Меню

Допустимые уровни номинального напряжения

Допустимое отклонение напряжения — нормативные значения, причины

При проектировании электроприборов, в том числе и бытовой техники, учитываются номинальные характеристики сети, от которой они будут работать. Но в системах электроснабжения могут происходить процессы, вызывающие отклонения от номинальных параметров. Допустимое отклонение напряжения в сети, частоты, а также других характеристик, регулируется требованиями ГОСТ 13109-97 (международный стандарт, принятый в России, Республике Беларусь, Украине и в большинстве других стран СНГ). Приведем информацию о допустимых нормах отклонений и вызывающих их причинах.

Нормы напряжения в электросети по ГОСТу

В нормативном документе определено несколько показателей, позволяющих характеризовать качество электроэнергии в точках присоединения (ввод в сети потребителей). Перечислим наиболее значимые параметры и приведем допустимые диапазоны отклонений для каждого из них:

  • Для установившегося отклонения напряжения не более 5,0% от номинала (допустимая норма) при длительном временном промежутке и до 10% для краткосрочной аномалии (предельно допустимая норма). Заметим, что данные показатели должны быть прописаны в договоре о предоставлении услуг, при этом указанные нормы должны отвечать действующим нормам. Например, для бытовых сетей (220 В) быть в пределах 198,0-220,0 В, а для трехфазных (0,40 кВ) – не менее 360,0 В и не более 440 Вольт.
  • Перепады напряжения, такие отклонения характеризуются амплитудой, длительностью и частотой интервалов. Нормально допустимый размах амплитуды не должен превышать 10,0% от нормы. К перепадам также относят дозу фликера (мерцание света в следствии перепадов напряжения, вызывают усталость), это параметр измеряется специальным прибором (фликометром). Допустимая краткосрочная доза – 1,38, длительная – 1.

Основные причины возникновения отклонения напряжения в сети

Теперь рассмотрим, что могло вызвать изменение характеристик сети:

  • Установившиеся отклонения напряжения связывают со следующими причинами:
  1. Увеличение величины нагрузки из-за подключения одного или нескольких мощных потребителей. Характерный пример – сезонное увеличение нагрузки на энергосистемы ввиду подключения обогревательного оборудования, а также суточные пики.
  2. Увеличение числа потребителей без модернизации энергосистемы.
  3. Обрыв или недостаточное качество контакта нулевого кабеля в трехфазных системах.

При ситуациях, описанных в первом пункте, поставщик нормализует напряжение, используя специальные средства регулирования. В остальных случаях производятся ремонтные работы.

  • Причина перепадов напряжения связана с потребителями электрической энергии, с резко изменяющейся нагрузкой (как правило, при этом изменяется и реактивная мощность). В качестве примера можно привести металлургические предприятия, оборудованные дуговыми печами. Подобный эффект можно наблюдать при работе сварочного электрооборудования или поршневых компрессорных установок.
  • Причины минимального напряжения (провалы) в большинстве случаев связаны с КЗ, которые могут возникнуть в сети дома, на линиях ввода или ЛЭП. Длительность провалов варьируется от миллисекунд до секунд, при этом напряжение может уменьшаться до 90% от нормы. Наиболее чувствительна к таким изменениям электроника, нормализовать ее работу можно при помощи ИБП.
  • Возникновение импульсных напряжений может быть вызвано коммутационными процессами, ударом молнии в ВЛ, а также другими причинами. При этом величина импульса может многократно превышать стандартное напряжение в квартире по ГОСТу. Естественно, что существенное увеличение максимальных значений этого параметра приведет к выходу из строя подключенного к сети оборудования, чтобы не допустить этого, следует использовать ограничитель перенапряжения. Принцип работы этого защитного устройства и схему установки можно найти на нашем сайте.

Последствия отклонения от стандартов

Отклонение от номинальных напряжений может вызвать много нежелательных последствий, начиная от сбоев в работе бытовой техники и заканчивая нарушениями производственных техпроцессов и созданием аварийных ситуаций. Приведем несколько примеров:

  • Долгосрочные отклонения напряжения сверх установленной нормы приводят к снижению срока эксплуатации электрооборудования.
  • Броски с большой вероятностью могут вывести из строя электронные приборы и другую технику, подключенную к сети.
  • При провалах происходят сбои в работе вычислительных мощностей, что увеличивает риски потери информации.
  • Перекос фаз приводит к критическому повышению напряжения, что вызовет, в лучшем случае, срабатывание защиты в оборудовании, а в худшем – полностью выведет его из строя.
  • Изменение частоты моментально отразится на скорости вращения асинхронных двигателей, а также приведет к снижению активной мощности. Помимо отклонения приведут к изменению ЭДС генераторов, что вызовет лавинный процесс.

Мы привели только несколько примеров, но и их вполне достаточно, чтобы стало понятно насколько важно придерживаться норм, указанных в настоящих стандартах и ПУЭ.

Источник



Всё об энергетике

Электрические сети. Номинальные напряжения. Допустимые отклонения

Номинальные напряжения электрических сетей, источников и приёмников электрической энергии постоянного и переменного тока промышленной частоты определяются комплексом документов: ГОСТ 23366, ГОСТ 721, ГОСТ 21128, ГОСТ 6962 и ГОСТ 29322.

Ряд стандартных напряжений

Ряд стандартных напряжений установлен ГОСТ 23366 для постоянного и переменного тока промышленной частоты. Напряжение на выводах проектируемого оборудования должно соответствовать значениям этого ряда, за исключением некоторых случаев [3, п.2] . Ниже приведены стандартный ряд напряжений для потребителей электрической энергии [3, таб.1] . Основной ряд напряжений постоянного и переменного тока потребителей электрической представлен в таблице 1, вспомогательный ряд напряжений переменного тока — в таблице 2, а постоянного тока — в таблице 3.

Таблица 1 — Ряд напряжений постоянного и переменного тока потребителей электрической энергии

№ п/п U, В № п/п U, В
1 0,6 14 1140
2 1,2 15 3000
3 2,4 16 6000
4 6 17 10000
5 9 18 20000
6 12 19 35000
7 27 20 110000
8 40 21 220000
9 60 22 330000
10 110 23 500000
11 220 24 750000
12 380 25 1150000
13 660
Таблица 2 — Вспомогательный ряд напряжений переменного тока потребителей электрической энергии

№ п/п U, В
1 1,5
2 5
3 15
4 24
5 36
6 80
7 2000
8 3500
9 15000
10 25000
11 150000
Таблица 3 — Вспомогательный ряд напряжений постоянного тока потребителей электрической энергии

№ п/п U, В № п/п U, В № п/п U, В № п/п U, В
1 0,25 11 24 21 300 31 5000
2 0,4 12 30 22 400 32 8000
3 4,5 13 36 23 440 33 12000
4 1,5 14 48 24 600 34 25000
5 2 15 54 25 800 35 30000
6 3 16 80 26 1000 36 40000
7 4 17 100 27 1500 37 50000
8 5 18 150 28 2000 38 60000
9 15 19 200 29 2500 39 100000
10 20 20 250 30 4000 40 150000

Стандартный ряд напряжений для источников и преобразователей (например: генератор, трансформатор и т.п.) электрической энергии [3, таб.2] . Ряд напряжений для переменного тока приведен в таблице 4, для постоянного — в таблице 5.

Таблица 4 — Ряд напряжений переменного тока источников и преобразователей электрической энергии

№ п/п U, В № п/п U, В
1 6 15 10500
2 12 16 13800
3 28,5 17 15750
4 42 18 18000
5 62 19 20000
6 115 20 24000
7 120 21 27000
8 208 22 38500
9 230 23 121000
10 400 24 242000
11 690 25 347000
12 1200 26 525000
13 3150 27 787000
14 6300 28 1200000
Таблица 5 — Ряд напряжений постоянного тока источников и преобразователей электрической энергии

№ п/п U, В № п/п U, В
1 4,5 8 230
2 6 9 460
3 12 10 600
4 28,5 11 1200
5 48 12 3300
6 62 13 6600
7 115

При выборе напряжения следует отдавать предпочтение основному ряду.

Номинальное напряжение электрооборудования до 1000 В

Номинальное напряжение оборудования до 1000 В регламентировано стандартом ГОСТ 21128. Ряд номинальных напряжений приведён в таблице 6 [2, с.2] .

Таблица 6 — Номинальное напряжение источников, преобразователей, систем электроснабжения, сетей и приёмников до 1000 В

Род и вид тока Номинальное напряжение, В
источников и преобразователей систем электроснабжения, сетей и приёмников
Постоянный 6; 12; 28,5; 48; 62; 115; 230; 460 6; 12; 27; 48; 60; 110; 220(230); 440
Переменный:
однофазный 6; 12; 28,5; 42; 62; 115; 230 6; 12; 27; 40; 60; 110; 220(230)
трёхфазный 42; 62; 230; 400; 690 40; 60; 220(230); 380(400); 660(690); (1000)

Примечание:
В скобках указаны значения напряжения для электрических сетей согласно [6, таб.1]

Номинальное напряжение электрооборудования свыше 1000 В

Номинальное напряжение электрооборудования свыше 1000 В регламентировано ГОСТ 721. Ряд номинальных напряжений приведён в таблице 7 [1, с.3] .

Таблица 7 — Номинальные междуфазные напряжения для сетей напряжением свыше 1000 В

Сети и приёмники, кВ Генераторы и синхронные компенсаторы, кВ Трансформаторы и автотрансформаторы без РПН, кВ Трансформаторы и автотрансформаторы с РПН, кВ Наибольшее рабочее напряжение электрооборудования, кВ
Первичные обмотки Вторичные обмотки Первичные обмотки Вторичные обмотки
(6) (6,3) (6) и (6,3)* (6,3) и (6,6) (6) и (6,3)* (6,3) и (6,6) (7,2)
10 10,5 10 и 10,5* 10,5 и 11,0 10,0 и 10,5* 10,5 и 11,0 12,0
20,0 21,0 20,0 22,0 20,0 и 21,0* 22,0 24,0
35 35 38,5 35 и 36,75 38,5 40,5
110 121 110 и 115 115 и 121 126
(150)* (165) (158) (158) (172)
220 242 220 и 230 230 и 242 252
330 330 347 330 330 363
500 500 525 500 525
750 750 787 750 787
1150 1150 1200

Примечание:
1. Напряжения указанные в скобках не рекомендуются для вновь проектируемых сетей и электроустановок;
2. Напряжения, обозначенные «*» для трансформаторов и автотрансформаторов, присоединяемых непосредственно к шинам генераторного напряжения электростанций или к выводам генератора;

В РФ исторически сложились две системы напряжений (кВ):

  • 110 — 330 — 750
  • 110 — 220 — 500 — 1150

Первая система напряжений (110 — 330 — 750) преобладает в западной части РФ, а вторая (110 — 220 — 500 — 150) — в её восточной части. В сетях центральной части РФ нет явного преобладания одной системы напряжений на другой, это своего рода переходная зона.

Номинальное напряжение тяговых систем (электрифицированного транспорта)

Номинальное напряжение для электрифицированного транспорта регламентировано ГОСТ 6962 и ГОСТ 29322. В таблице 8 приведен ряд номинальных напряжений для тяговых подстанций и токоприемников электрифицированного транспорта [4, стр.3][6, таб.2] .

Таблица 8 — Номинальные напряжения тяговых подстанций и токоприемников электрифицированного транспорта

Вид электрифицированного транспорта Напряжение, В
на шинах тяговой подстанции на токоприемнике электрифицированного транспорта
Железные дороги
Магистральные:
переменного тока
(27500) 25000
постоянного тока (3300) 3000
Промышленные:
подъездные и карьерные пути переменного тока
(27500) 25000
подъездные, карьерные и внутризаводские пути постоянного тока (3300)
(1650)
(600)
3000
1500
600 (550)
Городской электрифицированный транспорт
метрополитен (825) 750
трамвай, троллейбус (600) 600 (550)

Примечание:
В скобках указаны значения напряжения согласно [4, стр.3]

Допустимые отклонения напряжения

В реальности, при эксплуатации электрических сетей, источников, преобразователей и потребителей электрической энергии напряжения на них отличается от номинальных параметров. Это может быть связано с нарушением нормального режима работы оборудования, потерями электроэнергии при передаче и т.п. ГОСТ 29322-2014 частично регламентирует допустимые значения отклонения напряжения.

Для электрооборудования напряжением 100 ÷ 1000 В этот диапазон ограничивается значением ±10% [6, таб.1] . Иными словами для чайника рассчитанного на номинальное напряжение 230 В допускается работа при повышении напряжения вплоть до 252 В и его просадке до 198 В. Подробнее ниже, в таблице 9 [6, таб.А.1] .

Таблица 9 — Наибольшее и наименьшее напряжения источников и приёмников электрической энергии напряжением 100 ÷ 1000 В включительно

Системы Номинальная частота, Гц Напряжение, В
Номинальное напряжение источников и приёмников электроэнергии Наибольшее напряжение источников и приёмников электроэнергии Наименьшее напряжение источников электроэнергии Наименьшее напряжение приёмников электроэнергии
Трехфазные трех-, четырехпроводные системы 50 230 253 207 198
230/400 253/440 207/360 198/344
400/690 440/759 360/621 344/593
1000 1100 900 860
60 120/208 132/229 108/187 103/179
240 264 216 206
230/400 253/440 207/360 198/344
277/480 305/528 249/432 238/413
480 528 432 413
347/600 382/660 312/540 298/516
600 660 540 516
Однофазные трехпроводные системы 60 120/240 132/264 108/216 103/206

Допустимые отклонения напряжения для тяговых систем (электрифицированного транспорта) приведены в таблице 10 (источник — [6, таб.2] ).

Таблица 10 — Наибольшее и наименьшее напряжение тяговых систем

Вид системы Частота, Гц Напряжение, В
Номинальное Наибольшее Наименьшее
Системы постоянного тока 600* 720* 400*
750 900 (975) 500 (550)
1500 1800 (1950) 1000 (1100)
3000 3600 (3850) 2000 (2200)
Однофазные системы переменного тока 50 или 60 6250* 6900* 4750*
16 2/3 15000 17250 12000
50 или 60 25000 27500 (29000) 19000

Примечание:
1. Номинальные напряжения обозначенные «*» не рекомендуются для вновь проектируемых сетей и электроустановок;
2. В скобках указаны значения напряжения согласно [4, стр.3]

У электрооборудования напряжением 1 ÷ 35 кВ ГОСТ 29322-2014 устанавливает допустимое отклонение примерно ±10% [6, таб.3] .

Допустимые отклонения напряжения для электрооборудования 35 ÷ 230 кВ регламентированы ГОСТ 29322-2014 частично, а для электрооборудования напряжением свыше 230 кВ не регламентированы вовсе. Но это, вообще говоря, предмет отдельной статьи.

Историческая справка

Номинальные напряжения электрических сетей, источников и приёмников электрической энергии постоянного и переменного тока промышленной частоты до 1992 определялись комплексом документов ГОСТ 23366, ГОСТ 721, ГОСТ 21128, ГОСТ 6962. ГОСТ 23366 устанавливал ряд стандартных напряжений для электроустановок, ГОСТ 21128 регламентировал номинальное напряжение в электроустановках до 1000 В, для электроустановок свыше 1000 В — ГОСТ 721, а ГОСТ 6962 — номинальные напряжения для городского электрифицированного транспорта и железных дорог.

В 1992 был издан ГОСТ 29322-92 «Стандартные напряжения» который по замыслу разработчиков должен был использоваться в комплексе с ГОСТ 721, ГОСТ 21128, ГОСТ 23366 и ГОСТ 6962 [5, с.1] . По своей сути ГОСТ 29322, являясь документом подготовленным методом прямого применения международного стандарта МЭК 38-83 [5, c.6] , предназначался для искоренения исторически и территориально сложившихся номинальных напряжений и их приведения к «европейскому» стандарту. В конечном итоге ГОСТ 29332 должен был заменить комплекс документов ГОСТ 721/21128/23366/6962.

Второе издание ГОСТ 29332 выпало на 2014 год. В этот раз ГОСТ 29332-2014 был составлен «методом перевода» стандарта IEC 60038:2009 и уже не опирался на ГОСТ 721/21128/23366/6962, хотя последние не утратили свою юридическую силу.

Источник

Читайте также:  Стабилизатор напряжения для автомобильных фар