РД 50-713-92
(МЭК 1000-2-1)

Группа Е02

РУКОВОДЯЩИЙ НОРМАТИВНЫЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Совместимость технических средств электромагнитная

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ОБСТАНОВКА

Виды низкочастотных кондуктивных помех и сигналов, передаваемых по силовым линиям, в системах электроснабжения общего назначения

ОКСТУ 0111

Дата введения 1993-07-01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации в области электромагнитной совместимости технических средств (ТК 30 ЭМС)

РАЗРАБОТЧИКИ

Ю.С.Железко (руководитель разработки), С.А.Живов, П.Н.Заика, И.И.Карташев, Я.Ю.Солодухо, Н.М.Твердов, Ю.П.Шкарин

2. УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 11.08.92 N 929

3. Настоящие указания разработаны методом прямого применения международного стандарта МЭК 1000-2-1 (1990) "Совместимость технических средств электромагнитная: Электромагнитная обстановка: Виды низкочастотных кондуктивных помех и сигналов, передаваемых по силовым линиям, в системах электроснабжения общего назначения"

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Настоящие методические указания распространяются на электромагнитную обстановку в системах электроснабжения общего назначения, описывают виды и устанавливают характеристики кондуктивных помех в частотном диапазоне до 10 кГц и сигналов, передаваемых по силовым линиям, в более широком частотном диапазоне.

Методические указания устанавливают характеристики и описания следующих видов помех:

гармоник;

интергармоник;

колебаний напряжения;

провалов напряжения и кратковременных перерывов питания;

несимметрии напряжений;

сигналов, передаваемых по силовым линиям;

изменений частоты питающего напряжения.

Описания и характеристики помех обязательны к применению во всех видах нормативно-технической документации, устанавливающей уровни электромагнитной совместимости (ЭМС) и нормы на помехоустойчивость технических средств и эмиссию помех.

Термины, применяемые в настоящих методических указаниях, приведены в приложении.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Уровень ЭМС используют для координации уровней помех в системах электроснабжения и уровней помехоустойчивости и эмиссии помех оборудованием, работающим в этих системах.

1.2. Предельным уровнем помехи считают максимальное значение помехи, появляющееся с определенной вероятностью в электромагнитной обстановке, в которой работает устройство, оборудование или система. С этим значением должны быть согласованы нормы на помехоустойчивость и эмиссию помех устройствами, работающими в данной электромагнитной обстановке.

1.3. Предельный уровень помехи может быть результатом совместного действия нескольких источников (например, в случае гармоник), либо одного источника (например, в случае провала напряжения).

1.4. Уровень помехи имеет различные значения в разных местах сети и изменяется во времени. Для практических целей следует руководствоваться статистическим распределением помех.

Предельный уровень помехи устанавливают измерениями в действующей электрической сети или с помощью расчета.

1.5. В связи с тем, что предельное значение помехи появляется очень редко, уровень ЭМС не рекомендуется устанавливать равным этому значению, так как значительная часть оборудования не будет подвергаться его воздействию большую часть времени работы. Уровень ЭМС целесообразно устанавливать равным значению, которое не превышается помехой в 95% случаев или более.

1.6. Уровень помехоустойчивости устройств должен проверяться с помощью испытаний. Его значение и процедура испытания устанавливаются соответствующими стандартами или согласовываются заинтересованными сторонами.

1.7. Уровень помеховосприимчивости оборудования должен быть равен или выше уровня помехоустойчивости, установленного при испытаниях.

Уровень помеховосприимчивости должен устанавливаться изготовителем оборудования с учетом предстоящих условий эксплуатации и нормированного предела помехоустойчивости. Допускается статистическая оценка уровня помеховосприимчивости.

1.8. Уровень ЭМС используют в качестве базисной величины для обеспечения безотказной работы оборудования, в частности в системах электроснабжения общего назначения, к которым подсоединены электроприемники потребителей, работающих независимо друг от друга.

Соотношения между различными уровнями помех, рассматриваемых статистически, показаны на черт.1.

Соотношение между различными уровнями помех

а - статистическое распределение значений помех, возможно сложение от нескольких источников; б - определенное значение уровня совместимости, на практике 95% от максимального значения помехи; в - уровень помехозащищенности; г - статистическое распределение уровней помеховосприимчивости электроприемников

Черт.1

1.9. Для сетей специального назначения или независимых сетей, питающих, например, одного потребителя с оборудованием специального типа, допустимо устанавливать другие уровни ЭМС.

2. ГАРМОНИКИ

2.1. Описание вида помехи

Гармоники являются синусоидальными изменениями напряжения или тока, имеющими частоту, кратную основной частоте, на которую спроектирована система электроснабжения (например, 50 или 60 Гц).

Основной причиной появления гармонических помех является оборудование с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Такое оборудование может рассматриваться как источник гармоник тока.

Гармоника тока вызывает гармоническое падение напряжения на полном сопротивлении сети (черт.2). В действительности гармоники тока от различных источников складываются геометрически.

Распределение токов гармоник

а - схема электрической сети; б - эквивалентная схема замещения

Черт.2

Из-за влияния емкостных нагрузок (например, конденсаторов, улучшающих коэффициент мощности) и емкостной проводимости кабелей в сети может возникнуть последовательный и параллельный резонанс и вызвать увеличение гармоник напряжения даже в точках, удаленных от искажающей нагрузки.

2.2. Источники гармоник

2.2.1. Оборудование для производства, передачи и распределения электроэнергии генерирует незначительные гармоники. Источниками больших значений гармоник тока являются промышленные и бытовые нагрузки.

Как правило, основная часть суммарного уровня гармоник вносится лишь несколькими из многих источников; уровень гармоник, вносимых основной массой оборудования, низок.

Значительные токи гармоник генерируют следующие источники:

оборудование с фазовым управлением и большой мощностью;

неуправляемые выпрямители, особенно со сглаживающими конденсаторами (например, используемыми в телевизорах, преобразователях частоты и газоразрядных лампах со встроенными электронными пуско-регулирующими устройствами). Генерируемые ими гармоники совпадают по фазе, поэтому гармоники от разных выпрямителей складываются друг с другом, приводя к увеличению их общего уровня.

В зависимости от режима работы оборудования гармоники могут быть относительно стабильными или изменяющимися во времени.

2.2.2. Генерирующее, передающее и распределяющее оборудование

Эта группа оборудования включает оборудование, используемое электроснабжающими организациями, в частности, генераторы, трансформаторы и более современное оборудование, используемое в настоящее время в ограниченных объемах (статические компенсаторы, преобразователи частоты и т.п.).

Вращающиеся машины представляют собой источники незначительных гармоник, так как правильным подбором количества пазов на полюс, шага обмотки и других параметров машины можно получить кривую почти синусоидальной формы. Несимметрия напряжений, подводимых к машине, может вызвать генерацию третьей гармоники и гармоник более высоких порядков.

Гармоники от трансформаторов вызваны насыщением стали магнитопровода, происходящим из-за повышения напряжения на трансформаторе.

2.2.3. Промышленные нагрузки

Источниками значительных гармонических искажений являются силовые преобразователи (выпрямители), индукционные и дуговые печи, сварочные установки и электронное силовое оборудование. Использование последнего типа оборудования возрастает как по числу установок, так и по их единичной мощности.

Порядок канонических гармоник преобразователей вычисляют по формуле

,

где - пульсность преобразователя;

- целое число (1, 2, 3...).

При асимметрии углов управления, несимметрии питающего напряжения появляются неканонические гармоники. Например, пятая и седьмая гармоники тока могут быть обнаружены на входе 12-пульсных выпрямителей.

Теоретически амплитуды гармоник выпрямителя с мгновенной коммутацией тока должны уменьшаться по следующему закону:

,

где - ток -й гармоники;

- значение тока основной гармоники.

Практически выпрямители не могут коммутироваться мгновенно и форма кривой тока отличается от прямоугольной.

Амплитуда гармоник тока зависит от индуктивного падения напряжения, обусловленного индуктивностью цепи и углом управления. Амплитуда -й гармоники тока в линии, питающей выпрямитель, вычисляют по формуле

,

справедливой для .

Формула применима при хорошем сглаживании выпрямленного тока, в противном случае уровень пятой гармоники может быть выше.

Более точные значения гармоники тока, учитывающие угол управления и индуктивное падение напряжения, приведены в публикации 146 МЭК.

Дуговые печи могут быть представлены как генераторы гармоник тока с сопротивлением, состоящим из индуктивности и демпфирующего активного сопротивления. Спектр тока представляет собой дискретные составляющие, наложенные на сплошной спектр.

2.2.4. Бытовые нагрузки

Бытовые нагрузки имеют сравнительно небольшую мощность, но могут быть источником гармонических помех из-за большого числа приборов, используемых длительное время одновременно.

Наибольшую долю помех вносят телевизионные приемники, люминесцентные лампы и электроприемники, имеющие тиристорное управление (регуляторы света ламп, бытовые приборы).

Использование электроприемников, имеющих тиристорное управление, возрастает. Регулирование мощности нагревательных приборов с помощью фазового управления не допускается.

В телевизионных приемниках обычно используются выпрямители с эффективными сглаживающими конденсаторами, в результате чего ток, потребляемый из сети, состоит из коротких импульсов, содержащих высокий процент гармоник.