К вопросу о стандартах на качество электрической энергии

УДК 621.311

А. В. ДЕД С. В. БИРЮКОВ А. В. ПАРШУКОВА

№

Омский государственный технический университет

К ВОПРОСУ О СТАНДАРТАХ НА КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Описаны этапы развития в России стандартизации качества электроэнергии. Дается краткое сравнение ГОСТ 13109-97 с введенным в действие стандартом ГОСТ 32144-2013.

Ключевые слова: качество электрической энергии, отклонение напряжения, отклонение частоты.

В июле 2013 года Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарта) было принято решение о введение в действие с 2014 года ряда новых стандартов, регламентирующих требования к контролю качества электроэнергии [1].

Так, с января 2014 года начали действовать стандарты, определяющие требования к средствам измерения и методам измерений показателей качества электроэнергии.

В июле 2014 года начал действовать стандарт ГОСТ 32144-2013 [2], определяющий нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения.

С этого момента данный стандарт остался единственным нормативным документом, требованиям которого должна будет соответствовать электрическая энергия, передаваемая потребителям.

Нормативная база в области качества электрической энергии действует в нашей стране уже более 40 лет (рис. 1).

Начало нормированию требований к измерению и контролю качества электроэнергии положил введенный в действие в 1970 году первый отечественный стандарт — ГОСТ 13109-67 «Электрическая энергия. Нормы качества электрической энергии у ее приемников, присоединенных к электрическим сетям общего назначения».

В 1987 году была принята, а в 1989 году введена в действие обновленная редакция стандарта ГОСТ 13109-87 «Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения».

Следующим этапом в эволюции требований к контролю качества электроэнергии стал принятый в 1997 году Международным советом по стандартизации, метрологии и сертификации ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения», который действует и в настоящее время. ГОСТ 13109-97 определил основные показатели качества электрической энергии, их нормативные значения, установил интервалы усреднения и отчетный период [3].

В начале 2000-х годов были приняты два руководящих документа, которые установили процедуры выполнения измерений, обработки и представления результатов и стали основой контроля качества электроэнергии в России и СНГ. Это РД 153-34.015.501-00 и РД 153-34.0-15.502-2002 — «Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». Именно эти документы явились базой для разработки и производства многих современных приборов анализа качества электрической энергии.

Необходимо отметить, что зарубежная нормативная база в области контроля качества электроэнергии ранее находилась на более высоком уровне, чем отечественная.

Так, с развитием элементной базы в мире был принят стандарт IEC 61000-4-30, с новыми требованиями на алгоритмы и методики измерения показателей качества электроэнергии.

В Европе была создана необходимая база стандартов для контроля качества электроэнергии после принятия стандарта EN 50160:2010, который определяет основные показателей качества электроэнергии, а также их нормативные значения.

Однако только IEC 61000-4-30 фактически стал основным международным стандартом, который упорядочил методику измерений, требуемые точности, интервалы усреднения и алгоритмы вычисления параметров, а также стал ориентиром для многих производителей анализаторов качества электрической энергии в мире.

С целью сократить отставание отечественной нормативной базы от европейской в 2008 году приняты и с января 2010 года вступили в силу два стандарта по методам измерений показателей качества электроэнергии, основанные на базе международного стандарта IEC 61000-4-30:

— ГОСТ Р 51317.4.30-2008 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Методы измерений показателей качества электрической энергии»;

— ГОСТ Р 51317.4.7-2008 «Совместимость технических средств электромагнитная. Общее руководство по средствам измерений и измерениям

Рис. 1. Этапы развития нормативной базы контроля качества электрической энергии

гармоник и интергармоник для систем электроснабжения и подключаемых к ним технических средств».

В 2008 году на смену утратившим силу с июля 2007 года РД 153-34.0-15.501-00 и РД 153-34.0-15.5022002 появился ГОСТ Р 53333-2008, устанавливающий основные положения по организации и проведению контроля качества электроэнергии, который в том числе включал рекомендуемые формы протоколов измерений.

Таким образом, в России появился комплект стандартов, который должен был стать базой для формирования и развития системы контроля качества электрической энергии.

Однако часть положений ранее принятого ГОСТ 13109-97 не согласовывалась с ГОСТ Р 51317.4.302008.

Возникла необходимость разработки нового стандарта качества электрической энергии и новых форм отчета, согласованных с принятыми ГОСТ Р 51317.4.30-2008 и ГОСТ Р 51317.4.7-2008.

Новый стандарт качества электрической энергии ГОСТ Р 54149-2010 был введен в действие с января 2013 года.

Данный ГОСТ был разработан с учетом положений принятых стандартов ГОСТ Р 51317.4.302008, ГОСТ Р 51317.4.7-2008 и европейского стандарта EN50160, а также специфических требований к электрическим сетям в России.

Однако ввиду отсутствия приборного парка, позволяющего проводить измерения на соответствие вышеуказанному, Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстан-дарт), было принято решение о продлении действия на территории Российской Федерации ГОСТ 1310997 до 1 июля 2014 года [4].

Таким образом, было установлено, что до 1 июля 2014 года решение о применении ГОСТ Р 54149-2010 или ГОСТ 13109-97 принималось организацией, обеспечивающей поставку электрической энергии.

В связи с вступлением в 2012 году России во Всемирную торговую организацию все требования ГОСТ 54149-2010 должны были приведены к требованиям международных стандартов.

Приказом Росстандарта от 22 июля 2013 г. № 400-ст с 1 июля 2014 года ГОСТ Р 54149-2010 отменяется, и вводится в действие межгосударственный стандарт ГОСТ 32144-2013 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

ГОСТ 32144-2013 разработан на основе применения ГОСТ Р 54149-2010 и соответствует европейскому стандарту ЕН 50160:2010 «Характери-

стики напряжения электричества, поставляемого общественными распределительными сетями». Поэтому постараемся сравнить и выделить некоторые из основных отличий между старым ГОСТ 13109-97 и введенным стандартом ГОСТ 32144-2013 [2, 3].

1. Согласно ГОСТ 32144-2013 все измерения должны быть проведены в соответствии с ГОСТ 30804.4.30-2013 (IEC 61000 4 30:2008) и ГОСТ 30804.4.7-2013 (IEC 61000 4 7:2009). Это принципиальное отличие от ГОСТ 13109-97, позволяющее определить единые требования к построению системы контроля качества электрической энергии.

2. В ГОСТ 32144-2013 есть отличия по интервалам усреднения показателей качества электроэнергии, которые согласованы с ГОСТ 30804.4.30-2013 и для следующих показателей составляют:

— отклонения частоты — интервал усреднения 10 секунд вместо 20 секунд в ГОСТ 13109-97;

— медленные изменения напряжения (ранее «установившиеся отклонения напряжения») — интервал усреднения 10 минут вместо 1-й минуты в ГОСТ 13109-97;

— фликер — изменений по интервалам усреднения нет, 10 минут для кратковременного и 2 часа для длительного фликера;

— несимметрия напряжений — интервал усреднения составляет 10 минут вместо 3-х секунд в ГОСТ 13109-97;

— гармонические составляющие напряжения — интервал усреднения 10 минут вместо 3-х секунд в ГОСТ 13109-97.

Интервал периода измерений по вышеуказанным параметрам установлен в одну неделю вместо одних суток в ГОСТ 13109-97.

3. В ГОСТ 32144-2013 введены новые категории событий:

— прерывания напряжения, определяемые как падение напряжения ниже 5 % опорного напряжения во всех фазах (кратковременные — до 3-х минут, длительные — более 3-х минут);

— интергармонические составляющие напряжения.

4. В ГОСТ 32144-2013 добавлены таблицы классификации провалов напряжения по остаточному напряжению и длительности и классификации кратковременных прерываний напряжения по длительности. Длительность провалов напряжения определена до 1-й мин.

5. Гармонические составляющие напряжения должны измеряться в соответствии с ГОСТ 30804.4.7-2013, который был разработан на основе международного стандарта IEC 61000-4-7 (включая использование при измерении гармонических подгрупп).

6. В ГОСТ 32144-2013 введен термин, применяемый для обозначения результатов измерений показателей качества электрической энергии и результатов их усреднения на временных интервалах, в пределах которых имели место прерывания, провалы напряжения или перенапряжения — «маркированные данные».

Это понятие применяется для следующих категорий событий:

— отклонение частоты;

— медленные изменения напряжения;

— колебания напряжения;

— гармонические составляющие напряжения;

— несимметрия напряжений.

Маркирование данных позволяет не фиксировать одно и то же событие в нескольких категориях одновременно и учитывать их при подготовке протоколов измерений.

7. В ГОСТ 32144-2013 для медленных изменений напряжения исключены режимы наименьших и наибольших нагрузок.

В ГОСТ 13109-97 для данного показателя качества электрической энергии были установлены нормально допустимые и предельно допустимые величины: ±5 % и ±10 %, и выход за данные пределы фиксировался соответственно показателями Т1 и Т2.

Теперь в протоколе указываются только предельно допустимые значения и время выхода за эти пределы — Т2. А нормы положительных и отрицательных отклонений напряжений в точке передачи электрической энергии не должны превышать ±10 % от номинального или согласованного значения напряжения.

Нельзя забывать, что нормы качества электрической энергии, установленные выбранным энер-госнабжающей организацией стандартом, подлежат включению в технические условия на присоединение потребителей электрической энергии и в договоры между электроснабжающими организациями и потребителями электрической энергии.

Контроль и обеспечение качества электроэнергии является сложной технической задачей, по-

этому введение в действие ГОСТ 32144-2013 дает возможность обеспечения условий, при которых отклонения показателей качества электрической энергии не будут превышать установленных для них допустимых значений в точке передачи электрической энергии.

Библиографический список

1. О введении в действие межгосударственного стандарта : Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) от 22 июля 2013 г. № 400-ст.

2. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — Введ. 2014.07.01. — М. : Стандартин-форм, 2013. - 10 с.

3. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — Введ. 1999.01.01. — М. : Изд-во стандартов, 1998. — 32 с.

4. О продлении действия на территории Российской Федерации ГОСТ 13109-97 : Приказ Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) [от 25 октября 2012 года № 565-ст.]. — URL: http://docs.cntd.ru/ document/902377181 (дата обращения: 30.09.2014).

>

ДЕД Александр Викторович, старший преподаватель кафедры электроснабжения промышленных предприятий.

БИРЮКОВ Сергей Владимирович, доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры физики.

ПАРШУКОВА Александра Витальевна, магистр гр. ЭЭМ-514 факультета элитного образования и магистратуры.

Адрес для переписки: ded_av@mail.ru

Статья поступила в редакцию 01.10.2014 г. © А. В. Дед, С. В. Бирюков, А. В. Паршукова

Книжная полка

621.31/Т23

Татевосян, А. А. Моделирование электротехнических комплексов и систем : учеб. пособие для вузов по профилю «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений» направления подготовки «Электроэнергетика и электротехника» / А. А. Татевосян. - Омск : ОмГТУ, 2014. -114 c. - ISBN 978-5-8149-1854-3.

Рассмотрены общие вопросы моделирования электрооборудования промышленности. Представлено математическое описание электромагнитных и электромеханических процессов, протекающих в электротехнических комплексах и системах. Указаны подходы к решению задачи моделирования сложных электротехнических комплексов, приведены примеры схемотехнических моделей силового трансформатора и асинхронной машины с короткозамкнутым ротором, выполнен расчет установившегося режима системы электроснабжения. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 130302 (140400) «Электроэнергетика и электротехника», изучающих дисциплину «Компьютерные методы расчета установившихся и переходных процессов».