 30 размахов амплитудой 1,7% (вторая группа) и 100 размахов амплитудой 0,9% (третья группа). Определить допустимость питания от этой сети люминесцентных ламп.

Решения: 2. Определением по (34) минимальное время, за которое данное количество размахов с указанной амплитудой допустимо:

12-30+30-1+100 0,1=400 с <600 с.

Вывод. Питание от данной точки сети люминесцентных ламп допустимо.

Допустимые размаян напряжения

5000

ЫЮЗОО 120 60 3020 12 6 3 1J 1 06 0,30,130,10,06 0,03 С 0,0/2

F—частота изменений напряжения; &<_д —интервал времени между размахамн

Черт. 1

€LT^_n — размах периодических колебаний (7 раз-махов изменения напряжения за время Т_п &Urf-lUразмахи непериодических колебаний

Черт. 2

Провал напряжения

Черт. 3

Импульс напряжения

Черт. 4

Периодическая амплитудная модуляция

Черт. 5

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

• 1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством энергетики и электрификации СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Л. Г. Мамиконянц, д-р. техн, наук; Ю. С. Железко, канд. техн, наук; Р. Р. Мамошин, д-р техн, наук; В. Н. Никифорова (руководители разработки), канд. техн, наук; Е. А. Васильчиков

• 2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 16.12.87 № 4566

• 3. ВЗАМЕН ГОСТ 13109—67

• 4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ:

  Обозначение НТД, на которые дана ссылка

  
  

  Номер приложения

  
  

ГОСТ 19431—84

ГОСТ 21027—75

ГОСТ 23875—79

Редактор О. К. Абашкова Технический редактор О. И. Никитина Корректор И. Л. Асауленко

Сдано в наб. 05.01.88 Подп. в печ. 26.02.88 1,5 уел. п. л. 1,5 усл. кр.-отт. 1,19 уч.-изд. л. Тир. 16 000 Цена 5 коп.

Ордена «Знак Почета» Издательство стандартов. 126840. Москва, ГСП. Новопресненский пер.. 3 Тип. «Московский печатник». Москва, Лялин пер.» 6. Зак. 1701

ПРОИЗВОДНЫЕ ЕДИНИЦЫ СИ, ИМЕЮЩИЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ НАИМЕНОВАНИЯ