Меню

Номинальное фазное напряжение низкого напряжения



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
Читайте также:  Формула определения наибольших напряжение

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

Номинальные напряжения электрических сетей и области их применения

Номинальные напряжения электрических сетей и области их применения Номинальным напряжением U н источников и приемников электроэнергии (генераторов, трансформаторов) называется такое напряжение, на которое они рассчитаны в условиях нормальной работы.

Номинальные напряжения электрических сетей и присоединяемых к ним источников и приемников электрической энергии устанавливаются ГОСТом.

Шкала номинальных напряжений для сетей переменного тока частотой 50 Гц междуфазное напряжение должно быть 12, 24, 36, 42, 127, 220, 380 В; 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ, для сетей постоянного тока -12, 24, 36, 48, 60, 110, 220, 440, 660, 3000 В.

Читайте также:  Электронное реле напряжения сети

Для электрических сетей трехфазного переменного тока напряжением до 1 кВ и присоединенным к ним источников и приемников электроэнергии ГОСТ 721-78 устанавливает следующие значения номинальных напряжений:

Сети и приемники — 380/220 В; 660/380 В

Источники — 400/230 В; 690/400 В.

Номинальное напряжение генераторов с целью компенсации потери напряжения в питаемой ими сети принимается на 5% больше номинального напряжения этой сети (см. табл. 1).

Номинальные напряжения первичных обмоток, повышающих трансформаторов, присоединяемых к генераторам, приняты также на 5% больше номинальных напряжений подключаемых к ним линий.

Первичные обмотки понижающих трансформаторов имеют номинальные напряжения, равные номинальным напряжениям питающих их линий.

В табл. 1. приведены номинальные и наибольшие рабочие напряжения электрических сетей, генераторов и трансформаторов напряжением выше 1 кВ, принятые ГОСТ 721 — 78.

Таблица 1.1. Номинальные напряжения трехфазного тока, кВ

Сети и приемники Трансформаторы и автотрансформаторы Наибольшее рабочее напряжение
без РПН c РПН
первичные обмотки вторичные обмотки первичные обмотки вторичные обмотки
6 6 и 6,3 6,3 и 6,6 6 и 6,3 6,3 и 6,6 7,2
10 10 и 10,5 10,5 и 11 10 и 10,5 10,5 и 11 12,0
20 20 22 20 и 21,0 22,0 24,0
35 35 38,5 35 и 36,5 38,5 40,5
110 121 110 и 115 115 и 121 126
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

Питание цепей управления, сигнализации и автоматизации электроустановок, а также электрифицированного инструмента и местного освещения в производственных цехах осуществляется на постоянном токе напряжениями 12, 24, 36, 48 и 60 В и на переменном однофазном токе 12, 24 и 36 В. Электроприемники постоянного тока питаются на напряжениях 110; 220 и 440 В. Напряжения генераторов постоянного тока 115; 230 и 460 В.

Электрифицированный транспорт и ряд технологических установок (электролиз, электропечи, некоторые виды сварки) получают питание на напряжениях, отличных от приведенных выше.

У повышающих силовых трансформаторов номинальное напряжение первичной обмотки совпадает с номинальным напряжением трехфазных генераторов. У понижающих трансформаторов первичная обмотка является приемником электроэнергии, и ее номинальное напряжение равно напряжению сети.

Номинальные напряжения вторичных обмоток трансформаторов, питающих электрические сети, на 5 или 10 % выше номинальных напряжений сети, что дает возможность компенсировать потери напряжения в линиях: 230, 400, 690 В и 3,15 (или 3,3); 6,3 (или 6,6); 10,5 (или 11); 21 (или 22); 38,5; 121; 165; 242; 347; 525; 787 кВ.

Номинальные напряжения электрических сетей и области их применения

Напряжение 660 В рекомендуется для питания силовых электроприемников. По сравнению с напряжением 380 В оно имеет ряд преимуществ: меньшие потери энергии и расход проводникового материала, возможность применения более мощных электродвигателей, меньшее количество цеховых ТП. Однако для питания мелких двигателей, цепей управления электроприводом и сетей электроосвещения необходимо устанавливать дополнительный трансформатор на 380 В.

Напряжение 3 кВ используется только для питания электроприемников, работающих на этом напряжении.

Электроснабжение предприятий, внутризаводское распределение энергии и питание отдельных электроприемников выполняются на напряжениях свыше 1000 В.

Напряжения 500 и 330 кВ применяются для питания особенно крупных предприятий от сетей энергосистемы. На напряжениях 220 и 110 кВ осуществляется питание крупных предприятий от энергосистемы и распределение энергии на первой ступени электроснабжения.

На напряжении 35 кВ питаются предприятия средней мощности, удаленные электропотребители, крупные электроприемники и распределяется энергия по системе глубоких вводов.

Напряжения 6 и 10 кВ используются для питания предприятий малой мощности и в распределительных сетях внутреннего электроснабжения. Напряжение 10 кВ целесообразнее, если источник питания работает на этом напряжении, а число электроприемников на 6 кВ невелико.

Напряжения 20 и 150 кВ широкого применения на промышленных предприятиях не находят из-за использования их только в некоторых энергосистемах и отсутствия соответствующего электрооборудования.

Выбор напряжения сети производится одновременно с выбором схемы электроснабжения, а в некоторых случаях — на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Источник

Основные понятия электрических сетей: номинальные напряжения, режимы работы нейтрали

Содержание

На отечественных электростанциях вырабатывается электроэнергия трехфазного переменного тока частотой 50 Гц. Постоянный ток получают в основном от преобразователей, поэтому энергия постоянного тока всегда дороже энергии переменного тока на величину стоимости преобразования.

Для достижения наилучших технических и экономических показателей работы и обеспечения потребителей электроэнергией электростанции объединяют в энергосистемы (районные, объединенные и др.)

Производство электроэнергии в зависимости от применяемых генераторов, передача и распределение в зависимости от величин передаваемых мощностей и расстояний, на которые они передаются, использование электроэнергии в зависимости от применяемых электроприемников осуществляются на различных номинальных напряжениях.

Под номинальным напряжением генераторов, трансформаторов, линий электропередачи, электроприемников понимается напряжение, на которое они рассчитаны в нормальных длительных условиях работы, сопровождающихся наивысшими технико-экономическими показателями.

По признаку напряжения все электроустановки подразделяются на две группы: до 1 кВ и выше 1 кВ.

Для согласования работы всех электроустановок энергосистем, систем электроснабжения — от генераторов станций и до электроприемников — номинальные напряжения стандартизированы. Величины номинальных напряжений для электроустановок до 1 кВ приведены в табл. 1.1, в табл. 1.2 — для электроустановок выше 1 кВ. Для источников и преобразователей указаны междуфазные напряжения трехфазного тока.

ГОСТ 21128-83 для специальных целей предусматривает применение дополнительных номинальных напряжений, например, для электрических сетей и приемников тока: 24, 42, 127 В.

Шкала номинальных напряжений определяется уровнем развития народного хозяйства и с течением времени корректируется. Так, в последних ГОСТах введены напряжения 0,66 и 20 кВ, которые для питания крупных узлов нагрузок и электроприемников более экономичны, чем напряжения 0,38 и 10 кВ.

Передача больших мощностей на значительное расстояние обусловила необходимость использования высоких и сверхвысоких напряжений (500, 750, 1150 кВ).

На электростанциях электрическая энергия производится на напряжении (3,15); (6,3); 10,5; 21 кВ. Эти номинальные напряжения называются генераторными.

Читайте также:  Напряжение между фазами при соединении звездой

Номинальные напряжения вторичных обмоток трансформаторов, питающих электрические сети, и номинальные напряжения генераторов на 5… 10 % выше номинальных напряжений сети. Это предусмотрено с целью компенсировать потери напряжения в линиях и трансформаторах.

Важным при работе электрической сети является режим ее нейтрали, а также возможность иметь линейные (междуфазные) и фазные напряжения для электроприемников до 1 кВ.

Под нейтралью электрической сети понимается совокупность нейтральных точек обмоток трансформатора (нулевой потенциал обмоток, соединенных в звезду) и соединяющих их проводников. Нейтраль может быть изолирована от земли, соединена с землей через активные или реактивные сопротивления, а также глухо заземленной.

Выбор режима работы нейтрали

Выбор режима работы нейтрали определяется надежностью и экономичностью работы электроустановок, безопасностью их обслуживания. Электроустановки напряжением до 1 кВ выполняются с изолированной или глухозаземленной нейтралью.

Глухое заземление нейтрали может выполняться на напряжении 220/ 127, 380/220, реже — 660/380 В. Нулевой провод в четырехпроводной сети обеспечивает равенство фазных напряжений при неравномерной загрузке фаз от однофазных электроприемников.

Трехфазные сети с заземленной нейтралью позволяют питать совместно трех- и однофазные нагрузки, например, трехфазные — на линейном напряжении 380 В, однофазные — на фазном напряжении 220 В. : Установки с изолированной нейтралью применяются в условиях с повышенными требованиями к безопасности (торфяные разработки, угольные шахты, передвижные электроустановки), Электроустановки напряжением выше 1 кВ по виду режима нейтрали подразделяются на: электроустановки в сетях с эффективно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю); в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю).

В электрических сетях напряжением 110 кВ и выше используется эффективное заземление нейтрали.

Электрической сетью с эффективно заземленной нейтралью называется трехфазная электрическая сеть выше 1 кВ, в которой коэффициент замыкания на землю не превышает 1,4. Коэффициентом замыкания на землю называется отношение разности потенциалов между неповрежденной фазой и землей в точке замыкания на землю другой (или двух других) фазы к разности потенциалов между фазой и землей в этой точке до замыкания.

Электрические сети напряжением 6—35 кВ выполняются с изолированной или компенсированной, т.е. соединенной, например, через индуктивность (дугогасящую катушку), нейтралью.

В сетях с изолированной нейтралью при замыкании на землю через место повреждения будут проходить емкостные токи, обусловленные напряжением и емкостью неповрежденных фаз.

Включение в нейтраль активных или реактивных сопротивлений вызвано необходимостью ограничения емкостных токов на землю. Так, эти токи не должны превышать в нормальных режимах: в сетях 3—20 кВ, имеющих железобетонные и металлические опоры на воздушных линиях, и во всех сетях 35 кВ — 10 А; в сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор на воздушных линиях: при напряжении 3—6 кВ — 30 А, при 10 кВ — 20 А, при 15—20 кВ — 15 А.

Особенности сетей с изолированной нейтралью

  1. При неравномерной загрузке фаз трехпроводной электрической сети имеет место напряжение смещения нейтрали, при этом каждая из фаз будет находиться под напряжением, отличным от фазного. Особенно это важно учитывать для сетей напряжением до 1 кВ.
  2. Замыкание одной фазы на землю считается не аварийным, а лишь анормальным режимом. При его возникновении сеть и поврежденная линия могут оставаться включенными и в течение некоторого времени продолжать работу. Замыкание на землю практически не влияет на систему междуфазных напряжений и режим работы электроприемников. Таким образом увеличивается надежность электроснабжения потребителей.
  3. При замыкании на землю одной фазы напряжение двух других фаз относительно земли увеличивается в л/3 раз. В связи с этим изоляция всех фаз предусмотрена на линейное напряжение. При напряжении до 35 кВ это не вызывает существенного удорожания сети.
  4. При больших токах однофазного замыкания дуга в месте короткого замыкания устойчиво и длительно горит, вызывая перенапряжения, опасные для изоляции неповрежденных фаз, и переход однофазного короткого замыкания в междуфазное.

При глухом заземлении нейтрали всякое замыкание одной фазы на землю является однофазным коротким замыканием и должно привести к срабатыванию защитных аппаратов, отключающих поврежденный участок от сети.

Системы электроснабжения сооружаются на нескольких напряжениях. Критерием оптимально принятой системы электроснабжения служит минимум приведенных затрат на ее сооружение и последующую эксплуатацию. Затраты на сооружение системы электроснабжения во многом определяются количеством трансформаций напряжения и используемыми номинальными напряжениями. Обычно в системах электроснабжения применяется 2— 3 трансформации напряжения.

Источник