Что называется номинальным напряжением генераторов

Номинальные напряжения генераторов и трансформаторов

Номинальным напряжением генераторов и трансформаторов называется напряжение, на которое они рассчитаны для нормальной работы и дают наибольший экономический эффект.

Каждая электрическая сеть характеризуется номинальным напряжением приемников электроэнергии, которые от нее питаются. К приемникам электроэнергии относятся также первичные обмотки трансформаторов. В действительности напряжения на зажимах приемников будут отклоняться от номинального, так как никакая сеть из-за наличия падения напряжения в своих проводниках не имеет одинакового напряжения во всех точках. Чтобы уменьшить эти отклонения напряжения, желательно в начале линии у источника иметь превышение напряжения, а в конечной точке — снижение его против номинального.

Допустимые отклонения напряжения зависят от характера приемников и назначения сети. Большей частью считают допустимым отклонения +5%. Поэтому за номинальное напряжение генераторов принимают напряжение на 5% выше номинального напряжения сети, учитывая наличие в ней потери напряжения. Например, при номинальном напряжении сети 6 кВ номинальное напряжение генераторов будет 6,3 кВ.

Рис. 1. Номинальное напряжение сети

Наличие номинальных напряжений вторичной и первичной обмоток трансформаторов выясняется из рассмотрения схемы, состоящей из генератора Г с повысительным трансформатором Т1 линии электропередачи 1-2 повышенного напряжения (например, 110 кВ), понизительного трансформатора Т2 и одной из линий 3-4, отходящих от шин пониженного напряжения (например, 6 кВ) понизительного трансформатора Т2.

Горизонтальная линия, нанесенная пунктиром с точкой, изображает номинальное напряжение в процентах отдельных частей сети. Для участка 1-2 номинальное напряжение сети U н=110 кв, а для участка 3-4 Uн=6 кв. Связывая эти номинальные напряжения сетей посредством коэффициента трансформации, равного отношению номинальных напряжений сетей участков 1-2 и 3-4, можно линию номинальных напряжений дать в виде прямой, как это показано на рисунке 2.

Рис. 2. Напряжение отдельных точек электропередачи

Вторичная обмотка трансформатора Т2 является генерирующей обмоткой для линии 3-4, и поэтому ее напряжение при нагрузке трансформатора должно быть выше номинального напряжения сети на 5%, т. е. должно составлять 6,3 кв. Но так как в трансформаторе при нагрузке имеет место потеря напряжения, то для получения при нагрузке на вторичной стороне трансформатора напряжения на 5% выше номинального напряжения сети напряжение холостого хода трансформатора должно быть примерно на 10% выше номинального напряжения сети, что дает 6,6 кв.

В линии 1-2 высшего напряжения имеют место аналогичные явления. Напряжение холостого хода трансформатора, т. е. номинальное напряжение вторичной обмотки повысительного трансформатора, как являющейся генерирующей обмоткой и для линии 1-2, должно быть на 10% выше номинального напряжения этой линии. Соответствующие напряжения при холостом ходе и нагрузке показаны на схеме сети.

Учитывая сказанное, в стандарте приняты номинальные напряжения вторичных обмоток трансформаторов: 6,6; 11,0; 38,5; 121; 242, 347, 525, 787 кВ. Для коротких линий местных сетей приняты номинальные напряжения вторичных обмоток только на ответствующих номинальных напряжений сети 6,3 и 10,5 кВ.

Номинальное напряжение первичных обмоток трансформатора, являющихся приемниками электроэнергии, согласно сказанному ранее должно быть равно номинальному напряжению сети, т.е. 6, 10, 35, 110, 220, 330, 500 и 750 кВ.

Для первичных обмоток трансформаторов, присоединенных непосредственно к сборным шинам станции или подстанции или к выводам генераторов, в стандарте предусматриваются напряжения на 5% выше номинального напряжения сети, а именно: 3,15 и 10,5 кВ.

Рис. 3. Напряжение первичной и вторичной обмоток трансформаторов

На рис. 3 приведены примеры установок, для которых при номинальном напряжении 6 кВ напряжения обмоток в трансформаторах выбираются на +5 или +10% выше номинального напряжения сети.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение — это базисное напряжение из стандартизированного ряда напряжений, определяющих уровень изоляции сети и электрооборудования.

Действительные напряжения в различных точках системы могут несколько отличаться от номинального, однако они не должны превышать наибольшие рабочие напряжения, установленные для продолжительной работы.

Номинальным напряжением у 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.

Стандартизированный ряд напряжений

Ряд номинальных напряжений, В [1]

Установки свыше 1000 В Ряд номинальных напряжений (наибольших рабочих напряженией) для сети и приемники электрической энергии, кВ [2]

Номинальные напряжения для генераторов, синхронных компенсаторов, вторичных обмоток силовых трансформаторов приняты на 5-10 % выше номинальных напряжений соответствующих сетей, чем учитываются потери напряжения при протекании тока по линиям.

Примечания

1. ↑ ГОСТ 21128-83
2. ↑ ГОСТ 221-77

Wikimedia Foundation . 2010 .

• Номинал
• Номинальный тепловой поток

Полезное

Смотреть что такое «Номинальное напряжение» в других словарях:

номинальное напряжение — Напряжение, установленное изготовителем для прибора [ГОСТ Р 52161.1 2004 (МЭК 60335 1:2001)] номинальное напряжение Uном, кВ Номинальное междуфазное напряжение электрической сети, для работы в которой предназначены коммутационные аппараты. [ГОСТ… … Справочник технического переводчика

номинальное напряжение — 3.17 номинальное напряжение (rated voltage): Напряжение, установленное для выключателя изготовителем. Источник: ГОСТ Р 51324.1 2005: Выкл … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

номинальное напряжение U_н — 3.8 номинальное напряжение Uн: Действующее значение напряжения промышленной частоты, которое ограничитель может выдерживать в течение 10 с в процессе рабочих испытаний. Номинальное напряжение должно быть не менее 1,25 наибольшего длительно… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Номинальное напряжение — Nominal stress Номинальное напряжение. Напряжение в точке, рассчитанное для чистого поперечного сечения без учета воздействия на напряжение геометрических разрывов, типа отверстий, пазов, шпунтов и т. д. Определение произведено на основе простой… … Словарь металлургических терминов

номинальное напряжение — vardinė įtampa statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. nominal voltage; rated voltage; voltage rating vok. Nennspannung, f rus. номинальное напряжение, n pranc. tension assignée, f; tension de régime, f; tension nominale, f ryšiai:… … Automatikos terminų žodynas

номинальное напряжение — vardinė įtampa statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtampa, kuriai esant įtaisas arba matuoklis gali veikti, kai išorinės eksploatacinės vardinės apkrovos išlieka laiko tarpą, artimą projektiniam ilgalaikiškumui.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

номинальное напряжение — vardinė įtampa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. nominal voltage; rated voltage vok. Nennspannung, f rus. номинальное напряжение, n pranc. tension assignée, f; tension nominale, f … Fizikos terminų žodynas

Номинальное напряжение — English: Nominal voltage Напряжение, на которое рассчитана электроустановка (или ее часть) (по ГОСТ Р МЭК 449 96) Источник: Термины и определения в электроэнергетике. Справочник напряжение или диапазон напряжений, указанный изготовителем, при… … Строительный словарь

Номинальное напряжение — (ток) – напряжение (ток), на которое (который) рассчитана электроустановка (или ее часть). ГОСТ Р МЭК 449 96 … Коммерческая электроэнергетика. Словарь-справочник

номинальное напряжение — Значение напряжения, указанное в паспорте соответствующего элемента электрической системы … Политехнический терминологический толковый словарь

Номинальные напряжения различных электроприемников (характерные значения и стандарты напряжения)

Для нормальных условий работы источников и приемников электрической энергии, таких как трансформаторы и генераторы, характерны номинальные напряжения Uн — напряжения, на которые рассчитаны данные установки. Эти напряжения регламентируются ГОСТом. Речь идет об электрических сетях и присоединяемых к ним источниках и приемниках электроэнергии.

Для сетей переменного тока с частотой 50 Гц существует шкала напряжений, согласно которой напряжение между фазными проводами должно принимать одно из следующих значений: 12, 24, 36, 42, 127, 220, 380 вольт; 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750, 1150 киловольт. А для сетей постоянного тока: 12, 24, 36, 48, 60, 110, 220, 440, 660, 3000 вольт.

Трехфазные электрические сети переменного тока, а также присоединенные к ним источники и приемники электроэнергии с номинальным напряжением до 1 кВ, согласно ГОСТ 721-78, должны иметь следующие номинальные напряжения: источники — 400/230 В или 690/400 В, а приемники — 380/220 В или 660/380 В.

Нетрудно заметить, что для генераторов номинальное напряжение принимается на 5% большим по сравнению с номинальным напряжением сети. Так делается с целью достижения компенсации потерь напряжения в питаемой ими сети, причем не только для генераторов.

Первичные обмотки присоединенных к генераторам повышающих трансформаторов также должны иметь номинальные напряжения на 5% больше чем на подключаемых к ним линиях. Однако, что касается первичных обмоток трансформаторов понижающих, то их первичные обмотки характеризуются номинальными напряжениями, равными номинальным напряжениям питающих их линий.

Ниже приведена таблица из ГОСТ 721-78, в которой отражены значения наибольших рабочих и номинальных напряжений для трансформаторов и генераторов, а также электрических сетей (трехфазных) с напряжением выше 1 кВ.

Цепи управления, сигнализации и автоматизации электроустановок, как и электрифицированный инструмент, а также местное освещение производственных цехов питаются постоянным током с напряжениями: 12, 24, 36, 48 и 60 вольт, либо переменным током с однофазным напряжением: 12, 24 и 36 вольт. Непосредственно электроприемники (установки) постоянного тока питаются напряжениями 110, 220 и 440 вольт.

Генераторы постоянного тока имеют характерные напряжения: 115, 230 и 460 вольт. Электрифицированный транспорт и различные технологические установки, такие как электропечи, электролизеры, некоторые сварочные аппараты и т.д., получают питание от собственных источников, напряжение на выходах которых может отличаться от приведенных выше значений.

Повышающие силовые трансформаторы имеют первичные обмотки, номинальные напряжения которых принимаются равными номинальным напряжениям трехфазных генераторов.

Первичные обмотки понижающих трансформаторов являются приемниками электроэнергии, поэтому их номинальные напряжения обычно равны напряжению сети.

Вторичные обмотки трансформаторов, которые сами питают электрические сети, имеют номинальные напряжения на 5 либо 10% выше номинальных напряжений питаемых ими сетей, таким образом компенсируются потери непосредственно в передающих линиях с напряжениями ряда: 230 В, 400 В, 690 В; 3,15 кВ (или 3,3 кВ); 6,3 кВ (или 6,6 кВ); 10,5 кВ (или 11 кВ); 21 кВ (или 22 кВ); 38,5 кВ; 121 кВ; 165 кВ; 242 кВ; 347 кВ; 525 кВ; 787 кВ.

Силовые электроприемники рекомендуется питать напряжением 660 В. В сравнении с напряжением 380 В, оно дает вполне определенные преимущества: потери энергии меньше, расход материала в проводах меньше, есть возможность использовать более мощные электродвигатели, требуется меньше трансформаторных подстанций в цехах.

Но для того чтобы запитать маленькие двигатели, цепи управления электроприводом, электроосветительные сети и т. д. — нужно будет устанавливать понижающий трансформатор на 380 вольт. А вот напряжение 3000 вольт применяют лишь тогда, когда сам электроприемник работает именно на этом напряжении.

Для электроснабжения предприятий, для внутризаводского распределения электрической энергии, для питания отдельных электроприемников, — применяется напряжение более 1000 вольт. Напряжение 330 либо 500 кВ используют лишь на очень крупных предприятиях, тогда питание подается прямо от сети энергосистемы. Напряжения 110 и 220 кВ служат для электроснабжения больших предприятий прямо от энергосистемы, а также для распределения электроэнергии на первой ступени электроснабжения.

Предприятия средней мощности питаются напряжением 35 кВ, как и крупные электроприемники и удаленные электропотребители. На этом же напряжении распределяется электроэнергия по системе глубоких вводов.

Предприятия малой мощности питаются напряжениями 6 и 10 кВ, как и распределительные сети внутреннего электроснабжения. Однако именно 10 кВ более целесообразно когда источник питания работает на данном напряжении, а количество электроприемников рассчитанных на 6 кВ сравнительно мало. Номиналы напряжений 20 и 150 кВ не находят широкого применения на промышленных предприятиях, поскольку используются лишь в некоторых энергосистемах, а оборудования на такое напряжение обычно отсутствует.

Напряжение сети всегда выбирается одновременно с разработкой схемы электроснабжения предприятия, и чаще всего с опорой на технико-экономические характеристики различных вариантов, которые вначале друг с другом сравниваются.

Номинальное напряжение (электрической установки): определение, особенности, диапазоны

Определение.

Номинальное напряжение (электрической установки) (nominal voltage (of an electrical installation)) — это значение напряжения, которым обозначают и идентифицируют электрическую установку или часть электрической установки (определение на основе ГОСТ 30331.1-2013) [1]. Принято краткое обозначение — U_n .

Примечание к определению: переходные напряжения, вызванные, например, коммутационными переключениями, и временные колебания напряжения из-за ненормальных условий, таких как повреждения в системе питания, не учитываются.

Харечко Ю.В. в своей книге [4] подытоживает:

« То есть каждая электроустановка, включая электроустановку здания, характеризуется одним или несколькими значениями номинального напряжения. Фактическое значение напряжения в электроустановке может отличаться от номинального напряжения в пределах допустимых отклонений. »

Особенности

О некоторых особенностях использования номинального напряжения писал в своей книге [2] Харечко Ю.В.

« Электроустановку здания, как правило, подключают к низковольтной распределительной электрической сети. Сама электроустановка здания представляет собой совокупность взаимосвязанного электрооборудования, выполняющего определенные функции. Поэтому посредством, в том числе, номинального напряжения выполняют согласование характеристик всего электрооборудования, применяемого и в распределительной электрической сети, и в электроустановке здания с целью обеспечения его нормального функционирования. »

Значения номинального напряжения для электроустановок зданий, а также для других низковольтных и высоковольтных электроустановок установлены стандартом ГОСТ 29322-2014 [2], который распространяется на:

• на электрические системы переменного тока номинальным напряжением более 100 В и стандартной частотой 50 Гц или 60 Гц, используемые для передачи, распределения и потребления электроэнергии, и электрооборудование, применяемое в таких системах;
• на тяговые системы переменного и постоянного тока;
• на электрооборудование переменного тока с номинальным напряжением менее 120 В и частотой (как правило, но не только) 50 или 60 Гц, электрооборудование постоянного тока с номинальным напряжением менее 750 В. К такому оборудованию относятся батареи (из элементов или аккумуляторов), другие источники питания переменного или постоянного тока, электрическое оборудование (включая промышленное и коммуникационное) и бытовые электроприборы.

Диапазоны значений

Стандарт ГОСТ 29322-2014 устанавливает значения стандартного напряжения, которые предназначены для применения в качестве [2]:

• предпочтительных значений для номинального напряжения электрических систем питания;
• эталонных значений для электрооборудования и проектируемых электрических систем.

В таблице 1 подраздела 3.1 «Системы и электрооборудование переменного тока с номинальным напряжением от 100 В до 1000 В включительно» стандарта ГОСТ 29322-2014 приведены номинальные напряжения систем переменного тока в диапазоне от 100 В до 1000 В, которыми следует руководствоваться при выборе номинального напряжения в распределительных электрических сетях и подключаемых к ним электроустановках зданий.

a) Значение 230/400 В является результатом эволюции систем 220/380 В и 240/415 В, которые завершили использовать в Европе и во многих других странах. Однако системы 220/380 В и 240/415 В до сих пор продолжают применять.

b) Значение 400/690 В является результатом эволюции системы 380/660 В, которую завершили использовать в Европе и во многих других странах. Однако систему 380/660 В до сих пор продолжают применять.

c) Значение 200 или 220 В также используют в некоторых странах.

d) Значения 100/200 В также используют в некоторых странах в системах с частотой 50 или 60 Гц.

В стандарте ГОСТ 29322-2014 [2] указано, что таблицей 1 учтено наличие однофазных электрических цепей, представляющих собой ответвления от трехфазных четырехпроводных и однофазных трехпроводных электрических систем. Меньшие значения в первой и второй колонках таблицы 1 являются напряжениями между фазой и нейтралью 1 , большие значения – напряжениями между фазами 2 . Если указано одно значение, оно относится к трехфазным трехпроводным электрическим системам и устанавливает напряжение между фазами. Меньшее значение в третьей колонке таблицы 1 является напряжением между фазой и нейтралью, большее значение – напряжение между фазными проводниками 3 .

Стандартом ГОСТ 29322-2014 установлено, что при нормальных условиях оперирования напряжение питания 4 не должно отличаться от номинального напряжения системы больше чем на ±10%. В стандарте также указано, что диапазон используемых напряжений 5 зависит от изменений напряжения на зажимах питания и падения напряжения, которое может быть в потребительской электроустановке 6 .

Например, номинальное напряжение 230/400 В обозначает следующее: 230 В – напряжение между фазой и нейтралью, 400 В – напряжение между фазами. Напряжение в точке подключения однофазной электроустановки здания к низковольтной электрической сети должно быть равным 230 В ± 10 %, трёхфазной электроустановки здания – 400 В ± 10 %.

Напряжения, превышающие 230/400 В, предназначены для применения в электроустановках промышленных и больших торговых предприятий, поскольку они характеризуются большими нагрузками и протяженными электрическими цепями.

Пояснения к написанному выше:

« 1) Напряжение между фазой и нейтралью – напряжение между фазным и нейтральным проводниками в заданной точке электрической цепи. »

« 2) Напряжение между фазами – напряжение между двумя фазными проводниками в заданной точке электрической цепи. »

« 3) В однофазной трехпроводной электрической системе, сети или цепи имеются два фазных проводника и нейтральный проводник или PEN-проводник, а также может быть защитный проводник. »

« 4) Термин «напряжение питания» определен стандартом ГОСТ 29322-2014 следующим образом: напряжение между фазами или напряжение между фазой и нейтралью на зажимах питания. »

« 5) Термин «диапазон используемых напряжений» определен стандартом ГОСТ 29322-2014 следующим образом: диапазон напряжений в штепсельных розетках или в точках фиксированных электроустановок, к которым должны быть присоединены электроприемники. »

« 6) К потребительским электроустановкам, в том числе, относятся электроустановки зданий. »

Номинальное напряжение трехфазных электроустановок жилых и общественных зданий, медицинских учреждений и торговых предприятий, как правило, равно 400 В, однофазных – 230 В. Это значение было установлено ГОСТ 29322 еще в 1993 г. Однако до сих пор указанное номинальное напряжение не нашло должного применения в нашей стране. Даже на уровне нормативных документов употребляют значения 220 и 380 В.

Наибольшие и наименьшие значения напряжения на зажимах питания и на зажимах электроприемника приведены в справочном приложении А «Наибольшие и наименьшие значения напряжения на зажимах питания и электроприемников для систем переменного тока с номинальным напряжением от 100 В до 1000 В включительно» стандарта ГОСТ 29322-2014.

a) , b) , c) , d) — смотрите текст из таблицы 1

2) Термин «используемое напряжение» (utilization voltage) определен стандартом ГОСТ 29322-2014 так: напряжение между фазами или напряжение между фазой и нейтралью в штепсельных розетках или в точках фиксированных электроустановок, к которым должны быть присоединены электроприемники.

В таблице A.1 указаны наибольшие и наименьшие значения напряжения на зажимах питания и выводах электроприемников. Они рассчитаны по данным таблицы 1 стандарта ГОСТ 29322-2014 и следующим указаниям, приведенным в подразделе 525 «Падение напряжения в установках потребителя» стандарта МЭК 60364-5-52:2001: при отсутствии других соображений, рекомендуется, чтобы на практике падение напряжения между вводом в электроустановку пользователя и электрооборудованием было не более 4% от номинального напряжения электроустановки.

Однако в таблице G.52.1 действующего стандарта ГОСТ Р 50571.5.52-2011 для низковольтных электроустановок, подключаемых к электрическим сетям общего пользования, установлены иные значения максимального падения напряжения:

• для электрических светильников – 3%;
• для других электроприемников – 5%.

Поэтому значения наименьшего используемого напряжения, приведенные в таблице A.1 стандарта МЭК 60038, необходимо согласовать с требованиями стандарта ГОСТ Р 50571.5.52-2011. Для этого последнюю колонку таблицы A.1 следует заменить двумя колонками, в которых привести значения наименьшего используемого напряжения, которые рассчитаны с учетом максимального падения напряжения, равного 3 и 5% от номинального напряжения электроустановки.

Стандартом МЭК 60449 и его национальным аналогом – ГОСТ 32966-2014 [3] для электроустановок зданий установлено два диапазона напряжения переменного и постоянного тока. В таблице 1 раздела 3 «Диапазоны напряжения переменного тока» приведены два диапазона напряжения переменного тока, а в таблице 2 раздела 4 «Диапазоны напряжения постоянного тока» приведены два диапазона напряжения постоянного тока. По этим диапазонам напряжения классифицируют электроустановки в зависимости от их номинального напряжения.

Эти 2 таблицы в объединенном виде смотрите ниже:

При этом в трехфазной четырехпроводной и однофазной трехпроводной электрических системах переменного тока заземляют нейтрали. В трехфазной трехпроводной и однофазной двухпроводной электрических системах переменного тока, в которых нет нейтралей, заземляют фазные проводники.

В трехпроводной электрической системе постоянного тока заземляют среднюю часть, находящуюся под напряжением. В двухпроводной электрической системе постоянного тока, в которой нет средней части, находящейся под напряжением, заземляют полюсный проводник.

2) Под изолированной или неэффективно заземленной системой понимают электрическую систему, в которой все части, находящиеся под напряжением, изолированы от земли или одна из частей, находящихся под напряжением, заземлена через большое полное сопротивление.

3) Напряжение между фазой и землей – напряжение между фазным проводником и эталонной землей в заданной точке электрической цепи.

4) Напряжение между полюсом и землей – напряжение между полюсным проводником и эталонной землей в заданной точке электрической цепи.

Диапазон II в таблице 1 стандарта ГОСТ 32966-2014 [3] охватывает все номинальные напряжения, указанные в таблице 1 стандарта ГОСТ 29322-2014. Диапазон I устанавливает верхнюю границу сверхнизкого напряжения переменного тока, которое применяют в электроустановках зданий в таких мерах защиты от поражения электрическим током, как «сверхнизкое напряжение, обеспечиваемое БСНН и ЗСНН». В таблице 1 стандарта ГОСТ 29322-2014 указаны номинальные напряжения переменного тока от 100 В до 1000 В, а в низковольтных электроустановках применяют электрооборудование и электрические цепи, функционирующие при напряжении менее 100 В.

Кроме того, в стандарте ГОСТ 29322-2014 не указаны номинальные напряжения постоянного тока для низковольтных электроустановок. Поэтому в таблице 6 подраздела 3.6 «Электрооборудование переменного тока с номинальным напряжением менее 120 В и постоянного тока с номинальным напряжением менее 750В» стандарта ГОСТ 29322-2014 приведены номинальные напряжения электрооборудования переменного тока, попадающие в диапазон I, и электрооборудования постоянного тока, попадающие в оба диапазона напряжения (I и II).

1) Поскольку напряжение элементов или аккумуляторов менее 2,4 В и выбор типа применяемого элемента или аккумулятора для различных областей использования основан на иных критериях, чем его напряжение, эти напряжения не указаны в таблице. Соответствующие технические комитеты МЭК могут устанавливать типы элементов или аккумуляторов и соответствующие напряжения для конкретных применений

2 По техническим и экономическим причинам для специфических областей применения могут потребоваться другие напряжения.

Согласно данным таблицы 6 стандарта ГОСТ 29322-2014 в электрических цепях переменного тока электроустановок зданий, функционирующих при сверхнизком напряжении, обычно применяют электрооборудование, которое имеет номинальное напряжение 6, 12, 24 и 48 В. Возможно также использование электрооборудования с номинальным напряжением 5, 15 и 36 В. Если в электроустановке здания используют электрооборудование постоянного тока, то оно, как правило, имеет значения номинального напряжения, указанные в первых двух колонках таблицы 6 стандарта ГОСТ 29322-2014.

Основные понятия электрических сетей: номинальные напряжения, режимы работы нейтрали

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.

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.

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение сети

Номинальным напряжением приемников электрической энергии: генераторов, трансформаторов, электродвигателей, электроламп, нагревательных приборов и т.д. называется такое напряжение, при котором приемники работают нормально и дают наибольший экономический и технический эффект.

На рисунке 1 приведена схема изменения напряжений в электрической сети, поясняющая принцип назначения номинальных напряжений на зажимах электроприемников исходя из допустимой величины падения напряжения в конце линии. Вследствие изменения нагрузки на отдельных участках линии и возможных изменений ее параметров (сопротивлений) по длине график напряжений по участкам должен быть изображен ломаной линией, а не прямой, как это условно показано на рисунке 1. Номинальное напряжение на зажимах источников питания должно быть выше напряжения на зажимах приемников питания.

Передача электроэнергии на более высоком напряжении позволяет уменьшить потери энергии и снизить сечения проводов. Однако использование высокого напряжения для подключения приемников электроэнергии в большинстве случаев сопряжено с необходимостью усиления изоляции и проведения специальных мер по обеспечению безопасности эксплуатации электроустановок. как правило, энергия высокого напряжения трансформируется на более низкое, при котором безопасность обслуживания может быть достигнута относительно простыми средствами. С этой точки зрения все электротехнические установки условно делятся на установки высокого и низкого напряжений. К установкам низкого напряжения относятся такие установки, в которых действующее напряжение в местах потребления электроэнергии между токоведущим проводом и землей не превышает 250 В. Все установки, в которых это напряжение выше 250 В, называются установками высокого напряжения. Оценка по значению напряжения «провод — земля» принята потому, что вероятность прикосновения человека, стоящего на земле, к одному проводу значительно большая, чем к двум проводам одновременно.

Значительно большую опасность представляет собой эксплуатация установок высокого напряжения, к работам на которых допускается только специально обученный персонал.

Наиболее распространенным видом сетей низкого напряжения является четырехпроводная трехфазная система (рисунок 2). При этой системе мелкие нагревательные и бытовые приборы, электрические лампы, радиоприемники, телевизоры и т.д. включаются между фазным и нейтральным проводами. Трехфазные двигатели отключаются к трем фазным одновременно. В нормальных условиях эксплуатации при одинаковой проводимости фаз напряжение каждого провода по отношению к земле равно фазному напряжению установки. При длительном замыкании одной фазы на землю напряжение между неповрежденной фазой и поврежденной окажется равным линейному. Следовательно, к установкам низкого напряжения могут быть отнесены только те устройства трехфазного тока с незаземленной нейтралью, у которых линейное напряжение в местах присоединения электроприемников не превышает 250 В.

Сказанное о четырехпроводной системе в равной мере относится и к трехпроводной системе не имеющей нейтрального провода (рисунок 3).

По технико-экономическим соображениям целесообразно сооружение сетей с линейным напряжением выше 250 В и соблюдением достаточной безопасности обслуживания установок. Это достигается заземлением нейтральной точки трансформатора (рисунок 4).

Глухое заземление нейтрали с дополнительным заземлением нулевого провода и присоединением к нему корпусов электродвигателей, электромонтажных конструкций, арматуры осветительных и бытовых приборов позволяет относить установки с линейным напряжением 400 В к установкам низкого напряжения, так как при нормальной работе линейные провода имеют по отношению к земле напряжение, равное 400 * корень 3 = 230. В таких установках длительное повышение напряжения при заземлении одной из фаз исключается установкой на каждой фазе плавких предохранителей, расплавляющихся при прохождении токов КЗ и разрывающих цепь. Этим также предотвращается длительное повышение напряжения относительно земли в неповрежденных фазных проводах.