Новый стандарт по качеству электрической энергии.
Более сорока лет единственным в стране нормативным документом, устанавливающим в России как номенклатуру показателей качества электрической энергии (КЭ) и нормы КЭ, так и основополагающие требования к контролю, методам и средствам измерений показателей КЭ, является стандарт ГОСТ 13109 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения (последовательно в редакциях 1967, 1987 и 1997 гг.
С 2013 года в действие вступит новый стандарт ГОСТ Р 54149-2010. Подробнее о его основных положениях и отличиях от ныне действующего документа в материале одного из разработчиков стандарта Владимира Васильевича Никифорова.
НОВЫЙ СТАНДАРТ ПО КАЧЕСТВУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.
Основные положения и отличия от ГОСТ 13109-97.
Владимир Никифоров, заместитель генерального директора, научный руководитель ООО «ЛИНВИТ», г. Москва.
PQM-702 Анализатор параметров качества электрической энергии.
полное соответствие классу А.
GPS-модуль для синхронизации времени.
GSM-модуль для обмена данными (настройки, управление, считывание данных.
полное соответствие ГОСТ 30804.4.30-2013, ГОСТ 30804.4.7-2013 и ГОСТ 32144-2013.
автоматическое формирование протоколов регистрации утвержденной формы.
рабочий диапазон температуры от –20 до +55 °C.
Значение ГОСТ 13109 для организации работ по обеспечению КЭ бесспорно, особенно в последнее десятилетие, когда появились новые средства измерения показателей КЭ (ПКЭ), основанные на требованиях ГОСТ 13109-97 и детализированных методах измерения и обработки результатов измерений в РД 153-34.0-15.501-00 «Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Часть 1. Контроль качества электрической энергии». В немалой степени этому способствовало введение обязательной сертификации электроэнергии, обусловившее резкое повышение спроса на средства измерения КЭ и методы организации контроля и управления КЭ.
Однако в 2000-е годы произошли структурные изменения в электроэнергетике, осуществлен переход к рыночным отношениям. Принят ряд законодательных и нормативно-правовых актов, в том числе Федеральный закон «Об электроэнергетике» от 26.03.2003 № 35-ФЗ, Федеральный закон от 26.03.2003 № 36 ФЗ «Об особенностях функционирования электроэнергетики в переходный период», Постановления Правительства РФ от 27.12.2004 № 861 и от 31.08.2006 № 530, в которых установлена необходимость обеспечения КЭ субъектами электроэнергетики в рамках своей ответственности.
Кроме того, в последние годы Международной электротехнической комиссией (МЭК) опубликованы новые стандарты, устанавливающие положения, относящиеся к номенклатуре показателей КЭ, методам и средствам измерения КЭ: МЭК 61000-4-30: 2008, МЭК 61000-4-7: 2002 с Изменением 1: 2008 [1, 2]. В связи с этим в РФ были введены в действие гармонизированные с международными стандартами ГОСТ Р 51317.4.30-2008 и 51317.4.7-2008 [3, 4]. Таким образом, у нас впервые появились специальные стандарты по методам измерения и требованиям к средствам измерения КЭ, которые, однако, существенно отличаются отГОСТ 13109-97. В сентябре 2010 г. был утвержден европейский стандарт, устанавливающий нормы КЭ, применяемые в странах ЕС, – ЕН 50160: 2010 [5.
Наконец, масштабные испытания электрической энергии, проведенные в последние пять лет в распределительных сетях в различных регионах в рамках периодического контроля КЭ и сертификационных испытаний, выявили некоторые недостатки ГОСТ 13109-97. требующие исправления. К ним, в частности, относится неучет отличий требований к КЭ в локальных изолированных системах электроснабжения общего назначения от требований к КЭ в системах электроснабжения общего назначения, присоединенных к Единой энергетической системе России, ответственности потребителей за обеспечение КЭ, сложности обеспечения нормативных требований к отклонениям напряжения на зажимах конечных электроприемников.
Эти факты и обстоятельства обусловили необходимость коренного пересмотра ГОСТ 13109-97. по сути, разработки нового стандарта по КЭ.
Цель разработки.
Целью разработки стандарта было введение в действие в РФ нового нормативного документа по требованиям к КЭ, отвечающего рыночным отношениям в электроэнергетике и экономике страны, учитывающего рекомендации и положения международных стандартов и новых национальных стандартов по методам и средствам измерения и оценки показателей КЭ, а также сближение структуры и положений данного стандарта с европейским стандартом ЕН 50160: 2010.
Новый стандарт по КЭ ГОСТ Р 54149-2010 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения разработан ООО ЛИНВИТ и Техническим комитетом по стандартизации ТК 30 Электромагнитная совместимость технических средств в рамках Программы национальной стандартизации, утвержденной в 2009 году Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии, предусматривающей пересмотр ГОСТ 13109-97.
Приказом Росстандарта ввод в действиеГОСТ Р 54149-2010 определен с 01.01.2013 с одновременным прекращением действия ГОСТ 13109-97.
Разработчики ГОСТ Р 54149-2010 ставили перед собой задачу сохранения преемственности с ГОСТ 13109 с учетом ряда основных нормативных положений ЕН 50160: 2010.
Структура нового ГОСТа.
Основные отличия ГОСТ Р 54149-2010 от действующего ГОСТ 13109-97 относятся к.
области применения стандарта.
его структуре и содержанию.
терминам и их определениям.
определениям и нормированию ПКЭ.
ответственности за КЭ сетевых организаций и потребителей.
учету требований к КЭ в изолированных системах электроснабжения.
требованиям к контролю и измерениям ПКЭ.
Структуру и содержание ГОСТ Р 54149-2010 определяют следующие разделы.
Область применения.
Нормативные ссылки.
Термины и определения.
Показатели и нормы качества электрической энергии.
Справочные приложения (статистические данные.
Разделы о методах расчетов и измерений показателей КЭ, о требованиях к соответствующим средствам измерений, методам контроля КЭ в системах электроснабжения, содержащиеся в ГОСТ 13109-97. в настоящем стандарте отсутствуют. Они содержатся в указанных выше специальных национальных стандартах ГОСТ Р 51317.4.30-2008 и ГОСТ Р 51317.4.7-2008.
Таким образом, структура ГОСТ Р 54149-2010 приведена в соответствие с общепринятой международной практикой: требования к КЭ – в одних стандартах, методы измерения и требования к средствам измерения, отвечающим этим методам, – в других. В этом смысле новый стандарт по структуре сближен с ЕН 50160: 2010.
Область применения ГОСТ Р 54149-2010. настоящий стандарт устанавливает показатели и нормы КЭ в точках передачи электроэнергии пользователям сетей низкого, среднего и высокого напряжения систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц.
Это требование существенно отличает новый стандарт от ГОСТ 13109-97. в котором нормы КЭ отнесены к точкам общего присоединения (за исключением установившегося отклонения напряжения), и более отвечает условиям рыночной экономики. Именно в точках передачи происходит обращение электроэнергии в соответствии с договором на поставку или на услуги по передаче электроэнергии установленного качества, ответственность за которое несет сетевая организация. Положение стандарта согласуется с ФЗ «Об электроэнергетике» и Постановлением Правительства РФ от 27.12.2004 № 861. К тем же пунктам отнесены нормы КЭ, установленные в европейском стандарте ЕН 50160: 2010.
Нормы установившегося отклонения напряжения в ГОСТ 13109-97 отнесены к выводам электроприемников, которые присоединены, как правило, к сетям потребителей, на которые не распространяется сфера ответственности сетевой компании. ГОСТ Р 54149-2010 обязывает потребителя на своей стороне обеспечить условия, при которых отклонения напряжения питания на выводах электроприемников не превышают установленных для них допустимых значений, если выполняются требования настоящего стандарта к КЭ в точке передачи электрической энергии. То есть на потребителей также возлагается ответственность за обеспечение требуемого КЭ. Это согласуется с требованиями, чтобы поставщики электроэнергии несли ответственность за обеспечение КЭ, поставляемой потребителям, а изготовители электроустановок и электротехнического оборудования и потребители, приобретающие его, несли ответственность за то, чтобы указанные оборудование и установки при вводе в эксплуатацию не создавали недопустимых кондуктивных электромагнитных помех в сетях питания.
Нормы КЭ в ГОСТ Р 54149-2010 установлены как для электрических сетей систем электроснабжения общего назначения, присоединенных к Единой энергетической системе России, так и для изолированных систем электроснабжения общего назначения. В требованиях ГОСТ 13109-97 различий норм для показателей КЭ в указанных системах электроснабжения не установлено, что приводило, например, к невозможности обеспечения установленных норм по отклонениям частоты в электрических сетях, питаемых от автономных источников переменного тока (например, дизельных генераторов), для которых эти нормы оказываются неоправданно жесткими.
В отличие от ГОСТ 13109-97. нормы КЭ, установленные в новом стандарте, не рассматриваются в качестве уровней электромагнитной совместимости (ЭМС) для кондуктивных электромагнитных помех в системах электроснабжения общего назначения. Требования к уровням ЭМС технических средств – предмет отдельных нормативных документов.
Термины и определения.
В раздел Термины и определения включены некоторые новые термины и уточнены прежние с учетом отношений участников рынка электроэнергии. В частности.
сетевая организация организация, владеющая на праве собственности или на ином установленном федеральными законами основании объектами электросетевого хозяйства, с использованием которых оказывающая услуги по передаче электрической энергии и осуществляющая в установленном порядке технологическое присоединение энергопринимающих устройств (энергетических установок) юридических и физическихиц к сетям, а также осуществляющая право заключения договоров об оказании услуг по передаче электроэнергии с использованием объектов электросетевого хозяйства, принадлежащих другим собственникам и иным законным владельцам.
пользователь электрической сети сторона, получающая электрическую энергию от электрической сети либо передающая электрическую энергию в электрическую сеть. К пользователям электрических сетей относят сетевые организации и иных владельцев электрических сетей, потребителей электрической энергии, а также генерирующие организации.
потребитель электрической энергии юридическое или физическое лицо, осуществляющее пользование электрической энергией (мощностью) на основании заключенного договора.
точка передачи электрической энергии точка электрической сети, находящаяся на линии раздела объектов электроэнергетики между владельцами по признаку собственности или владения на ином предусмотренном федеральными законами основании, определенная в процессе технологического присоединения.
согласованное напряжение электропитания U с напряжение, отличающееся от стандартного номинального напряжения сети по ГОСТ 29322 [6], согласованное для конкретного пользователя электрической сети при технологическом присоединении в качестве напряжения электропитания.
качество электрической энергии степень соответствия характеристик электрической энергии в данной точке электрической системы совокупности нормированных показателей КЭ.
маркированные данные термин, применяемый для обозначения результатов измерений показателей КЭ и результатов их усреднения на временных интервалах, в пределах которых имели место прерывания, провалы напряжения или перенапряжения. При оценке соответствия электрической энергии нормам КЭ, установленным в настоящем стандарте, маркированные данные не учитывают.
Характеристики электроэнергии.
Изменения характеристик электрической энергии, относящиеся к частоте, значениям, форме напряжения и симметрии напряжений в трехфазных системах электроснабжения, разделены в стандарте на две категории.
продолжительные изменения характеристик напряжения.
случайные события.
Продолжительные изменения характеристик напряжения электропитания представляют собой длительные отклонения характеристик напряжения от номинальных значений и обусловлены в основном изменениями нагрузки или влиянием нелинейных нагрузок. К ним относятся: отклонение частоты, медленные изменения напряжения, колебания напряжения и фликер, несинусоидальность напряжения, несимметрия напряжений в трехфазных системах, напряжения сигналов, передаваемых по сетям. Применительно к продолжительным изменениям характеристик напряжения электропитания в настоящем стандарте установлены показатели и нормы КЭ.
Случайные события представляют собой внезапные и значительные изменения формы напряжения, приводящие к отклонению его параметров от номинальных. Они, как правило, вызываются непредсказуемыми событиями, к которым относятся прерывания и провалы напряжения, перенапряжения, импульсные напряжения.
Показатели КЭ.
Определения ряда показателей КЭ в настоящем стандарте отличаются от применяемых в ГОСТ 13109-97.
Так, показатели КЭ, относящиеся к отклонениям напряжения, определены как значения отрицательного и положительного отклонения напряжения электропитания от номинального/согласованного действующего значения напряжения, включая гармоники, интергармоники, информационные сигналы в электрических сетях и т.д. что соответствует международным стандартам и соответственно ГОСТ Р 51317.4.30-2008.
где U m( ) . U m(+) — значения напряжения электропитания, меньшие U 0 и большие U 0 соответственно, измеренные в интервале времени 10 мин в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51317.4.30, подраздел 5.12; U 0 — напряжение, равное стандартному номинальному напряжению U nom или напряжению согласно договорным условиям U c.
Для указанных выше показателей КЭ установлены следующие нормы: положительные и отрицательные отклонения напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10% номинального (или согласно договорным условиям) значения напряжения в течение 100% времени интервала в одну неделю.
В ГОСТ 13109-97 установившееся отклонение напряжения рассчитывается с учетом только 1-й гармоники напряжения U (1.
и характеризуется нормально допустимыми и предельно допустимыми значениями на выводах электроприемников, равными соответственно ±5 и ±10.
Нормы (численные значения) для допустимых отклонений частоты в синхронизированных системах электроснабжения те же, что и в ГОСТ 13109-97. ±0,2 Гц в течение 95% времени интервала в одну неделю и 0,4 Гц в течение 100% времени интервала в одну неделю.
Нормы для допустимых отклонений частоты в изолированных системах электроснабжения с автономными генераторными установками, не подключенных к синхронизированным системам передачи электрической энергии, менее жесткие: 1 Гц в течение 95% времени интервала в одну неделю и 5 Гц в течение 100% времени интервала в одну неделю.
Показателями КЭ, относящимися к гармоническим составляющим напряжения, являются.
значения коэффициентов гармонических составляющих напряжения до 40-го порядка К U(n) в процентах напряжения основной гармонической составляющей U1 в точке передачи электроэнергии.
значение суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения (отношения среднеквадратического значения суммы всех гармонических составляющих до 40-го порядка к среднеквадратическому значению основной составляющей) К U . % в точке передачи электроэнергии.
Нормы (численные значения) показателей КЭ, относящиеся к несинусоидальности и несимметрии напряжений, в настоящем стандарте сохранены без изменений теми же, что и в ГОСТ 13109-97, но показатели КЭ, относящиеся к несинусоидальности напряжений, измеряются и оцениваются с учетом влияния не только высших гармоник, но и групп близко расположенных комбинационных (интергармонических) составляющих в соответствии с ГОСТ Р 51317.4.7-2008, подразделы 3.2, 3.3.
С учетом требований ГОСТ Р 51317.4.30-2008 к классам и средствам измерений показателей КЭ настоящий стандарт устанавливает нормы показателей КЭ в виде значений, измеренных на едином интервале времени измерений класса А, равном 10 периодам напряжения сети 50 Гц (0,2 с) с усреднением на каждом интервале времени 10 мин в течение недели.
По требованиям ГОСТ 13109-97 показатели КЭ должны измеряться на основном интервале времени от 0,1 до 0,5 с с усреднением на интервале времени 3 с или 1 мин (для отклонений напряжения) в течение каждых 24 часов недельного цикла.
Таким образом, расчетный интервал времени измерений показателей КЭ для оценки соответствия их требованиям нового стандарта – 1 неделя, а не 24 часа, как требовал ГОСТ 13109-97.
РОССИЙСКИЙ И ЕВРОПЕЙСКИЙ СТАНДАРТЫ.
Основные отличия ГОСТ Р 54149-2010 от европейского стандарта ЕН 50160: 2010 состоят в требованиях к ряду ПКЭ: в EN 50160 отсутствуют предельно допускаемые значения для части показателей КЭ, важный для наших сетей показатель – коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности, введены менее жесткие по сравнению с ГОСТ Р 54149-2010 требования к отклонениям частоты и напряжения, необоснованные для российских сетей, неполные данные к показателям КЭ в сетях высокого напряжения и др.
Требования европейского стандарта рассчитаны на применение в электрических сетях стран, имеющих иные требования к проектированию электрических сетей и иной по сравнению с российским уровень состояния этих сетей.
При пересмотре ГОСТ 13109-87 и разработке редакции ГОСТ 13109-1997 года показатели и нормы КЭ подробно анализировались и обсуждались и были обоснованно приняты. В период с ввода ГОСТ 13109-1997 в действие (1999 г.) техническое состояние наших сетей не дает пока оснований для пересмотра норм КЭ в направлении их смягчения и гармонизации с европейскими.
Что же касается структуры и содержания стандарта, общих подходов к нормированию КЭ и требований к методам измерения показателей КЭ, то положения новых отечественного и европейского стандартов достаточно близки.
Утвержденный ГОСТ Р 54149-2010 включен в программу национальной стандартизации Российской Федерации для переоформления его в межгосударственный стандарт организации ЕврАзЭС.
PQM-702 Анализатор параметров качества электрической энергии.
полное соответствие классу А.
GPS-модуль для синхронизации времени.
GSM-модуль для обмена данными (настройки, управление, считывание данных.
полное соответствие ГОСТ 30804.4.30-2013, ГОСТ 30804.4.7-2013 и ГОСТ 32144-2013.
автоматическое формирование протоколов регистрации утвержденной формы.
рабочий диапазон температуры от –20 до +55 °C.
МЭК 61000-4-30: 2008 Electromagnetic compatibility (EMC) Part 4-30: Testing and measurement techniques – Power quality measurement methods.
МЭК 61000-4-7: 2002 Electromagnetic compatibility (EMC) Part 4-7: Testing and measurement techniques – General guide on harmonics and interharmonics measurement and instrumentation, for power supply systems and equipment connected thereto.
ГОСТ Р 51317.4.30–2008 (МЭК 61000-4-30:2008). Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии.
ГОСТ Р 51317.4.7–2008 (МЭК 61000-4-30:2008). Совместимость технических средств электромагнитная. Общее руководство по средствам измерений и измерениям гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств.
EN 50160:2010 Voltage characteristics of electricity supplied by public electricity networks.
ГОСТ 29322-92. Стандартные напряжения.
