Классы напряжения электрических сетей ГОСТ

Классы электрического напряжения

Классы напряжения электрических сетей ГОСТ

Определение 1

Класс напряжения представляет в общем случае численное значение напряжения, применяемое в электрических сетях при передаче энергии потребителям.

Необходимость введения такого понятия в физике была обусловлена повышением эффективности распределения электрической энергии и снижением потерь при ее передаче. Решение такой практической задачи привело к классификации линий электропередач по участкам.

Определение понятия и классификация классов напряжения

Замечание 1

В зависимости от классификации электросетей, изменяться будут и классы напряжения. Модернизация электрических сетей энергетическими компаниями приводит к повышению класса напряжения. Это обусловлено стремлением сократить расходы и потери при транспортировке электрической энергии непосредственно к потребителю.

Передача электрической мощности (если напряжение при этом низкое) приводит к большим ее потерям из-за высоких значений протекающего тока. Формула $\Delta S=I2R$ показывает потерю мощности в зависимости от протекающего тока и сопротивления линии. Снижению потерь способствует уменьшение протекающего тока: так, если уменьшить ток в 2 раза, потери мощности снизятся в 4 раза.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Формула полной электрической мощности записывается следующим образом:

$S=IU$

Передача аналогичной мощности при пониженном токе потребует повышения напряжения во столько же раз. Большие мощности, таким образом, целесообразно передавать, если напряжение будет высоким.

Строительство высоковольтных сетей, в то же время, сопровождается многими техническими трудностями.

Более того, непосредственное потребление электрической энергии при высоком напряжении будет достаточно проблематичным для конечного потребителя.

Это способствовало разделению сетей на участки в соответствии с классом напряжения (т.е. уровнем). Трёхфазные сети, чья задача заключается в передаче больших мощностей, имеют такие классы напряжения:

  • свыше 750 кВ (1150 и 1500) (класс считается ультравысоким;
  • ниже 750 кВ (500 кВ, 400 кВ) (это европейский стандарт, сам класс называется сверхвысоким);
  • 330 кВ, 220 кВ, 150 кВ, 110 кВ – класс высокого напряжения;
  • 35 кВ, 33 кВ, 20 кВ – класс среднего первого напряжения;
  • 10 кВ, 6 кВ, 3 кВ – класс среднего второго напряжения;
  • 24 кВ, 22 кВ, 18 кВ, 15,75 кВ (считается наиболее распространенным) – класс напряжения на выводах генераторов;
  • 0,69 кВ (европейский промышленный стандарт), 0,4 кВ (основной стандарт), 0,23 кВ, 110 В (старый европейский стандарт) и ниже – класс низкого напряжения.

Классификация электрических сетей для классов напряжения

Классы напряжения классифицируют следующим образом:

  • в зависимости от области применения и назначения;
  • согласно масштабным признакам и размерам сети;
  • по роду тока.

Согласно первому пункту, существуют сети:

  1. Общего назначения (снабжение электричеством в бытовом, промышленном, сельскохозяйственном и транспортном формате).
  2. Автономного электроснабжения (для мобильных и автономных объектов, таких как, суда, космические аппараты и др.).
  3. Технологических объектов (для производственных объектов, а также других инженерных сетей).
  4. Контактные (с целью передачи электроэнергии на транспортные средства, например, локомотивы или трамваи).

Согласно второму пункту, сети бывают:

  1. Магистральными (для связи отдельных регионов с центрами потребления, характеризуются высоким и сверхвысоким уровнями напряжения, а также большими потоками мощности).
  2. Региональными (питаются от магистральных сетей и ориентированы на обслуживание крупного потребителя (город, район и т.д.), характеризуются средним и высоким уровнями напряжения, потоки мощности при этом большие).
  3. Районными (питание осуществляется от региональных сетей, собственных источников питания обычно не имеют, ориентированы на обслуживание малого и среднего потребителя), характеризуются низким и средним уровнями напряжения, а также незначительными потоками мощности;
  4. Внутренними (их задача заключается в распределении электроэнергии на небольших пространствах (в пределах города или отдельно взятого района), иногда имеют собственный (резервный) источник питания, характеризуются незначительными потоками мощности и низким уровнем для напряжения).
  5. Сетями самого нижнего уровня (электрическая проводка), питают отдельное здание, цех или помещение, речь идет о малых потоках мощности и низком уровне (бытовом) напряжения.

Согласно третьему пункту, ток бывает:

  • переменным трехфазным (передача тока идет по трем проводам со смещением фазы переменного тока в каждом из них на 120 градусов относительно других), каждый провод в нем считается фазой с определенным напряжением, выступающей в роли 4-го проводника;
  • переменным однофазным (ток передается по двум проводам за счет бытовой электропроводки от подстанции или распределительного щита);
  • постоянным током (для некоторых сетей автономного электроснабжения и ряда специальных сетей сверхвысокого напряжения).

Мощность трехфазного переменного тока выражается формулами:

$P=\sqrt{3}UI\cos{\varphi}$ (активная);

$Q= \sqrt{3}UI\sin{\varphi}$ (реактивная);

$S=\sqrt{3}UI=\sqrt{P2+Q2}$.

Где $U$ и $I$ – это линейное напряжение и ток соответственно, а $\varphi$ – угол сдвига фаз между векторами напряжений и токов для одноименных фаз.

Конструкция ЛЭП для разных классов напряжения

Конструкция ЛЭП считается индивидуальной для каждого из классов напряжений. Низковольтные линии, например, размещают на одиночных столбах, вкопанных в грунт. Шаговое напряжение здесь окажется не очень большим при аварийной ситуации, а защита будет обеспечена местным заземленным громоотводом.

Линии до 20 кВ по конструкции мало отличаются от вышеописанных. При этом увеличиваются размеры столбов, изоляторы, а также расстояние между кабелями. Экономически неоправданным здесь считается использование молниезащитных тросов, поэтому они не используются.

Начиная с линий 35 кВ, конструкция усложняется, в особо опасных районах (защита от грозы) подвешивают молниезащитные стальные тросы, столбы ставят из материалов с повышенной прочностью на излом, между проводами создают мощную изоляцию за счет специальных изоляторов, закрепленных на траверсах.

На ЛЭП с классом напряжения 110 кВ молниезащитные тросы подвешивают уже по всей длине. Линии на 330 кВ имеют высокие и мощные арочные столбы, при этом количество изоляторов здесь увеличено с целью блокировки возникновения электрической дуги и снижения коронных разрядов.

Допустимое отклонение напряжения по ГОСТ: допустимые значения

Классы напряжения электрических сетей ГОСТ

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.Пример устоявшегося отклонения и колебания напряжения
  • Броски и провалы. К первым относятся краткосрочные увеличения амплитуды напряжения, превышающие 1,10 номинала. Под вторым явлением подразумевается уменьшение амплитуды на величину более 0,9 от нормы, с последующим возвращением к нормальным параметрам. Ввиду особенностей природы процессов данные отклонения не нормируются. При частом проявлении рекомендуется установить ограничитель напряжения (для защиты от бросков) и ИБП (при частых провалах).
  • Перенапряжение электрической сети, под данным определением подразумевается превышение номинала на величину более 10% длящееся свыше 10-ти миллисекунд.Примеры перенапряжения и провала (А), бросков (В)
  • Несимметрия напряжения. Допустимое отклонение коэффициента несимметрии от нормы – 2,0%, предельное – 4,0%.
  • Несинусоидальность напряжения. Определяется путем расчета коэффициента искажения, после чего полученное значение сравнивают с нормативными значениями.Пример нарушения синусоидальности напряжения
  • Отклонения частоты. Согласно действующим требованиям нормально допустимое отклонение этого параметра 0,20 Гц, предельно допустимое – 0,40 Гц.

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.Конструкция ограничителя перенапряжения (ОПН)
  • При кратковременных перенапряжениях уровень отклонений значительно ниже, чем при бросках, но, тем не менее, это может стать причиной выхода из строя оборудования, включенного в розетки. ОПН в этом случае не спасет, но поможет реле напряжения, которое произведет защитное отключение и после нормализации ситуации восстановит подключение. Пределы изменения срабатывания (диапазон регулирования) можно задать самостоятельно или использовать настройки по умолчанию. Что касается причин, вызывающих перенапряжение, то они связаны с коммутационными процессами и КЗ.
  • Несимметрия происходит вследствие перекоса нагрузки между фазами. Ситуация исправляется путем транспозиции питающих линий.
  • Нарушение синусоидальности возникает в тех случаях, когда к энергосистеме подключается мощное оборудование, для которого характерна нелинейная ВАХ. В качестве такового можно привести промышленные преобразователи напряжения с тиристорными элементами.
  • Частота сети напрямую связана с равновесием активных мощностей источника и потребителя. Если происходит дисбаланс, связанный с недостаточной мощностью генераторов, наблюдается снижение частоты в энергосистеме до тех пор, пока не будет установлено новое равновесие. Соответственно, при избыточных мощностях, происходит обратный процесс, вызывающий повышение частоты.

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.

Обсудить на форуме

Гост 1516.1-76 электрооборудование переменного тока на напряжения от 3 до 500 кв. требования к электрической прочности изоляции – скачать бесплатно

Классы напряжения электрических сетей ГОСТ

ГОСТ 1516.1-76

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

НА НАПРЯЖЕНИЯ ОТ 3 ДО 500 кВ

ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ИЗОЛЯЦИИ

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НА НАПРЯЖЕНИЯ ОТ 3 ДО 500 кВТребования к электрической прочности изоляцииElectrical equipment for а . с . voltages from 3 to 500 kV. Requirements to electrical strength of insulationГОСТ 1516.1-76

Дата введения 01.01.78

Настоящий стандарт распространяется на электрооборудование трехфазного переменного тока частоты 50 Гц трехфазного (трехполюсного) и однофазного (однополюсного) исполнений, классов напряжения от 3 до 500 кВ, климатических исполнений У, ХЛ и Т (ТС), категорий размещения 1, 2, 3 и 4 по ГОСТ 15150:

силовые трансформаторы;

трансформаторы напряжения (электромагнитные и емкостные);

трансформаторы тока;

реакторы:

шунтирующие,

токоограничивающие классов напряжения от 3 до 220 кВ,

заземляющие дугогасящие классов напряжения от 3 до 35 кВ;

аппараты:

выключатели (в том числе выключатели нагрузки и отделители без видимого промежутка между контактами),

разъединители (в том числе разъединяющие выключатели нагрузки и отделители с видимым промежутком между контактами),

короткозамыкатели,

заземлители,

предохранители классов напряжения от 3 до 220 кВ,

комплектные распределительные устройства (КРУ), в том числе наружной установки (КРУН), в металлической негерметичной оболочке классов напряжения от 2 до 35 кВ,

экранированные токопроводы;

комплектные трансформаторные подстанции (КТП) классов напряжения от 3 до 110 кВ;

конденсаторы связи классов напряжения от 35 до 500 кВ;

изоляторы:

армированные изоляторы определенного класса напряжения, предназначенные для самостоятельного применения в аппаратах и распределительных устройствах, в том числе комплектных,

шинные опоры,

армированные вводы, предназначенные для применения в масляных или заполненных негорючим жидким диэлектриком трансформаторах, реакторах и аппаратах,

вводы, собираемые из частей на баке масляных или заполненных негорючим жидким диэлектриком трансформаторов, реакторов и аппаратов;

комплектные распределительные устройства герметичные с полной или частичной изоляцией главных цепей элегазом или смесью его с другими газами (КРУЭ).

Стандарт не распространяется на:

электрооборудование, работающее в испытательных, медицинских рентгеновских, радиотехнических, автономных подвижных и других специальных установках;

вентильные обмотки преобразовательных трансформаторов и преобразовательные реакторы;

вентильные разрядники;

вакуумные выключатели;

детали трансформаторов и реакторов (например, устройства переключения ответвлений обмоток и связанные с ними устройства, в том числе устройства переключения, поставляемые отдельно от трансформаторов), детали аппаратов (например, штанги, тяги, направляющие, изолирующие покрышки);

изоляцию присоединения (узел вне бака трансформатора) кабеля к обмотке масляного силового трансформатора;

последовательные и линейные регулировочные трансформаторы;

изоляцию нейтрали силовых трансформаторов, заземляемую через последовательный регулировочный трансформатор;

изоляцию между токоведущими частями многозажимных вводов;

электрооборудование, находящееся в эксплуатации, в части профилактических испытаний его изоляции;

внешнюю изоляцию электрооборудования и внутреннюю изоляцию сухих трансформаторов и реакторов, подвергающуюся вредным воздействиям газов, испарений и химических отложений.

(Измененная редакция, Изм. № 4).

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1 . Виды испытательных напряжений

1.1.1 . Устанавливаются следующие нормированные испытательные напряжения (далее – испытательные напряжения) изоляции электрооборудования:

напряжения грозовых импульсов (п. 1.5);

напряжения коммутационных импульсов (п. 1.6);

кратковременные напряжения промышленной частоты (п. 1.7):

одноминутное (п. 1.7.2а ) и при плавном подъеме (п. 1.7.2б);

длительное напряжение промышленной частоты (п. 1.8),

а также требования:

к изоляции на стойкость в отношении теплового пробоя (п. 1.9);

к литой или заполненной компаундом изоляции в отношении отсутствия частичных разрядов (п. 1.10);

к внешней изоляции в отношении отсутствия видимой короны (п. 1.11);

к длине пути утечки внешней изоляции (п. 1.12);

дополнительные к изоляции электрооборудования климатического исполнения Т (ТС), а также категории размещения 2 климатических исполнений У и ХЛ (п. 1.13 ).

1.1.2 . Требование испытания напряжениями коммутационных импульсов относится только к электрооборудованию классов напряжения 330 и 500 кВ.

1.1.3 . Испытание напряжениями коммутационных импульсов внешней изоляции электрооборудования в сухом состоянии и под дождем и внутренней изоляции между контактами одного и того же полюса газонаполненных выключателей допускается заменять испытанием напряжением промышленной частоты при плавном подъеме. Обязательным является одно из этих испытаний.

В случае указанной в настоящем пункте замены не требуется испытание напряжениями коммутационных импульсов внутренней изоляции относительно земли трансформаторов напряжения и тока, аппаратов, конденсаторов связи и изоляторов и между контактами одного и того же полюса масляных выключателей.

Класс напряжения

Классы напряжения электрических сетей ГОСТ

Класс напряжения – условный термин, позволяющий разбить оборудование по конструктивным и эксплуатационным признакам на группы.

Из истории вопроса

История развития линий передач кратко рассмотрена в обзоре по двухполюсным автоматам, но попробуем «пробежаться по Европе», чтобы читатели осмыслили причины возникновения необходимости деления оборудования по классам напряжения.

Первым в истории передан постоянный ток от динамо-машины Грамме. На три четверти мили ток послал изобретатель названного оборудования. Это случилось на Венской выставке в 1873 году.

Прежде существовал уже телеграф (с линиями до 20 км), но питался гальваническими элементами или от статического генератора, к теме имеет мало отношения.

Тогда передавать ток на большие расстояния не отмечалось необходимости. Использовался от местных генераторов. К примеру, для питания маяков в Англии и Франции. Все они спрямляли ток, как нарочно, копируя современные высоковольтные линии HVDC.

Новое знаменательное событие произошло в 1882 году, когда Оскар фон Миллер нанял француза Марселя Депре передать напряжение 2 кВ на расстояние порядка 60 км.

Это уже стало явным достижениям, но адресата достигла четвертая часть исходной разницы потенциалов.

Потом между Эдисоном и Теслой произошёл конфликт, окончившийся на исходе 80-х созданием нового оборудования, рассчитанного на переменный ток.

Нос по ветру держал Доливо-Добровольский, немедленно разработавший трёхфазную систему питания двигателей.

Патент россиянину не дали по причине контраргументов Николы Теслы, но битва токов привела к наблюдению: «Использование трансформатора позволяет заметно снизить потери линии».

Что и оказалось немедля использовано. В 1891 году передано напряжение 15 кВ на целых 180 км с эффективностью 75%. Эдисон отдыхает! С этого времени преимущества переменного тока становились очевидными, низкое напряжение обусловливало высокие потери в линии. Это главная причина, почему в современном мире присутствует необходимость делить оборудование по классам напряжения.

Уже в 1912 году вольтаж достиг 110 кВ, десять лет спустя составил 220. Темпы роста напряжения демонстрировали экспоненциальную зависимость от проходящих лет. Затем сконструированы линии на 380, 765 (750) и 1200 кВ.

Тем временем в России

Россия запаздывала в развитии. То ли тайные партячейки первых революционеров отнимали силы у государства, то ли злой рок помешал стране идти в ногу со временем, факт остаётся фактом – догнать и перегнать запад не удалось, единственная высоковольтная линия оказалась разорванной исключением Казахстана из состава РФ при перевороте 90-х годов.

В мире потребление энергии каждые десять лет росло вдвое на период первого нефтяного кризиса. К началу 80-х построены первые линии сверхвысокого напряжения:

  1. 1150 кВ переменного тока.
  2. 1500 кВ постоянного тока.

На 1980 год в СССР действовало 70 электростанций, дававших стране по 1 ГВт и более мощности. В период с 1960 по 1990 год протяжённость линий советского государства выросла с 0,22 до 5,1 млн. км.

На момент окончания «перестройки» акцент приходился на сети класса напряжения 220 кВ. Почти вдвое за прошедшие годы выросла протяжённость линий от 330 до 750 кВ.

Апогеем развития советские политики считали линию Сибирь-Экибастуз-Урал, где применены самые высокие потенциалы, означенные по тексту.

Километр линии уже в те времена стоил 10 – 100 тысяч рублей. Цифры способны многократно возрастать при прокладке в особых условиях. Это касается и сверхвысоких напряжений.

Поднимать вольтаж при высоких расходах допустимо, затраты на возведение ЛЭП, преобразователей и оборудования окупаются экономией на утечках.

Линии постоянного тока почти не образуют коронных разрядов, потому вольтаж удалось поднять до 1,5 МВ, значительно снизив потери мощности на омическом сопротивлении медных жил.

Воздушная линия

В развитии любого класса электрооборудования неизменно возникает потребность повысить передаваемую мощность. Эффективнее всего увеличить вольтаж сети.

При возрастании тока резко идут в гору потери энергии теплом на омическом сопротивлении проводов. В результате возникают иные требования к изоляции.

Если в бытовой цепи её испытывают токовыми клещами с приставкой на 500 В, в оборудовании на 6,6 либо 110 кВ это смотрится несерьёзно.

К примеру, масляные трансформаторы заведомо выдерживают большее напряжение, нежели обычные, ведь условия для возникновения дуги намеренно созданы невыгодные.

Следовательно, в трансформаторах ключевым признаком перехода в новый класс становится внедрение масляной изоляции.

Аналогичное говорится про кабели, а в кнопочных постах мера означает иное – переход в категории аппаратуры, применяемой во взрывоопасных помещениях.

Новые сложности заставляют инженеров и изобретателей искать свежие технические решения. И в каждом случае особенная задача. Нельзя составить единый список классов напряжения для всего списка имеющегося в промышленности оборудования.

Очевидно, что бытовую технику по классам напряжения делить нет смысла, но градация остаётся.

К примеру, системы питания переменного тока напряжением ниже 50 В и постоянного – 120 В относятся к безопасным, допустимо применять в ванных комнатах, санузлах, на кухнях.

Классы напряжений

Классы напряжения присутствуют в технике вполне ощутимо. Удаётся встретить в сети документы подобного содержания:

  • СТО 56947007-29.130.20.104 Типовые технические требования к КРУ (комплектные распределённые устройства) классов напряжения 6-35 кВ.
  • ГОСТ Р 51559 Трансформаторы силовые масляные классов напряжения 110 и 220 кВ и автотрансформаторы напряжением 27,5 кВ для электрических железных дорог переменного тока.
  • ГОСТ 12965 Трансформаторы силовые масляные общего назначения классов напряжения 110 и 150 кВ.
  • СТО 56947007-29.130.10.077 Типовые технические требования к разъединителям классов напряжения 6-750 кВ.
  • ГОСТ 1516.1 Электрооборудование переменного тока на напряжения от 3 до 500 кВ. Требования к электрической прочности изоляции.

Из приведённых названий можно заметить, что классы напряжений редко где перечисляются, потому что это касается профессионалов, а они в курсе, каким требованием должно удовлетворять то или иное оборудование.

Часто градация одних авторов противоречит другим источникам. Вероятно, деление производилось по разным факторам. Допустим, в одном случае принимались во внимание конструктивные признаки, в другом – эксплуатационные.

Устаревающая классификация линий электропередач может выглядеть так:

  1. До 1 кВ – низкое напряжение.
  2. Свыше 1 кВ – высокое напряжение.
  3. 330-500 и 750 кВ – сверхвысокое напряжение.
  4. Свыше 1 МВ – ультравысокое напряжение.

Здесь же рядом приводятся иные сведения:

  1. 380 В и менее – низкое напряжение.
  2. От 1 до 20 кВ – среднее второе напряжение.
  3. 35 кВ – среднее первое напряжение.
  4. 110 и 220 кВ – высокое напряжение.
  5. 330-500 и 750 – сверхвысокое напряжение.
  6. Выше 1 МВ – ультравысокое напряжение.

Видно, что часть названий не совпадает, поэтому классы напряжений во избежание путаницы указывают цифрами. В обозначении, как правило, фигурирует фазное напряжение.

Конструкция линий

Из сказанного можно заключить, что конструкция ЛЭП индивидуальная для каждого класса напряжений. К примеру, высоковольтные керамические изоляторы могут сломать в ветреную погоду столб местной распределительной сети 220 В, если повесить на каждую линию.

Низковольтные линии (см. классификацию выше) строятся на одиночных столбах, непосредственно закопанных в грунт.

Здесь шаговое напряжение выглядит не слишком большим в случае аварии, единственной мерой защиты станет местный заземлённый громоотвод. Линии до 20 кВ мало отличаются по конструкции от описанных.

Но размеры столбов, расстояние между кабелями, изоляторы увеличены. Молниезащитные тросы не используется, это экономически не оправдано.

Начиная с линий 35 кВ, конструкция усложняется, подвешиваются стальные молниезащитные тросы в районах с интенсивной грозовой деятельностью. Применяется тяжёлый кабель, прочность на излом столба повышенная.

Повышенное расстояние меж проводами обеспечивается мощными изоляторами, укреплёнными на специальных траверсах. Некоторые столбы уже напоминают о высоком напряжении. Состоят из отдельных сборных стальных секций, установленных на изолирующие бетонные плиты для блокировки стекания тока на землю при аварии.

Выше 35 В часто применяют сталеалюминиевые кабели, где несущие функции возложены на высокопрочный сердечник.

На ЛЭП с классом напряжения 110 кВ молниезащитные тросы подвешиваются уже по всей длине, на линиях 35 кВ – лишь в районе подстанций.

Линии на 330 кВ напоминают по форме 35, но арочные столбы выше и мощнее, а изоляторов навешено гораздо больше, чтобы блокировать возникновение электрической дуги и снизить образование коронных разрядов.

Молниезащита в виде проводов способна отсутствовать в ветреных регионах, где перекрытие с линией вызывает короткое замыкание. Эффект используется и для защиты при работе реле нулевой последовательности.

Заземлители высоковольтных линий обычно проходят внутри бетонных опор, чтобы понизить шаговое напряжение. В этом случае токи сразу стекают под землю и не наносят столь разрушительного урона случайным прохожим и животным.

Начиная с 500 кВ молниезащитные тросы токопроводящие и используются для связи в виде стального каната с одним повивом алюминиевых проволок. На этих напряжениях применяется расщепленный провод, что резко снижает потери на коронный разряд и уменьшает напряжённость электромагнитного поля.

Одновременно снижается реактивное сопротивление линии, что позволяет пользоваться на подстанциях реакторами меньших производительности и размера.

При расщеплении линии 500 кВ надвое пропускная способность возрастает на 21%, натрое – на 33%. Этим мероприятием усложняется конструкция изолирующих подвесок и арматуры опор. Удорожание линии не всегда окупается полученной экономической выгодой. В РФ расщепление линий производится согласно классам напряжений:

  1. 330 кВ – надвое.
  2. 500 кВ – натрое.
  3. 750 кВ – на 4 или 5 линий.
  4. 1150 кВ – 8 линий.

Провод распределяется по классам:

  1. Чистый алюминий или сталь – до 20 кВ.
  2. Сталеалюминиевые провода 4-й группы – от 35 до 110 кВ.
  3. Сталеалюминиевые провода 3-й группы – 220 кВ и выше.

Различие по классам напряжений

На примере линий электропередач продемонстрировано различие конструкции по классам напряжений. Одновременно возникают эксплуатационные особенности – меры защиты, методики ремонта и возведения. В каждом случае предъявляются специфические требования. Не стоит удивляться, если провода разбиты на классы напряжений в одном порядке, а изоляторы и тросы молниезащиты – в другом.

Очевидно, что климатические условия предъявляют одни требования, а физические процессы – другие. В точности аналогично говорится об электрическом оборудовании, где деление на классы напряжения различается.

Класс напряжения — Wiki Power System

Классы напряжения электрических сетей ГОСТ

Класс напряжения — это типовое значение линейного (междуфазного) напряжения в электрических сетях, которое является номинальным для различных групп оборудования: трансформаторов, линий, генераторов, реакторов и прочих. Класс напряжения определяет требуемый уровень электрической изоляции электрооборудования.

Порядок класса напряжения определяет то, для каких целей и задач применяется это оборудование.

В частности, низкие напряжения используются для распределения мощности между мелкими потребителями на малые расстояния, средние классы — для распределения мощности между средними потребителями и группами потребителей на умеренной дистанции, высокие и сверхвысокие классы — для распределения мощности между крупными потребителями и для передачи мощности на большие расстояния. Иными словами низкие и средние классы напряжения характерны для распределительных сетей, в то время как высокие и сверхвысокие классы — для системообразующих сетей, связывающих отдельные энергосистемы.

Необходимость применения различных классов напряжения

Энергосистема на разных классах напряжения

На заре электроэнергетики, когда идея объединенных энергосистем ещё не возникла, электрические сети использовались изолированно на отдельных предприятиях, аналогично тому, как до этого применялись механические передаточные системы.

Каждое из предприятий стремилось построить свою собственную станцию и управлять её самостоятельно. Идею электростанции, как независимого объекта, имеющего своей целью исключительно выработку и продажу электроэнергии как товара, одним из первых предложил Сэмюэль Инсулл[1].

И если прежде низких классов напряжения, которые могли быть различны, было достаточно для нужд промышленности, поскольку задачи совместной работы предприятий не стояло, то теперь в новых реалиях возникло два ключевых вопроса: как передать мощность от электростанций сразу нескольким потребителям — проблема удаленности источников электроэнергии от районов потребления, и как обеспечить совместимость по напряжению всех используемых установок?

Если второй вопрос разрешился с точки зрения электроэнергетики сравнительно просто: был введен стандарт на классы напряжения, что обеспечило их совместимость, то первый из них оказывается напротив крайне сложным, поскольку передача на большое расстояние создает сразу несколько инженерных проблем. Ниже приводятся основные их них:

Чем выше напряжение, тем меньше потери мощности. Данную закономерность хорошо описывает формула потерь в элементе сети по параметрам конца передачи:

[math]\displaystyle\Delta\dot{S} = \frac{P2+Q2}{V2}(R+jX),[/math] где [math]\Delta\dot{S}[/math] — потери мощности в передаче, МВА; [math]P[/math], [math]Q[/math] — мощности в конце передачи, МВт и МВар; [math]V[/math] — модуль напряжения в конце передачи, кВ; [math]R[/math], [math]X[/math] — активное и реактивное сопротивления передачи, Ом. Эта формула очевидно показывает, что при передаче одной мощности при увеличении напряжения потери мощности квадратично уменьшаются.
Чем выше напряжение, тем выше предел передаваемой мощности. Для любой передачи существует предел передаваемой активной мощности, определяемые статической устойчивостью, который в простейшем случае на основании уравнения угловой хараткеристки передачи определяется следующим выражением:

[math]\displaystyle P_{max} = \frac{U_1 \dot U_2}{X},[/math]

где [math]U_1, U_2[/math] — напряжения по концам передачи, кВ; [math]X[/math] — реактивное сопротивление передачи, Ом; [math]P_{max}[/math] — предел передаваемой мощности мередачи, МВт. Нетрудно видеть, что с ростом напряжения предел передаваемой мощности квадратично растет.

Классификация классов напряжения

По уровню напряжения все классы напряжения условно разделяют на следующие группы:

  • Ультравысокий класс напряжения – от 1000 кВ.
  • Сверхвысокий класс напряжения – от 330 кВ до 750 кВ.
  • Высокий класс напряжения – от 110 кВ до 220 кВ.
  • Средний класс напряжения – от 1 кВ до 35 кВ.
  • Низший класс напряжения – до 1 кВ.

Максимально допустимые рабочие напряжения превышают номинальные значения на 15% [math](U_{\text{ном}}\le 220\text{ кВ})[/math] , на 10% [math](220 \lt U_{\text{ном}} \lt 500\text{ кВ})[/math] и на 5% [math](500 \le U_{\text{ном}}\text{ кВ})[/math].

Шкалы номинальных напряжений генераторов и вторичных обмоток трансформаторов выбраны выше на 5—10% номинальных напряжений потребителей, линий электропередачи, первичных обмоток трансформаторов с целью облегчения поддержания номинального напряжения у потребителей.

Классы напряжения Класс напряжения, кВ

Максимально допустимое рабочее напряжение, кВ

Электрические сети, кВ

Генератор, кВ

Первичная обмотка трансформатора, кВ

Вторичная обмотка трансформатора, кВ

0,22 0,38 0,66 3 6 10 13,8 15,75 18 20 35 110 150 220 330 500 750 1150
0,2530,4370,759 3,6 6,9 11,5 15,87 18,11 20,7 23 40,5 126 172 252 363 525 787 1207,5
0,22 0,38 0,66 3 6 10 20 35 110 150 220 330 500 750 1150
0,23 0,4 0,69 3,15 6,3 10,5 13,8 15,75 18 20
0,22 0,38 0,66 3; 3,15 6; 6,3 10; 10,5 13,8 15,75 18 20 35 110; 115 150; 158 230 330 500 750 1150
0,23 0,4 0,69 3,15; 3,3 6,3; 6,6 10,5; 11 22 36,75; 38,5 115; 121 158; 165 242 347 525 787

Выбор класса напряжения при проектировании сетей

Границы равноэкономичности классов напряжения: 1 – 1150 и 500 кВ; 2 – 500 и 220 кВ; 3 – 220 и 110 кВ; 5 – 750 и 330 кВ; 6 – 330 и 150 кВ Границы равноэкономичности классов напряжения: 4 – 110 и 35 кВ; 7 – 150 и 35 кВ

Выбор класса напряжения при проектировании сетей является комплексным и требует совместного решения задач обеспечения надежного электроснабжения с одной стороны и минимума капитальных и эксплуатационных затрат. В частности, очевидно, что внутренние сети промышленного предприятия или населенного района не следует выполнять на сверхвысоком классе напряжения, например 500 кВ, и тому есть ряд причин: колоссальные затраты на ввод оборудования не приведут к существенному снижению потерь, поскольку эти потери зависят от напряжения квадратично, но приведут к усложнению эксплуатации, а также нерациональными расходами на содержание и обновление оборудования. В этой связи для выбора класса напряжения могут быть использованы типовые кривые равноэкономичности, которые очерчивают границы оптимального применения классов напряжения на основании расстояния, на которое требуется передать мощность в системе, и мощности, которую требуется передать[2]. Указанные кривые фактически формируют зоны, в которых каждый из классов напряжения наиболее экономически обоснован.

Рассмотрим следующий простейший пример: необходимо выбрать класс напряжения для передачи 300 МВт на расстояние 400 км. Эта точка попадает в две зоны: зону 220 кВ (между кривыми 2 и 3) и в зону 330 кВ (между кривыми 5 и 6), таким образом между этими двумя классами напряжения и следует производить выбор: формировать варианты развития сети и выполнять проверочные расчёты.

Тем не менее, указанные кривые не являются панацеей с точки зрения выбора номинального напряжения передачи, поскольку имеют целью описать ситуацию в целом без учета конкретных особенностей.

Возвращаясь к ранее представленному примеру с недопустимостью применения напряжения 500 кВ в распределительных сетях, можно также указать на то, что при всей парадоксальности предложенного выбора, выбрать между напряжениями 20 и 35 кВ значительно сложнее, поскольку они слишком близки, чтобы принимать в отношении них экспертное решение без дополнительных расчётов.

Аналогично, нужно понимать необходимость анализа каждой ситуации в отдельности: в ряде случаев переход на более высокие классы напряжения может стать решением проблем с потерями мощности и напряжения, и наоборот решение о применении низкого класса напряжения позволит значительно сократить затраты на ввод и эксплуатацию оборудования, хотя последний случай менее предпочитителен: всегда должен действовать принцип “выбора на перспективу развития”, иными словами – лучше потратиться сейчас, чем в последствии перестраивать систему под новые нужды.

Последние факты указывают на то, что кривые равноэкономичности могут и должны служить инструментом предварительной оценки, но не могут считаться источником истинно верного решения, поскольку всегда требуется дополнительныя оценка схемно-режимной ситуации, в частности, в данном случае серии проверочных расчётов установившихся режимов.

Классы напряжения электрических сетей гост – Пожарная безопасность

Классы напряжения электрических сетей ГОСТ

Электрическая сеть – это совокупность различного напряжения линий и подстанций, задачей которых является передача и распределение электроэнергии.

Электрические сети делят по назначению, месту прокладки, величине напряжения, принципу построения, роду тока и некоторым другим признакам.

Классификация электрических сетей по роду тока

По роду тока электрические сети традиционно разделяют на два вида – сети переменного и постоянного тока.

Наиболее распространёнными являются сети переменного тока. Постоянный ток наиболее часто применяют для питания электрифицированного транспорта, под него и сооружают линии электроснабжения постоянным током.

В некоторых отдельных случаях на промышленных предприятиях возникает необходимость в построении систем электропитания постоянным током, например, для электролиза растворов или электрометаллургии, а также при наличии электроприводов постоянного тока.

В последнее время все больший интерес проектировщиков вызывают высоковольтные линии электропередачи постоянного тока (HVDC), активно применяемы для передачи электроэнергии от электростанций альтернативной энергетики.

Плюс таких систем в их большей экономичности, возможности параллельной работы с различными линиями постоянного тока (например, линии электропередач переменного тока с частотами 50 Гц и 60 Гц невозможно запустить на параллельную работу), а также в отсутствии необходимости синхронизации частот ЛЭП.

Классификация электрических сетей по величине напряжения

По напряжению электрические сети делят классически на два вида – до 1000 В и выше 1000 В. Для избегания путаниц и удобства эксплуатации серийных электротехнических изделий в установках переменного тока приняты следующие стандарты напряжений:

  • До 1000 В – 127 В, 220 В, 380 В, 660 В;
  • Выше 1000 В – 3 кВ, 6 кВ, 10 кВ, 20 кВ, 35 кВ, 110 кВ, 150 кВ, 220 кВ, 330 кВ, 500 кВ, 750 кВ;

По условиям нормальной эксплуатации электроприемники, в зависимости от назначения, допускают строго ограниченные отклонения напряжения от его номинального значения.

Для поддержания напряжений на заданном уровне нужно компенсировать его потерю в трансформаторах.

Именно для этой цели номинальные напряжения генераторов, а также вторичных обмоток трансформаторов имеют номиналы на 5% больше чем электроприемники.

Для сетей местного освещения могут применять малые напряжения, а именно 12 В, 24 В, 36 В.

Классификация электрических сетей по назначению

По назначению сети электрические делят на распределительные и питающие.

Питающая линия – это линия, осуществляющая питание подстанции (П) или распределительного пункта (РП) от центра питания (ЦП) без распределения электрической энергии по ее длине.

Распределительная линия – линия, осуществляющая питание ряда трансформаторных подстанций от РП или ЦП.

В сетях напряжением до 1000 В питающими линиями называют линии идущие от трансформаторных подстанций к распределительным щитам или пунктам, а распределительными называют линии, которые идут непосредственно от распределительных щитов или пунктов к электроприемникам.

Ниже показана схема распределения высокого напряжения с наличием питающей и распределительной сети (а)) и только распределительной (б)):

Сети высокого напряжения сооружают в случаях отдаленности на довольно большое расстояние источника напряжения или большого количества трансформаторных подстанций, которые значительно отдалены друг от друга, например, при электроснабжении крупных промышленных предприятий или городов.

Классификация электрических сетей по принципу построения

По принципу построения подразделяют электрические сети на замкнутые и разомкнутые.

Разомкнутая сеть – это совокупность разомкнутых линий получающих питание от одного общего источника питания ИП с одной стороны (рисунок ниже):

Ее главным недостатком можно назвать прекращения питания всех электроприемников участка, на котором произошло отключение при обрыве линии.

В замкнутой системе все наоборот  — питание поступает от двух источников ИП и при обрыве магистрали в любом месте питание электроприемников не прекратится. Ниже показана простейшая схема замкнутой сети:

Например, в случае обрыва магистрали в точке К электроприемники 1,2,3,4 будут получать питание по верхней магистрали, а 5,6,7,8 по нижней. В зависимости от требований надежности электроснабжения замкнутые системы могут иметь один и более источников питания. Ниже показан пример схемы с двухсторонним питанием:

Классификация электрических сетей по месту прокладки

Различают наружные и внутренние сети.

Наружные сети могут выполнятся голыми проводами, подвешенными на опорах (воздушные линии), а также специальными кабелями проложенными в блоках (подземные линии), траншеях, коллекторах.

Внутренние сети прокладывают внутри зданий с помощью изолированных проводов (провод с изоляцией), кабелей, шин (токопроводов).

Источник: http://elenergi.ru/klassifikaciya-elektricheskix-setej.html

Каково допустимое напряжение в сети 220 В по ГОСТу: 4 причины введения стандарта

Допустимое напряжение в сети в большинстве сооружений составляет 220 ВДо совсем недавнего времени в России, как и близлежащих странах СНГ действовали технические нормативно-правовые акты в сфере подачи и обслуживания электроэнергии времени существования СССР. Так, известными в этой области являются ГОСТ 29322-92 и ГОСТ 21128-83 в новой редакции 2014 года.

Каждый из них закреплял известное нам всем и привычное до боли значение среднего параметра подаваемого напряжения – 220 В. Однако с недавнего времени, а именно, 2015 года, было принято решение о введении нового стандарта, который соответствует общеевропейским запросам и потребностям.

О том, какое на сегодняшний день допустимое напряжение на кабеле электросети и какое наибольшее и минимальное значение должны выдавать счетчики – узнавайте в данной публикации.

Несмотря на то, что большинство обывателей и людей, не относящихся к категории осведомленных в области напряжения в их электросети, утвердительно скажет о том, что стандартным напряжением является показатель в 220 В. К их удивлению, даже несмотря на старые и привычные всем наклейки, на котором указан общепринятый стандарт, уже не актуальны.

С 2015 года в РФ действует новый стандарт – уровни 230 В и 400 В, что соответствует европейским стандартам.

Такие акты приняты также в Украине и странах Балтии, в том числе Беларуси.

К чему привело изменение стандарта:

  • Изменилось рабочее напряжение на кабеле электросети;
  • Колебания стали чуть более значимыми, нежели ранее, но все также в допустимых нормах 5% и максимальных – 10%;
  • Потенциальная оплата услуг поставки электроэнергии выросла не совершенно символическую сумму;
  • Частота подачи напряжения – 50 Гц.

Нормы напряжения в электросети зависят от типа назначения постройки

Таким образом, напряжение в сети должно считаться несколько возросшим в бытовой практике. Но на деле же все иначе и это сулит наличие подводных камней в сфере поставки организациями электроэнергии.

Несмотря на общепринятый стандарт, организации, поставляющие напряжение в квартиры домов, подают все по тем же меркам, принятым еще в советское время и равным 220 В.

Все это происходит официально по ГОСТу 32144-2013, которым и руководствуются поставщики.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.