Номинальное напряжение – Напряжение, указанное производителем для оборудования [ГОСТ Р 52161.1 2004 (МЭК 60335 1:2001)] Номинальное напряжение, кВ Номинальное междуфазное напряжение электрической сети, для которой предназначено распределительное устройство. [ГОСТ… Руководство переводчика
Номинальное напряжение
Номинальное напряжение – это опорное напряжение из ряда стандартизированных напряжений, определяющее уровень изоляции электрических сетей и оборудования.
Фактическое напряжение в различных точках системы может незначительно отличаться от номинального, но не должно превышать максимального рабочего напряжения, указанного для непрерывной работы.
Номинальное напряжение для источников и потребителей энергии (генераторов, трансформаторов) – это напряжение, на которое они рассчитаны при нормальных условиях эксплуатации. Номинальные напряжения электрических сетей и подключенных к ним источников и потребителей электроэнергии указаны в ГОСТе.
Фактическое напряжение в различных точках системы может незначительно отличаться от номинального, но не должно превышать максимального рабочего напряжения, указанного для непрерывной работы.
Номинальное напряжение
- Номинальное напряжение – это опорное напряжение из стандартизированного диапазона напряжений, определяющее уровень изоляции электрических сетей и оборудования.
Фактическое напряжение в различных точках системы может незначительно отличаться от номинального, но не должно превышать наибольшего рабочего напряжения, указанного для непрерывной работы.
Номинальное напряжение источников и потребителей энергии (генераторов, трансформаторов) – это напряжение, на которое они рассчитаны при нормальных условиях эксплуатации.
Связанные термины
Ссылки на литературу
Связанные условия (продолжение)
Возбудитель и вспомогательный генератор тепловоза, установленные в общем корпусе, называются двухмашинной установкой. Возбудитель и якорь вспомогательного генератора установлены на общем валу, а рамы скреплены болтами. Возбудитель питает независимую обмотку возбуждения тягового генератора, а вспомогательный генератор предназначен для питания вспомогательной цепи локомотива и зарядки аккумуляторной батареи.
Электрификация США происходила параллельно. Первая гидроэлектростанция на реке Ниагара была построена в 1890-х годах и не была трехфазной. Система Николы Теслы состояла из 4 проводов и могла быть легко модернизирована. За описанными событиями номинальные напряжения линий электропередач увеличивались:
Зачем увеличивать номинальное напряжение
Краткий экскурс в развитие передающих цепей был дан в главе о биполярных переключателях. Показано, что наблюдалось постоянное стремление к повышению напряжения. Это необходимо для обеспечения приемлемой эффективности, которая в настоящее время не опускается ниже 90%. Это объясняется законом Ома для данного участка цепи:
- Энергия теряется, когда ток течет по проводу.
- Это происходит в соответствии с законом Джоуля-Ленца.
- Величина потерь зависит от силы тока.
Согласно закону Ома, эти величины, включая напряжение, связаны между собой. Чем выше напряжение, тем меньше ток при той же передаваемой мощности. Следовательно, потери также ниже. Оказывается, при передаче электроэнергии на большие расстояния необходимо увеличивать площадь поперечного сечения провода, а также номинальное напряжение. Уже в 1923 году на эту линию было подано напряжение 220 кВ. С 1920-х годов эти линии строит немецкая компания RWE AG. Один из них пересекает Рейн, проходя через две опоры высотой 138 метров возле Фёрде. С 1920-х годов отпала необходимость размещать предприятия вблизи электростанций.
В то же время в США шла электрификация. Первая гидроэлектростанция на реке Ниагара была построена в 1890-х годах и не была трехфазной. Система Николы Теслы состояла из 4 проводов и могла быть легко модернизирована. За описанными событиями номинальное напряжение линий электропередач увеличивалось:
- Немецкая линия в Роммерскирхене была первой с напряжением 380 кВ. В то же время в Италии была введена в эксплуатацию аналогичная линия через Мессинский пролив.
- В 1967 году США, СССР и Канада одновременно ввели в эксплуатацию линии с номинальным напряжением 750 кВ.
- В 1982 году была введена в эксплуатацию линия высокого напряжения между Электросталью и Экибастузом. Трехфазный переменный ток с номинальным напряжением 1,2 МВ.
- В 1999 году Япония строит линию Кита-Иваки с номинальным напряжением 1 МВ.
С начала 21 века Китай взялся за строительство высоковольтных линий.
То, что было сказано о четырехпроводной системе, относится и к трехпроводной системе без нейтрального провода (рис. 3).
Номинальное напряжение
Номинальное напряжение потребителей электроэнергии.генераторы, трансформаторы, электродвигатели, лампочки, нагревательные приборы и т.д. это напряжение, при котором оборудование работает правильно.при котором оборудование работает нормально и дает максимальный экономический и технический эффект.
На рисунке 1 показан график изменения напряжения в электрической сети, поясняющий принцип назначения номинального напряжения на клеммы электрооборудования на основе допустимого падения напряжения на конце линии. Из-за изменения нагрузки на отдельных участках линии и возможных изменений длины (сопротивления) линии, график напряжения в поперечном сечении должен представлять собой ломаную линию, а не прямую, как обычно показано на рисунке 1. Номинальное напряжение на клеммах источника питания должно быть выше, чем напряжение на клеммах потребителей электроэнергии.
Передача электроэнергии при более высоком напряжении снижает потери энергии и уменьшает сечение кабеля. Однако использование высокого напряжения для подключения потребителей электроэнергии в большинстве случаев требует усиленной изоляции и специальных мер по обеспечению безопасной эксплуатации электроустановок. Как правило, энергия высокого напряжения преобразуется в более низкое напряжение, при котором безопасная работа может быть обеспечена относительно простыми средствами. С этой точки зрения все электроустановки условно делятся на высоковольтные и низковольтные. Низковольтными считаются установки, в которых действующее напряжение в точке потребления энергии между проводником и землей не превышает 250 вольт. Все установки, в которых это напряжение превышает 250 вольт, называются высоковольтными установками. Номинальное напряжение “от проводника к земле” принято потому, что вероятность того, что человек, стоящий на земле, коснется одного проводника, гораздо выше, чем одновременное касание двух проводников.
Гораздо большую опасность представляют высоковольтные установки, к работе в которых допускается только специально обученный персонал.
Наиболее распространенным типом низковольтной сети является четырехпроводная трехфазная система. (рис. 2). В этой системе между фазным и нулевым проводниками подключаются небольшие обогреватели и приборы, лампочки, радиоприемники, телевизоры и т.д. Трехфазные двигатели отключаются одновременно от трех фазных проводов. В нормальных условиях эксплуатации при одинаковой проводимости фаз напряжение каждого проводника относительно земли равно фазному напряжению системы. В случае постоянного замыкания на землю в одной фазе, напряжение между неповрежденной и поврежденной фазами будет равно напряжению сети. Поэтому только установки трехфазного тока с незаземленным нейтральным проводником, для которых напряжение сети в конечных точках потребителей не превышает 250 В, могут быть классифицированы как установки низкого напряжения.
Вышеприведенные утверждения относительно четырехпроводной системы также применимы к трехпроводной системе без нейтрали (Рисунок 3).
По техническим и экономическим причинам целесообразно строить сети с линейным напряжением выше 250 В и с достаточной безопасностью для обслуживания установки. Это достигается путем заземления нейтральной точки трансформатора (рис. 4).
Глухое заземление нейтрали с дополнительным заземлением нейтрального проводника и подключение корпусов электродвигателей, электроустановочных конструкций, светильников и бытовой техники позволяет отнести установки сетевого напряжения 400 В к установкам низкого напряжения, поскольку в нормальном режиме работы сетевые проводники имеют напряжение по отношению к земле равное 400 * корень из 3 = 230. В таких установках длительное повышение напряжения при заземлении одной фазы предотвращается установкой предохранителей на каждой фазе, которые плавятся при прохождении через них тока короткого замыкания и разрывают цепь. Это также предотвращает длительное повышение напряжения на землю в неповрежденных фазных проводах.
Давайте выясним, что такое НОМИНАЛЬНОЕ напряжение. Это сетевое напряжение, при котором обеспечивается нормальная непрерывная работа электрооборудования. ГОСТ 29322-92 дает значение 230/400 В +/- 10%. Оказывается, номинальное напряжение однофазной сети составляет 230 В и колеблется от 207 до 253. Это довольно широкий предел, но при таких напряжениях наши электроприборы должны быть безопасны. Поэтому номинальное напряжение трехфазной сети составляет от 360 до 440 вольт. Более высокое напряжение опасно для оборудования и может стать причиной пожара.
Номинальное напряжение сети
Мы привыкли, покупая в магазине, что товар должен быть надлежащего качества, когда речь идет о продукте, мы читаем состав, ну, и конечно, сроки годности. Однако не многие понимают, что электричество в нашем доме также обладает подобными характеристиками. Сегодня мы поговорим о напряжении. С точки зрения качества, напряжение должно иметь четко выраженную синусоидальную форму волны, с минимальным количеством искажений, скачков и вредных гармоник. Однако эти характеристики очень трудно проверить без дорогостоящего оборудования. Однако проверить значение напряжения очень даже можно и нужно. Более того, если значение напряжения сильно отличается от номинального, то (только строго по решению суда) вы не обязаны платить за электроэнергию. Единственное, что вам придется потрудиться, чтобы получить официально зарегистрированный и опечатанный регистратор, который будет регистрировать изменения напряжения в сети.
Давайте разберемся, что такое НОМИНАЛЬНОЕ напряжение. Это напряжение сети, при котором обеспечивается нормальная, непрерывная работа электрооборудования. ГОСТ 29322-92 устанавливает напряжение 230/400 В +/- 10%. Оказывается, номинальное напряжение однофазной сети составляет 230 В и колеблется от 207 до 253. Этот предел довольно широк, но при таких напряжениях наши электроприборы должны быть безопасны. Поэтому номинальное напряжение трехфазной сети варьируется в пределах 360-440 вольт. Повышенное напряжение опасно для оборудования и может привести к пожару, поэтому защита от перенапряжений является необходимой.
Согласно ГОСТу, этот диапазон напряжения должен быть достигнут к 2030 году, после чего будет рассмотрен вопрос о снижении допустимых отклонений. Но очевидно, что этот вопрос не будет решен в ближайшее время…
Действительно, при эксплуатации электрических сетей, источников, преобразователей и потребителей электроэнергии напряжения на них отклоняются от номинальных параметров. Это может быть вызвано сбоями в работе оборудования, потерями электроэнергии при передаче и т.д. ГОСТ 29322-2014 частично регламентирует допустимые значения отклонения напряжения.
Все об энергии
Номинальные напряжения электрических сетей, источников и потребителей электроэнергии постоянного тока и переменного тока промышленной частоты определяются комплексом документов: ГОСТ 23366, ГОСТ 721, ГОСТ 21128, ГОСТ 6962 и ГОСТ 29322.
Стандартный диапазон напряжения
Стандартный диапазон напряжения определен в ГОСТ 23366 для постоянного тока и переменного тока промышленной частоты. Напряжения на выходах разработанных устройств должны соответствовать значениям, приведенным в данной серии, за исключением некоторых случаев [3, с.2]. Ниже приведена стандартная серия напряжений для потребители электроэнергии [3, таблица 1] . Первичные серии напряжений постоянного и переменного тока для потребителя электроэнергии приведены в таблице 1, вторичные серии для напряжений переменного тока – в таблице 2, а для напряжений постоянного тока – в таблице 3.
| не применимо | U, V | н/д | U, V |
| 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 |
| Нет. | U, V |
| 1 | 1,5 |
| 2 | 5 |
| 3 | 15 |
| 4 | 24 |
| 5 | 36 |
| 6 | 80 |
| 7 | 2000 |
| 8 | 3500 |
| 9 | 15000 |
| 10 | 25000 |
| 11 | 150000 |
| Нет. | U, V | Пункт № n.a. | U, V | н.д. | U, V | н.д. | U, V |
| 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 диапазон напряжения для источники и преобразователи (например, генератор, трансформатор и т.д.) электроэнергии [3, таблица 2] . Напряжение переменного тока см. в таблице 4, напряжение постоянного тока – в таблице 5.
| Нет. | U, V | н/а | U, V |
| 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 |
| н.д. | U, V | н/д | U, V |
| 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 напряжений предпочтение следует отдавать основному диапазону.
Номинальное напряжение электрооборудования до 1000 В
Номинальное напряжение оборудования до 1000 В указано в ГОСТ 21128. Диапазон номинальных напряжений приведен в таблице 6 [2, с.2].
| Тип и вид тока | Номинальное напряжение, В | |
| Источники и преобразователи | Энергетические системы, сети и нагрузки | |
| Исправлено: | 6; 12; 28,5; 48; 62; 115; 230; 460 | 6; 12; 27; 48; 60; 110; 220(230); 440 |
| AC: | ||
| однофазный | 6; 12; 28,5; 42; 62; 115; 230 | 6; 12; 27; 40; 60; 110; 220(230) |
| трехфазный | 42; 62; 230; 400; 690 | 40; 60; 220(230); 380(400); 660(690); (1000) |
Внимание:
Значения напряжения, указанные в скобках, относятся к электрическим сетям в соответствии с [6, табл. 1].
Номинальное напряжение электрооборудования выше 1000 В
Номинальные напряжения электрооборудования выше 1000 В регламентируются ГОСТ 721. Диапазон номинальных напряжений приведен в таблице 7 [1, с.3].
| Сети и потребители, кВ | Синхронные генераторы и компенсаторы, кВ | Трансформаторы и автотрансформаторы без устройств РПН, кВ | Трансформаторы и автотрансформаторы с устройствами РПН, кВ | Максимальное 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 новых конструкций электрических сетей и установок;
2. напряжения, отмеченные “*”, для трансформаторов и автотрансформаторов, подключенных непосредственно к шинам генераторного напряжения подстанций или к генераторным розеткам;
Исторически в Российской Федерации существовало две системы напряжения (кВ):
- 110 – 330 – 750
- 110 – 220 – 500 – 1150
Первая система напряжения (110 – 330 – 750) существует в западной части Российской Федерации, а вторая (110 – 220 – 500 – 150) – в восточной части Российской Федерации. В сетях центральной части Российской Федерации нет явного преобладания одной системы напряжения над другой, это своего рода переходная зона.
Номинальные напряжения тяговых систем (электрифицированный транспорт)
Номинальные напряжения для электрифицированного транспорта регламентируются ГОСТ 6962 и ГОСТ 29322. В таблице 8 приведен диапазон номинальных напряжений для тяговых подстанций и токоприемников электрифицированного транспорта [4, с.3][6, таблица 2].
| Вид электрифицированного транспорта | Напряжение, В | |||
| На рельсах тяговой подстанции | На коллекторе электрифицированного транспорта | |||
| Железные дороги | ||||
| Основная линия: Переменный ток |
(27500) | 25000 | ||
| Постоянный ток | (3300) | 3000 | ||
| Промышленность: Сайдинг и пути переменного тока на карьерах |
(27500) | 25000 | ||
| Подъездные дороги, карьеры и пути ДК завода | (3300) (1650) (600) |
3000 1500 600 (550) |
||
| Электрифицированный городской транспорт | ||||
| Подземная железная дорога | (825) | 750 | ||
| трамвай, троллейбус | (600) | 600 (550) | ||
Примечание:
Значения напряжения в скобках указаны в соответствии с [4, стр. 3].
Допустимые отклонения напряжения
В действительности, во время работы электрических сетей, источников, преобразователей и потребителей электроэнергии, напряжения, присутствующие на них, отклоняются от номинальных параметров. Это может быть вызвано отказами оборудования, потерями при передаче и т.д. ГОСТ 29322-2014 частично регламентирует допустимые значения отклонения напряжения.
Для электрооборудования с напряжением 100 ÷ 1000 В этот диапазон ограничен ±10% [6, табл. 1]. Другими словами, для чайника, рассчитанного на номинальное напряжение 230 В, допускается работа при повышении напряжения до 252 В и понижении до 198 В. Более подробная информация приведена в таблице 9 [6, таблица A.1].
| Системы | Номинальная частота, Гц | Напряжение, В | |||
| Номинальное напряжение для источников и потребителей электроэнергии | Самое высокое напряжение источников и потребителей электроэнергии | Наименьшее напряжение источника | Самое низкое напряжение электрических нагрузок | ||
| Трехфазные трехпроводные, 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, таблица 2]).
| Тип системы | Частота, Гц | Напряжение, В | ||
| Номинальный | Самый высокий | Самый низкий | ||
| 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, отмеченные знаком “*”, не рекомендуются для вновь проектируемых электрических сетей и установок;
2. значения напряжения в скобках приведены в соответствии с [4, с.3].
Для электрооборудования напряжением от 1 до 35 кВ ГОСТ 29322-2014 устанавливает допуск около ±10% [6, с.3].
Допустимые отклонения напряжения для электрооборудования 35 ÷ 230 кВ частично регламентированы ГОСТ 29322-2014, а для электрооборудования выше 230 кВ они вообще не регламентированы. Но это, вообще говоря, тема для отдельной статьи.
Историческая справка
Номинальные напряжения электрических сетей, источников электрической энергии и потребителей переменного и постоянного тока промышленной частоты определялись комплексом документов (ГОСТ 23366, ГОСТ 721, ГОСТ 21128, ГОСТ 6962) до 1992 года. ГОСТ 23366 установил ряд стандартных напряжений для электроустановок, ГОСТ 21128 регламентировал номинальное напряжение для электроустановок до 1000 В, для электроустановок выше 1000 В – ГОСТ 721, а ГОСТ 6962 – номинальное напряжение для электрифицированного городского транспорта и железных дорог.
В 1992 году был опубликован ГОСТ 29322-92 “Напряжения стандартные”, который по замыслу его создателей должен был использоваться совместно с ГОСТ 721, ГОСТ 21128, ГОСТ 23366 и ГОСТ 6962 [5, с.1]. Фактически, ГОСТ 29322, являясь документом, разработанным путем прямого применения международного стандарта IEC 38-83 [5, с.6], был призван устранить исторически и территориально закрепленные номиналы напряжения и привести их к “европейскому” стандарту. В конечном итоге ГОСТ 29332 должен был заменить ГОСТ 721/21128/23366/6962.
Второе издание стандарта ГОСТ 29332 было выпущено в 2014 году. На этот раз ГОСТ 29332-2014 был разработан “методом перевода” МЭК 60038:2009 и больше не основывался на ГОСТ 721/21128/23366/6962, хотя последние не утратили своей юридической силы.
Читайте далее:- Сколько электроэнергии потребляет трамвай?.
- Измерительный инструмент – это инструмент для измерения. Что такое измерительный инструмент?.
- Стандартное напряжение в России "220 В" или "230 В"?.
- Расчет основных электрических величин и первичной изоляции обмоток трансформатора.
- Как определить обмотки неизвестного трансформатора, первичную и вторичную обмотки.
- Трансформатор напряжения (ТН, ТВ): принципиальные схемы и принцип работы.
- LATP: что это такое, виды и применение.