государственный стандарт СТБ МЭК 61000-2-4-2005

РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Электромагнитная совместимость Часть 2-4

УСЛОВИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

УРОВНИ СОВМЕСТИМОСТИ В ПРОМЫШЛЕННЫХ УСТАНОВКАХ ДЛЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ КОНДУКТИВНЫХ ПОМЕХ

Электрамагштная сумяшчальнасць Частка 2-4

УМОВЫ НАВАКОЛЬНАГА АСЯРОДДЗЯ.

УЗ РОУ HI СУМЯШЧАЛЬНАСЦ! У ПРАМЫСЛОВЫХ УСТАНОВКАХ ДЛЯ Н13КАЧАСТОТНЫХ КАНДУКТЫУНЫХ ПЕРАШКОД

(IEC 61000-2-4:2002, ЮТ)

Издание официальное

(S

УДК 621.396.6:621.391.827(083.74)(476)    МКС 33.100.10; 33.100.20 КП 02    ЮТ

Ключевые слова: совместимость электромагнитная, уровни совместимости в промышленных установках, классы электромагнитной обстановки

Предисловие

Цели, основные принципы, положения по государственному регулированию и управлению в области технического нормирования и стандартизации установлены Законом Республики Беларусь «О техническом нормировании и стандартизации»

1    ПОДГОТОВЛЕН научно-производственным республиканским унитарным предприятием «Белорусский государственный институт стандартизации и сертификации (БелГИСС)»

ВНЕСЕН отделом стандартизации Госстандарта Республики Беларусь

2    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Госстандарта Республики Беларусь от 29 ноября 2005 г. № 56

3    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту IEC 61000-2-4:2002 «Electromagnetic compatibility (EMC). Part 2-4. Environment. Compatibility levels in industrial plants for low-frequency conducted disturbances» (МЭК 61000-2-4:2002 «Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 2-4. Условия окружающей среды. Уровни совместимости в промышленных установках для низкочастотных кондуктивных помех»).

Международный стандарт разработан техническим комитетом МЭК/ТК 77 «Электромагнитная совместимость электрооборудования».

Перевод с английского языка (еп).

Официальные экземпляры международных стандартов, на основе которого подготовлен настоящий государственный стандарт, и стандартов, на которые даны ссылки, имеются в БелГИСС.

Степень соответствия - идентичная (ЮТ)

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт не может быть тиражирован и распространен без разрешения Госстандарта Республики Беларусь

Издан на русском языке

СТБ МЭК 61000-2-4-2005

5.5    Колебания частоты питающего напряжения

Уровни электромагнитной совместимости для колебаний частоты питающего напряжения применяют к промышленным предприятиям, подключенным к системам электроснабжения общего назначения.

Большинство колебаний частоты до 1 Гц от номинальной частоты установлены в МЭК 61000-2-2 (пункт 4.8). При синхронном внутреннем подключении оборудования колебания обычно намного меньше.

Уровень электромагнитной совместимости для колебаний частоты от номинальной частоты составляет ± 1 Гц. Установившееся отклонение частоты от номинальной частоты намного меньше. Примечание 1 - Для некоторого оборудования изменения частоты значительны.

Примечание 2 - В случае, если система электропитания изолирована от сети общего назначения, изменение частоты может достигать ± 4 %. Фактические уровни электромагнитной совместимости в этом случае должны быть оговорены в каждом конкретной случае.

5.6    Гармоники

Уровни электромагнитной совместимости для частных гармонических составляющих напряжения должны быть при квазипостоянных или установившихся гармониках и имеют исходные значения для длительных воздействий и очень кратковременных воздействий.

Продолжительные воздействия имеют место при тепловых явлениях в кабеле, трансформаторах, двигателях, конденсаторах и т. д. Данные явления являются результатом гармоник, длительность периода которых равняется или выше 10 мин.

Уровни электромагнитной совместимости длительных воздействий для частных гармонических составляющих приведены в таблицах 2-4. Уровни электромагнитной совместимости суммарного коэффициента гармоник приведены в таблице 5.

Краткосрочные воздействия имеют место при прерывающихся явлениях на электронных устройствах, чувствительных к гармоникам длительностью менее 3 с. Импульсные процессы при этом не учитываются.

Для краткосрочных воздействий класса 2 и 3 уровень электромагнитной совместимости для частных гармонических составляющих и суммарного коэффициента гармоник в 1,5 раза больше значений, приведенных в таблицах 2-5.

Для класса 2 значения, приведенные в таблицах 2-4, необходимо умножить на фактор к, который вычисляется следующим образом:

/с = 1,3+ —• (ft-5).

45 ^v '

Для соответствующего уровня совместимости суммарный коэффициент гармоник для класса 2 составляет 8 % (THD = 8 %) при короткой длительности.

Примечание 1 - В настоящем стандарте учтено влияние мест присоединения на гармонику напряжения. Другие факторы (например, влияние подключения других преобразователей или подключение оборудования, которое имеет высокие гармонические составляющие спектра) требуют дополнительного рассмотрения (см. конкретный стандарт на продукцию).

Примечание 2 - Для промышленной сети электроснабжения корректирующие конденсаторы должны подсоединяться последовательно с катушкой индуктивности, особенно при подсоединении в ТВП класса 3. Для исключения риска возникновения резонанса места возникновения межгармоник должны быть тщательно исследованы. В местах, где возможность возникновения резонанса исключена, значения высших гармоник гораздо меньше, чем приведенные для класса 3; в таком случае нет необходимости присоединения катушки индуктивности, но это должно быть тщательно изучено.

Примечание 3 - Значения, приведенные для полного гармонического искажения, не учитывают наличие специфического оборудования и устройств, но учитывают возможное одновременное наличие нескольких гармонических составляющих амплитуды.

5.7    Межгармоника

В приложении С содержится информация о возможных источниках, воздействиях и методах уменьшения влияния процессов, связанных с межгармоникой. Эти значения могут использоваться как рекомендуемые и должны быть уточнены с учетом практического опыта.

В настоящем стандарте уровни электромагнитной совместимости приводятся только для случая напряжения межгармонической частоты, близкой к основной частоте (50 или 60 Гц), включая амплитудные модуляции напряжения сети.

7

В данных условиях некоторые нагрузки, чувствительные к квадрату напряжения, особенно осветительное оборудование, имеют эффект пульсации, заканчивающийся фликером (см. примечание 1 в 5.2). Частота пульсации - разница между частотами двух соответствующих напряжений, т. е. между межгармоникой и основной частотой.

Примечание 1 - Уровни электромагнитной совместимости для межгармоник ниже 0,2 порядка определены для фликера P_st = 1. Для этих целей величина фликера должна быть рассчитана в соответствии с МЭК 61000-3-7 (приложение А) с использованием коэффициента формы для периодических и синусоидальных колебаний напряжения. Приемлемое значение коэффициента формы - 0,8 для 0,04 < т < 0,2 и 0,4 для т < 0,04.

Примечание 2 - Подобная ситуация возможна, когда имеется значительный уровень частоты гармоники (в частности, 3-го и 5-го порядков), совпадающий с межгармоническим напряжением близлежащей частоты. Эффект определяется по рисунку 1 по отношению амплитуд гармоник при изменении частоты. Результат не является значительным.

Уровень электромагнитной совместимости для напряжения межгармоники в вышеупомянутом случае выражен как отношение амплитуды к основной составляющей, как показано на рисунке 1 для функции падения частоты при уровне фликера P_st = 1 для ламп на напряжение в 120 и 230 В и применимо только в цепях, включающих осветительное оборудование.

5.8    Высокочастотные составляющие напряжения (выше 50-й гармоники)

Искажение формы напряжения может быть эквивалентным наложению напряжений частоты выше 50-й гармоники. В этом случае при наличии более высоких частот несущественно, являются ли они гармоникой или межгармоникой. Искажения могут быть как в виде составляющих дискретных частот, так и в виде широкополосного спектра.

До получения дополнительной информации для определения уровня необходимо руководствоваться С.З.

5.9    Импульсный скачок напряжения

Относительная амплитуда импульсных процессов зависит от длительности, их частоты и величины напряжения сети. См. В.4.

5.10    Составляющая постоянного тока

Напряжение в системах промышленного электроснабжения обычно не имеет составляющих постоянного тока значительного уровня. Эта составляющая может возникнуть из-за небольшой несимметричности управляемых нагрузок, которые подсоединены непосредственно, без трансформатора.

Критичным является уровень постоянного тока. Значение напряжения постоянного тока зависит не только от тока сети, но также и от других факторов, в особенности от сопротивления сети в данной точке. Следовательно, уровень электромагнитной совместимости для напряжения постоянного тока не определен.

Составляющая постоянного тока может являться причиной несимметричного намагничивания в трансформаторах и привести к перегреву и излучению гармонических напряжений. Кроме того, при отекании по земле такой ток ведет к увеличению коррозии металлической арматуры под землей.

6 Уровни электромагнитной совместимости

Уровни электромагнитной совместимости для изменения напряжения, асимметрии напряжения и изменений частоты приведены в таблице 1.

Уровни электромагнитной совместимости для гармоник приведены в таблицах 2 - 4.

Уровни электромагнитной совместимости для суммарного коэффициента гармоник приведены в таблице 5.

Уровни совместимости межгармоник представлены на рисунке 1.

Таблица 1 - Уровни электромагнитной совместимости для изменения напряжения, асимметрии напряжения и изменения частоты

Вид помехи Класс 1 Класс 2 Класс 3 Допустимое отклонение напряжения по отношению к номинальному напряжению l/N: AUIUH0M + 8 % + 10%а) От + 10 % до - 15 %Ь) Асимметрия напряжения UOTDmIUnono}K 2% 2% 3% Отклонение промышленной частоты0' Дf + 1 Гц + 1 Гц + 1 Гц a)    Значения не определены МЭК 61000-2-2. b)    См. 5.2. c)    ± 2 Гц в случае изолированной сети.

Таблица 2 - Уровни электромагнитной совместимости для гармоник - гармонические составляющие напряжения. Нечетные гармоники, не кратные трем

Порядок h Класс 1 Uh, % Класс 2 Uh, % Класс 3 Uh, % 5 3 6 8 7 3 5 7 11 3 3,5 5 13 3 3 4,5 17 2 2 4 17 < /7 < 49 2,27 х (17//?)-0,27 2,27 х (17//?)-0,27 4,5 х (17//?)-0,5 Примечание - В случае когда к части промышленной сети питания подключены крупные нелинейные нагрузки класса 3 уровня электромагнитной совместимости, то для этой части значение может быть в 1,2 раза выше. В таком случае необходимо предусмотреть дополнительную защиту для подключаемого оборудования. Однако для ТОП (сети общего назначения) уровни электромагнитной совместимости устанавливаются по МЭК 61000-2-2 и МЭК 61000-2-12.

Таблица 3 - Уровни электромагнитной совместимости для гармоник - гармонические составляющие напряжения. Нечетные гармоники, кратные трем

Порядок h Класс 1 Uh, % Класс 2 Uh, % Класс 3 Uh, % 3 3 5 6 9 1,5 1,5 2,5 15 0,3 0,4 2 21 0,2 0,3 1,75 21 < /? < 45 0,2 0,2 1 Примечание 1 - Данные уровни применяются для нулевых составляющих последовательности гармоник. Примечание 2 - В случае когда к части промышленной сети питания подключены крупные нелинейные нагрузки класса 3 уровня электромагнитной совместимости, то для этой части значение может быть в 1,2 раза выше. В таком случае необходимо предусмотреть дополнительную защиту для подключаемого оборудования. Однако для ТОП (сети общего назначения) уровни электромагнитной совместимости устанавливаются по МЭК 61000-2-2 и МЭК 61000-2-12.

Таблица 4-Уровни электромагнитной совместимости - гармонические составляющие напряжения четных порядков

Порядок h Класс 1 Uh, % Класс 2 Uh, % Класс 3 Uh, % 2 2 2 3 4 1 1 1,5 6 0,5 0,5 1 8 0,5 0,5 1 10 0,5 0,5 1 10 < /? < 50 0,25 х (10//?) + 0,25 0,25 х (10//7) + 0,25 1 Примечание - В случае когда к части промышленной сети питания подключены крупные нелинейные нагрузки класса 3 уровня электромагнитной совместимости, то для этой части значение может быть в 1,2 раза выше. В таком случае необходимо предусмотреть дополнительную защиту для подключаемого оборудования. Однако для ТОП (сети общего назначения) уровни электромагнитной совместимости устанавливаются по МЭК 61000-2-2 и МЭК 61000-2-12.

Уровни электромагнитной совместимости для межгармоник соседних основных частот -систем на 230 и 120 В; рисунок иллюстрирует фликер как функцию от частоты биения, величина которой не зависит от частоты в сети.

Рисунок 1 - Уровни электромагнитной совместимости межгармоник

(реакция на фликер при P_st = 1 для 60 Вт ламп накаливания)

СТБ МЭК 61000-2-4-2005

Приложение А

(справочное)

Пояснения и примеры для межгармоник

А.1 Разложение несинусоидальных напряжений и токов

Искажение напряжения питания от заданной синусоидальной формы волны равнозначно наложению на установленное напряжение одного или более синусоидальных напряжений с нежелательными частотами. (Описанное ниже действительно и для напряжения, и для тока, следовательно, может быть использовано понятие «величина».)

Анализ ряда Фурье (МЭС 101-13-08) позволяет любой несинусоидальной, но периодической величине быть представленной в виде синусоидальной составляющей в ряде частот и дополнительно в виде составляющей постоянного тока. Самую низкую частоту ряда называют основной частотой f_f (МЭС 101-14-50). Другие частоты в ряду являются кратными целым числам по отношению к основной частоте и называются гармоническими частотами. Соответственно, составляющие периодически изменяющейся величины рассматриваются как основные и гармонические составляющие.

Преобразование Фурье (МЭС 101-13-09) может быть применено к любой функции, периодической или непериодической. Результат преобразования - спектр частот, который в случае непериодической функции времени является непрерывным и не имеет основной составляющей. В отдельных случаях применения к периодической функции разложения в ряд Фурье в области частот возможно разложение на основную и гармонические составляющие.

Дискретное преобразование Фурье (ДПФ) - практическое применение преобразования Фурье. На практике сигнал анализируется за ограниченный интервал времени (интервал времени с продолжительностью 7_W) с использованием установленного числа (М) отсчетов реального сигнала. Результат дискретного преобразования Фурье зависит от выбора параметров 7_W и М. Величина, обратная 7_W, называется основной частотой 4 ДПФ.

ДПФ применяется к реальному сигналу в интервале времени. Сигнал не обрабатывается вне данного временного интервала, но допускается возможность тождественного преобразования сигнала внутри данного интервала. Результатом является приближение реального сигнала к эквивалентному сигналу, который является действительно периодическим с периодом, равным данному интервалу времени.

Быстрое преобразование Фурье (БПФ) - специальный алгоритм, позволяющий сократить время вычисления. Этот метод требует целого числа образцов (М), кратного 2 (М = 2). (Требуется, чтобы количество выбранных значений частоты было ограничено числом, равным основанию 2, возведенному в целую степень.) Однако современные процессоры для цифровой обработки сигналов имеют такие возможности, что более сложное ДПФ (таблицы синуса и косинуса) может быть более экономичное и гибкое, чем определение частоты методом БПФ.

Чтобы результат ДПФ, примененного к функции, которую рассматривают как периодическую (см. А.2), являлся таким же, как результат анализа ряда Фурье, основная частота f_f определена целым числом, кратным задающей частоте [это требует, чтобы количество выбранных значений частот было точным целым числом, кратным задающей частоте (4 = М х 4)]- Синхронное осуществление выборки обязательно. Потеря синхронизации может изменить результат спектра, создавая дополнительные линии, изменяющие амплитуды истинных линий.

Соответственно, методы измерения, определенные во втором издании МЭК 61000-4-7, и определение основной частоты в 3.2.1 настоящего стандарта применимы ко всем электротехническим и энергетическим электронным элементам. Другие случаи требуют дальнейшего рассмотрения.

Для примера рассмотрим совмещение синусоидально пульсирующего сигнала управления частотой 175 Гц с синусоидальным напряжением электропитания частотой 50 Гц. В результате получается периодическое напряжение, имеющее период 40 мс и частоту 25 Гц. Классический анализ ряда Фурье этого напряжения приводит к основной составляющей 25 Гц с нулевой амплитудой и двумя составляющими с ненулевой амплитудой, 2-й гармонике (50 Гц) с амплитудой, равной напряжению электропитания, и 7-й гармонике (175 Гц) с амплитудой, равной пульсирующему сигналу управления. Опреде-

ления в 3.2 настоящего стандарта исключают возможные неточности, которые могут иметь место при данном подходе, и результат получается в соответствии с общей практикой ДПФ (как описано в МЭК 61000-4-7), показывая основную составляющую в 50 Гц и межгармоники порядка 3, 5.

Примечание 1 - При анализе напряжения в системе электропитания составляющая основной частоты должна

быть самой высокой амплитуды. Это не обязательно первая линия в спектре, полученном при применении

ДПФ в функции времени.

Примечание 2 - При анализе тока составляющая основной частоты - не обязательно составляющая с самой

большой амплитудой.

А.2 Изменяющийся во времени процесс

На напряжения и токи типовой системы электропитания воздействуют непрерывные переключения и изменения линейных и нелинейных нагрузок. Но для целей анализа их считают постоянными в пределах временного интервала измерения (приблизительно 200 мс), который является целым числом, кратным периоду напряжения электропитания. Анализаторы спектра проектируются с использованием последних доступных технологий (см. МЭК 61000-4-7).

А.З Определение дополнительных терминов

Следующие определения дополняют данные в 3.2 настоящего стандарта и могут быть использованы на практике.

А.3.1 полное искажение величины (total distortion content): Разница от вычитания основной составляющей из переменной величины, рассматриваемая как функция времени.

Примечание - Среднеквадратическое значение полного искажения величины:

где Qi - среднеквадратическое значение основной составляющей;

Q - суммарное среднеквадратическое значение, которое может представлять ток или напряжение.

Эта величина включает и гармонические, и межгармонические составляющие.

См. также определения в МЭС 101-14-54 (МЭК 60050-101) и МЭС 551-20-11 (МЭК 60050-551-20).

А.3.2 коэффициент полного искажения; TDR (total distortion ratio; TDR): отношение среднеквадратической величины полного искажения величины к среднеквадратическому значению основной составляющей [МЭС 551-20-14, измененный]:

где Q₁ - среднеквадратическое значение основной составляющей;

Q - суммарное среднеквадратическое значение, которое может представлять ток или напряжение.

12

СТБ МЭК 61000-2-4-2005

Приложение В

(справочное)

Примеры предполагаемых уровней помех в типовых сетях энергоснабжения промышленных предприятий

В приложении приведены результаты вычисления уровней помехе ТВП в некоторых типовых сетях энергоснабжения промышленных предприятий. Рассмотрим следующие случаи:

-    металлопрокатные заводы (таблица В.1, рисунок В.1);

-    бумажная промышленность (таблица В.1, рисунок В.2);

-    обрабатывающая промышленность (таблица В.2, рисунок В.З).

В.1 Уровень напряжения помех в промышленных сетях, включающих мощные преобразователи

Следует отметить, что некоторые ТВП, к которым подключены мощные преобразователи, могут иметь уровни помех, которые значительно превышают установленные для сетей электроснабжения общего назначения уровни.

Особенно это относится к уровням гармоник высокого порядка (в качестве примера дается гармоника 11-го порядка), для которых значения суммарного коэффициента гармоник или изменения напряжения превышают установленные для сетей электроснабжения общего назначения.

Приведенные результаты не являются полными уровнями помех, так как вклад, вносимый помехами, существующими в сетях электроснабжения общего назначения, не учитывается.

Таблица В.1 - Тип сети электроснабжения

Металлопрокатные заводы Бумажная промышленность ТВП 1 ТВП 2 ТОП ТВП 1 ТВП 2 ТОП Напряжения гармоник Среднее значение и5 (%) и» (%) THD (%) 3-6,5 3-6,8 7-14,3 2-3,9 1.5- 2,9 3.5- 7,3 1 -2,2 1 -2 2-4,7 1-1,7 0,5-1,1 1,5-2,9 1 -2,3 0,7- 1,4 2-4 0,5- 1,1 0,4-0,7 1-1,9 Напряжения гармоник Пиковые значения U5 (%) и» (%) THD (%) 6-11,4 6-11,5 12-24,7 2,5-5,1 2-4,2 5-9,9 2-3,5 2-3,3 4-7,3 1-1,9 0,5-1,2 1,5-3,3 1,5-2,7 0,8- 1,6 2-4,6 0,6- 1,3 0,4-0,8 1 -2,3 Колебание напряжения ДU, % 2-4,7 0,5- 1,2 0,5- 1,2 < 0,1 < 0,3 < 0,1 Интервал времени между двумя изменениями напряжения АТ, с 5-100 5-100 5-100 >600 >600 >600

13

В.2 Уровни напряжения помех в промышленных сетях электроснабжения при высоких нагрузках

Диапазон данных значений зависит от принятого диапазона изменения параметров системы и от совпадения коэффициентов.

Поскольку силовые конденсаторы отсутствуют, возможным увеличением гармонических составляющих напряжения пренебрегают.

Таблица В.2- Уровни напряжения помех в типовой схеме электроснабжения перерабатывающей промышленности

Полное сопротивление, 1/МВАа) Уровень короткого замыкания, MBA Полная нагрузка, MBA Нагрузка преобразователей, MBA Суммарный коэффициент гармоник, % Изменение напряжения, % Линия 130 кВ 1/2000 2000 Трансформатор ТА 1/320 275,8 Кабель MV 1/6000 ТВП 266,6 2,3 1,25 1,08 0,6 Трансформатор Т1 1/8,9 Линия LV1 8,6 0,3 0,05 1,34 2,4 Трансформатор Т5 1/1,25 Преобразователь С1 1,09 0,05 10,6 Трансформатор ТЗ 1/12 Линия LV2 11,5 0,6 0,3 5,0 3,0 Двигатель 350 кВА 2,275 0,3 Катушка индуктивности 60 мкГн 1/8,5 Преобразователь С2 5,25 0,3 13,2 Трансформатор Т4 1/22,2 Линия LV3 20,5 0,9 0,9 10,1 3,1 Кабель 400 В 1/582 Преобразователи СЗ ... СЮ 20 0,9 10,4 а) Полное сопротивление в относительных единицах на 1 MBA.

16

СТБ МЭК 61000-2-4-2005

Содержание

Введение..................................................................................................................................................IV

1    Область применения..............................................................................................................................1

2    Нормативные ссылки.............................................................................................................................2

3    Определения...........................................................................................................................................2

3.1    Общие определения........................................................................................................................2

3.2    Определения, связанные с помехами............................................................................................3

4    Классы электромагнитной обстановки.................................................................................................5

5    Уровни электромагнитной совместимости...........................................................................................5

6    Уровни электромагнитной совместимости...........................................................................................8

Приложение А (справочное) Пояснения и примеры    для    межгармоник..............................................11

Приложение В (справочное) Примеры предполагаемых уровней помех в типовых сетях

энергоснабжения промышленных предприятий.........................................................13

Приложение С (справочное) Межгармоники и    напряжения    высокой частоты...................................20

Библиография..........................................................................................................................................26

СТБ МЭК 61000-2-4-2005

L1 Cl Ml С2 М2 СЗ ... СЮ

L1 = 250 кВА

С1 = 50 кВА, С2 = 300 кВА, СЗ ... С10 = 300 кВА М1 = 500 кВА, М2 = 300 кВА

Рисунок В.З - Пример системы электроснабжения в перерабатывающей промышленности

В.З Провалы напряжения и короткие перерывы в подаче электропитания

В.3.1 Описание

Провалы напряжения и короткие перерывы в подаче электропитания в ТОП имеют большое влияние на процессы в установке. Это непредсказуемые, в значительной степени случайные события, возникающие главным образом из-за электрических сбоев в системе электропитания или больших установках. Они лучше всего описаны в статистических терминах (см. МЭК 61000-2-8).

Провалы напряжения - двухмерное явление помех, при котором с увеличением помех возрастают глубина и продолжительность падения напряжения.

Глубина провалов напряжения зависит от близости точки снятия показаний к точке в сети, в которой происходит короткое замыкание. В этой точке провал напряжения приближается к нулю, т. е. глубина падения напряжения стремится к 100 %. В других случаях, которые могут стать причиной провала напряжения (например, большого колебания нагрузки), глубина провала может быть меньше.

17

Введение

МЭК 61 ООО издан в отдельных частях согласно следующей структуре:

Часть 1: Основы

Общие вопросы (введение, основные принципы)

Определения, терминология

Часть 2: Электромагнитная обстановка

Описание электромагнитной обстановки

Классификация электромагнитной обстановки

Уровни электромагнитной совместимости

Часть 3: Нормы

Нормы на эмиссию

Нормы устойчивости (в случаях, когда они не являются предметом рассмотрения техническими комитетами, разрабатывающими стандарты на продукцию)

Часть 4: Методы испытаний и измерений Методы измерений Методы испытаний

Часть 5: Руководства по установке и помехоподавлению

Руководства по установке

Методы помехоподавления и устройства

Часть 6: Серия стандартов

Часть 9: Разное

Каждая часть подразделяется на разделы, которые могут быть опубликованы как международные стандарты, технические спецификации или технические отчеты, некоторые из которых уже были изданы как серии. Остальные будут изданы с номером части, отделяемой чертой, и вторым номером, указывающим раздел (пример: 61000-3-11).

Дополнительные сведения о помехах различных видов, которые можно ожидать в системах электроснабжения общего назначения, приведены в МЭК 61000-2-1 и МЭК 61000-2-12.

IV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Электромагнитная совместимость Часть 2-4 УСЛОВИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

УРОВНИ СОВМЕСТИМОСТИ В ПРОМЫШЛЕННЫХ УСТАНОВКАХ ДЛЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ КОНДУКТИВНЫХ ПОМЕХ

Электрамагштная сумяшчальнасць Частка 2-4 УМОВЫ НАВАКОЛЬНАГА АСЯРОДДЗЯ.

УЗРОУН1 СУМЯШЧАЛБНАСЦ1 У ПРАМЫСЛОВЫХ УСТАНОВКАХ ДЛЯ Н13КАЧАСТОТНЫХ КАНДУКТЫУНЫХ ПЕРАШКОД

Electromagnetic compatibility. Part 2-4. Environment.

Compatibility levels in industrial plants for low-frequency conducted disturbances

Дата введения 2006-06-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на кондуктивные помехи в диапазоне частот от 0 до 9 кГц. Настоящий стандарт устанавливает числовые значения уровней электромагнитной совместимости для систем электроснабжения промышленных предприятий и систем, не относящихся к системам общего назначения с номинальным напряжением до 35 кВ и номинальной частотой 50 или 60 Гц.

Стандарт не распространяется на системы электроснабжения кораблей, самолетов, прибрежных платформ и железных дорог.

Уровни электромагнитной совместимости, установленные в настоящем стандарте, применяются для точек внутрипроизводственного присоединения. Для точек присоединения оборудования, питающегося от вышеупомянутых систем, уровни помех могут быть в основном приняты такими же, как и уровни для точек внутрипроизводственного присоединения. В некоторых ситуациях это неверно, особенно в случае длинной линии питания, предназначенной для специальных целей, или в случае помех, созданных или усиленных в пределах отдельных частей оборудования.

Уровни электромагнитной совместимости установлены для различных типов электромагнитных помех, которые могут появляться в любой точке внутрипроизводственного присоединения (ТВП) к сетям электропитания промышленных предприятий или иным специальным сетям электропитания, для руководства при:

a)    установлении норм на излучение помех в сетях электропитания промышленных предприятий (включая уровни планирования, определенные в 3.1.5).

Примечание - В электромагнитной обстановке систем электропитания промышленных предприятий или систем, не относящихся к системам общего назначения, возможен очень широкий диапазон условий. В настоящем стандарте они сведены в три класса, описанные в разделе 4. Задача разработчика системы электропитания -учесть особенности электромагнитных и экономических условий, включая характеристики оборудования, при выборе вышеупомянутых норм;

b)    выборе уровня устойчивости оборудования для данных систем электропитания.

Помехи, рассматриваемые в настоящем стандарте:

-    колебания напряжения;

-    провалы напряжения и кратковременные перерывы электропитания;

-    асимметрия напряжения;

-    изменение частоты питания;

-    гармоники до 50-го порядка;

-    межгармоники до 50-й гармоники;

Издание официальное

-    компоненты напряжения в более высоких частотах (выше 50-й гармоники);

-    компоненты постоянного тока;

-    импульсные скачки напряжения.

Уровни электромагнитной совместимости устанавливаются для различных классов электромагнитной обстановки применительно к характеристикам сети электропитания.

Примечание - Уровни электромагнитной совместимости в точках общего присоединения (ТОП) к системам электроснабжения общего назначения установлены в МЭК 61000-2-2 для низковольтных сетей и МЭК 61000-2-12 для сетей среднего напряжения. Технические отчеты МЭК 61000-3-6 и МЭК 61000-3-7 описывают подход поставщиков к нормам на излучение от сооружений и крупных потребителей электроэнергии.

2    Нормативные ссылки

Следующие стандарты обязательны для применения в настоящем стандарте. При датированных ссылках следует применять только указанную редакцию. При недатированных ссылках следует применять последнюю редакцию упомянутого документа (включая любые изменения).

МЭК 60050-101 Международный электротехнический словарь. Часть 101. Математика МЭК 60050-161 Международный электротехнический словарь (МЭС). Часть 161. Электромагнитная совместимость

МЭК 60050-551 Международный электротехнический словарь. Часть 551. Силовая электроника МЭК 61000-2-2 Электромагнитная совместимость. Часть 2-2. Условия окружающей среды. Уровни совместимости для низкочастотных проводимых помех и прохождения сигналов в низковольтных системах коммунального энергоснабжения

МЭК 61000-2-12 Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 2-12. Обстановка. Уровни совместимости низкочастотных кондуктивных помех и передачи сигналов в системах электроснабжения общественного пользования средней мощности

3    Определения

В настоящем стандарте применяют термины, установленные в МЭК 60050 (МЭС) (глава 161 и части 101 и 551), а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1    Общие определения

3.1.1    помеха (электромагнитная) (electromagnetic) disturbance): Любое электромагнитное явление, которое при данной электромагнитной обстановке может снизить заданные функциональные характеристики электрического оборудования.

[МЭС 161-01-05, измененный]

3.1.2    уровень помехи (disturbance level): Значение величины электромагнитной помехи, измеренное в определенных условиях.

[МЭС 161-03-01, измененный]

3.1.3    электромагнитная совместимость; ЭМС (electromagnetic compatibility; ЕМС): Способность оборудования или системы функционировать с заданным качеством, в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам.

[МЭС 161-01-07].

Примечание 1 - Электромагнитная совместимость - условие электромагнитной обстановки, когда для каждой помехи уровень излучения помехи является достаточно низким, а уровень устойчивости достаточно высок, так что все устройства, оборудование и системы работают с заданным качеством.

Примечание 2 - Электромагнитная совместимость считается достигнутой, когда излучение и уровень устойчивости контролируются таким образом, что уровень устойчивости устройств, оборудования и систем в любом местоположении не превышается уровнем помех при заданном местоположении, с учетом совокупного излучения всех источников, а также других факторов, таких как полное сопротивление цепи. На практике считают, что совместимость существует, если вероятность отклонения от заданных параметров функционирования или вероятность неблагоприятного воздействия достаточно малы. См. МЭК 61000-2-1 (раздел 4). Примечание 3 - Там, где требуется по тексту стандарта, совместимость может относиться как к единичной помехе, так и к классу помех.

Примечание 4 - Электромагнитная совместимость - термин, используемый для описания области изучения неблагоприятных электромагнитных эффектов, которыми устройства, оборудование и системы воздействуют друг на друга или подвергаются воздействию электромагнитных явлений.

2

СТБ МЭК 61000-2-4-2005

3.1.4    уровень (электромагнитной) совместимости (electromagnetic) compatibility level): Установленный уровень электромагнитных помех, используемый как контрольный уровень в конкретной электромагнитной обстановке для согласования при определении норм излучения и устойчивости.

[МЭС 161-03-10, измененный]

Примечание - При согласовании уровень совместимости должен быть выбран таким образом, чтобы вероятность того, что он будет превышен фактическим уровнем помех, была мала.

3.1.5    уровень планирования (planning level): Уровень отдельной помехи в определенной электромагнитной обстановке, принятый как контрольное значение для норм, которые будут установлены для излучения больших нагрузок и сооружений, для согласования этих норм с нормами, принятыми для оборудования, предполагаемого к подключению к системе электроснабжения.

Примечание - Уровень планирования в каждом месте индивидуален и должен устанавливаться ответственными за планирование и функционирование системы электроснабжения в данной области. Для дальнейших разъяснений см. МЭК 61000-2-2 (приложение А).

3.1.6    точка общего присоединения; ТОП (point of common coupling; PCC): Точка системы электроснабжения общего назначения, электрически ближайшая к конкретному потребителю энергии, в которой присоединены или могут быть присоединены другие потребители.

[МЭС 161-07-15, измененный]

3.1.7    точка внутризаводского присоединения; ТВП (in-plant point of coupling; IPC): Точка присоединения к питающей сети внутри системы электроснабжения или установки, электрически ближайшая к конкретному потребителю, в которой присоединены или могут быть присоединены другие потребители.

Примечание - На практике ТВП - точка, для которой устанавливаются требования электромагнитной совместимости.

3.2 Определения, связанные с помехами

Определения, приведенные ниже, касаются гармоник, полученных при анализе напряжений системы или цепи методом дискретного преобразования Фурье (ДПФ). Это практическое применение преобразования Фурье, как указано в МЭС 101-13-09 (см. приложение А).

Примечание - Преобразование Фурье из периодической или непериодической функции времени является функцией частоты и представляется как спектр частоты функции времени или просто спектр. Если функция времени периодическая, то спектр составлен из дискретных линий (или составляющих). Если функция времени непериодическая, то спектр - непрерывная функция, показывающая составляющие во всех частотах.

Остальные определения, связанные с гармоникой или межгармоникой, приведены в МЭС и других стандартах. Некоторые из этих определений, не используемые в настоящем стандарте, приведены в приложении А.

3.2.1    основная частота (fundamental frequency): Частота в спектре, полученная преобразованием Фурье функции времени, относительно которой задаются все частоты спектра. В настоящем стандарте за основную частоту принята частота сети электропитания.

[МЭС 101-14-50, измененный]

Примечание 1 - В случае периодической функции основная частота равна непосредственно частоте функции (см. А.1).

Примечание 2 - В случае возникновения опасности неверного определения частоты электропитания должны быть указаны полярность и скорость вращения синхронного генератора(ов), питающего(их) систему. Примечание 3 - Данные определения могут применяться к любой промышленной сети электропитания, без уточнения потребителя электроэнергии (единичный потребитель или совокупность потребителей, вращающиеся механизмы или другие потребители) и даже в случае, если питающий сеть генератор является полупроводниковым преобразователем.

3.2.2    основная составляющая (fundamental component (or fundamental): Составляющая, частота которой является основной частотой.

3.2.3    частота гармоники (harmonic frequency): Частота, являющаяся произведением целого числа и основной частоты. Отношение частоты гармоники к основной частоте называется порядком гармоники (рекомендуемое обозначение - «/?»).

3.2.4    гармоническая составляющая (harmonic component): Любая из составляющих, имеющая частоту гармоник. Эта величина обычно выражается как среднеквадратическая величина.

Для краткости такой компонент может быть назван просто гармоника.

3

3.2.5    межгармоническая частота (interharmonic frequency): Любая частота, являющаяся произведением нецелого числа и основной частоты.

Примечание 1 - Являясь продолжением гармонического ряда, межгармонический ряд - это отношение межгармонической частоты к основной частоте. Это отношение не является целым числом (рекомендуемое обозначение - «т»).

Примечание 2 - В случае, когда т < 1, может также использоваться термин «субгармоническая частота».

3.2.6    межгармоническая составляющая (interharmonic component): Составляющая, имеющая межгармоническую частоту. Ее значение обычно выражается как среднеквадратическая величина.

Для краткости такая составляющая может быть названа просто межгармоника.

Примечание - В настоящем стандарте и как установлено в МЭК 61000-4-7 временное окно составляет 10 основных периодов (для систем на 50 Гц) или 12 основных периодов (для систем на 60 Гц), что соответствует приблизительно 200 мс. Разница по частоте между двумя последовательными межгармоническими составляющими составляет приблизительно 5 Гц.

3.2.7    суммарный коэффициент гармоник; СКГ (total harmonic distortion; THD): Выражается как отношение среднеквадратической величины суммы всех гармонических составляющих определенного порядка (рекомендуемое обозначение - «Н») к значению среднеквадратической величины основной составляющей:

где Q - величина тока или напряжения;

Q₁ - значение среднеквадратической величины основной составляющей;

h - порядок гармоники;

Q_h - значение среднеквадратической величины гармонической составляющей порядка /?;

Н - в настоящем стандарте равняется 50.

Примечание - При расчете THD учитываются только гармоники. В случае, если должны быть учтены и межгармоники, см. А.3.1.

3.2.8 асимметрия напряжения (неустойчивость) (voltage unbalance (imbalance): Состояние в многофазной сети, когда значение среднеквадратической величины линейного напряжения (основная составляющая) или угол сдвига фаз между соседними линейными напряжениями не равны. Степень несоответствия обычно выражается как отношения отрицательных и нулевых составляющих последовательности к положительным составляющим последовательности.

[МЭС 161-08-09, измененный]

Примечание 1 - В общем случае асимметрия напряжения трехфазной сети рассматривается только при обратной последовательности составляющих. Однако в некоторых случаях необходимо учитывать и нулевую составляющую.

Примечание 2 - Несколько приближений дают приемлемую точность результата для оценки уровней ассим-метрии напряжения (отношение отрицательных к положительным составляющим последовательности):

где L/12, U₂з, U-.л - значения трех основных линейных напряжений.

3.2.9 колебание напряжения (voltage deviation): Увеличение или уменьшение среднеквадратического значения напряжения сети питания, возникающего обычно из-за изменения нагрузки сети питания или ее части либо быстрого периодического или непериодического изменения напряжения из-за быстрого изменения нагрузки (см. МЭК 61000-2-2, пункт 4.2, первый абзац); влияние импульсных процессов без остаточного явления не учитывается.

Примечание - Некоторые колебания напряжения могут быстро изменяться из-за адаптации сети напряжения к условиям нагрузки (например, изменение напряжения при замене трансформаторов, длительный эффект переключения конденсаторных блоков). Колебания напряжения могут вызвать всплеск в результате различных явлений (серии изменений напряжения или циклических изменений напряжения). Отклонение напряжения и колебания напряжения - основные виды изменений напряжения.

4

СТБ МЭК 61000-2-4-2005

3.2.10    провал напряжения (падение напряжения) (voltage dip (voltage sag): Кратковременное снижение напряжения в определенной точке системы электроснабжения ниже порогового напряжения, сопровождаемого его восстановлением в течение короткого интервала.

Примечание 1 - Обычно снижение связано с возникновением и устранением короткого замыкания или другого предельного увеличения тока в сети или в оборудовании, подсоединенном в сеть.

Примечание 2 - В общем случае пороговое напряжение соответствует минимальному значению напряжения.

3.2.11    импульсный скачок напряжения (transient overvoltage): Колебательный или не колебательный скачок напряжения длительного затухания длительностью в несколько миллисекунд. Уровень электромагнитной совместимости связан с пиковым значением линии относительно земли.

Примечание - Обычно импульсный скачок напряжения возникает из-за атмосферных явлений или из-за явлений, возникающих при работе в сети некоторых устройств (переключения, перегорания предохранителей). Его значение может колебаться от менее 1 мкс до нескольких миллисекунд.

4    Классы электромагнитной обстановки

Электромагнитная обстановка классифицируется рядом классов, но в целях упрощения содержания настоящего стандарта приводятся следующие три класса:

Класс 1. Данный класс применяется для защищенных сетей, имеющих уровень электромагнитной совместимости ниже, чем в системах электроснабжения общего назначения. Соответствует системе с применением очень чувствительного к помехам в сети оборудования, например электрические измерительные приборы в лабораториях, некоторое автоматизированное и защитное оборудование, некоторые компьютеры и т. д.

Класс 2. Данный класс применяется обычно для электромагнитной обстановки в ТОП и в ТВП в промышленных и других сетях электроснабжения специального назначения. Уровни электромагнитной совместимости этого класса идентичны уровням, применяемым для сетей общего назначения. Поэтому оборудование, применяемое в сети общего назначения, может использоваться и для данного класса электромагнитной обстановки.

Класс 3. Данный класс применяется только для ТВП в промышленных условиях эксплуатации. Он имеет более высокие уровни электромагнитной совместимости, чем для класса 2, в отношении некоторых электромагнитных явлений, вызывающих помехи. Данный класс применим в следующих случаях:

-    питание большей части нагрузки осуществляется через преобразователи;

-    используется сварочное оборудование;

-    имеют место частые пуски электродвигателей большой мощности;

-    имеют место резкие изменения нагрузок.

Класс электромагнитной обстановки для нового производства и при модернизации существующего предприятия не может быть определен заранее и должен учитывать тип оборудования и технологических процессов сети.

Примечание 1 - Для электромагнитной обстановки класса 1 характерно наличие оборудования, для которого необходима дополнительная защита с такими устройствами, как источники бесперебойного питания (ИБП), фильтрами или устройствами, подавляющими выбросы.

Примечание 2 - В некоторых случаях для высокочувствительного оборудования может потребоваться уровень электромагнитной совместимости ниже, чем для класса 1 электромагнитной обстановки. В этом случае уровни электромагнитной совместимости должны быть установлены в каждом конкретном случае. Примечание 3 - При функционировании некоторого оборудования, такого как дуговые печи и мощные преобразователи, которые обычно питаются от отдельного высокочастотного кабеля, часто имеются уровни помех выше значения, характерного для класса 3 (жесткая электромагнитная обстановка). В таких специальных ситуациях уровни электромагнитной совместимости должны быть согласованы.

Примечание 4 - С учетом разнообразия промышленных сред различные классы могут быть уместны для различных явлений, имеющих место в сети.

5    Уровни электромагнитной совместимости

5.1 Основные положения

Уровни электромагнитной совместимости устанавливаются с учетом конкретных помех. Однако электромагнитная обстановка обычно содержит несколько видов помех одновременно, следовательно, функционирование некоторого оборудования может быть ухудшено наличием специфических комбинаций помех (см. МЭК 61000-2-2, раздел 2).

5

Уровни электромагнитной обстановки приведены в таблицах 1 - 5. См. также рекомендации для межгармоник в приложении С.

ТВП должен быть разделены на категории в соответствии с уровнями электромагнитной совместимости. Для обоснования выбора определенного оборудования или устройств, например мотор-генераторов, батарей сетевых конденсаторов, фильтров, может потребоваться определенное описание колебаний напряжения, которые могут иметь место на контактах оборудования. Технические комитеты, ответственные за разработку стандартов на конкретную продукцию, должны привести необходимые характеристики, чтобы облегчить правильный выбор компонентов. Они должны также учитывать уровни электромагнитной совместимости, приведенные в этом стандарте, при определении условий функционирования системы электропитания оборудования.

Соответствие уровней электромагнитной совместимости в ТВП не обязательно подразумевает выполнение требований ограничения помехоизлучения в ТОП. Этот факт должен учитываться при выборе оборудования.

Примечание 1 - Оборудование, работающее в пределах класса 1, - обычно низковольтное оборудование. Примечание 2 - В приложении В приводится несколько примеров расчета уровней помех, вызванных силовыми преобразователями в промышленных системах электроснабжения.

Примечание 3 - Уровни электромагнитной совместимости класса 3 охватывают возможные помехи, возникающие в промышленных системах питания. Для конкретной установки можно ожидать, что только некоторые типы помех будут иметь уровни, имеющие отношение к классу 3. Так как оборудование или устройства имеют различную восприимчивость к различным видам помех, определенное оборудование или устройство может использоваться в системах электроснабжения по классу 3, в зависимости от фактического уровня помех. Примечание 4 - Уровни помех в различное время в разных местах могут быть разными, поэтому оценка должна быть сделана для полной промышленной сети, а не по определенному участку в пределах системы.

5.2    Колебания напряжения

См. таблицу 1. Для класса 3 значение длительности колебания напряжения сети в диапазоне от 0,85 до 0,9 U_c не превышают продолжительности в 60 с. Для более длительных колебаний применяется диапазон от 0,9 до 1,1 U_c.

Примечание 1 - Колебания напряжения, имеющие фликер, возникают только в осветительном оборудовании. Данное оборудование должно быть подключено к сети класса 2. В данном случае применяются уровни электромагнитной совместимости по МЭК 61000-2-2.

Примечание 2 - В некоторых случаях некоторое оборудование может быть чувствительно к быстрым изменениям напряжения сети.

5.3    Провалы напряжения и кратковременные перерывы электропитания

Для ТВП класса 1 защита с помощью ИБП обеспечивает отсутствие провалов напряжения.

Для рассмотрения других факторов этих явлений см. приложение В.З.

5.4    Асимметрия напряжения (неустойчивость)

В настоящем стандарте асимметрию напряжения рассматривают только для составляющих обратной последовательности, имеющих место при подключении оборудования в систему электроснабжения, оговоренную данным стандартом. В настоящем стандарте асимметрию напряжения рассматривают при длительном воздействии, т. е. при длительности 10 мин и выше.

Примечание 1 - Некоторое оборудование защиты может быть чувствительно к нулевому компоненту напряжения. Данный аспект должен быть учтен при установке.

Примечание 2 - Нулевые напряжения в основном имеют место для гармоник, кратных 3.

Примечание 3 - Электронные преобразователи производят характерную гармонику, возникающую из-за их топологии, при использовании их в соответствии с условиями эксплуатации. Различные эксплуатационные режимы, такие как асимметрия, неидентичная замена и т. д., могут являть причиной возникновения гармоник других порядков.

Асимметрия напряжения, имеющая место при подключении однофазной нагрузки, является практически равной отношению полезной выходной мощности нагрузки к мощности короткого замыкания трехфазной сети. При отсутствии значительных однофазных нагрузок могут применяться уровни электромагнитной совместимости, соответствующие классу 2.