Определение тарифного уровня напряжения при непосредственном техприсоединении потребителя электроэнергии к сетям ТСО

При заключении:

1. договора с энергосбытовой организацией (ЭСО) на продажу электрической энергии и мощности по типу «энергоснабжения»
2. договора с территориальной сетевой организацией (ТСО) на оказание услуг по передаче электрической энергии

требуется определить тарифный уровень (диапазон, класс) напряжения (ТУН), на котором подключён потребитель электроэнергии к сетям ТСО, так как по тарифному уровню напряжения, идентифицируется величина тарифа на передачу электроэнергии или величина предельных уровней нерегулируемых цен на электроэнергию, включающих в себя тариф на передачу электроэнергии.

По моему мнению, при идентификации тарифного уровня (диапазона) напряжения, предопределяющего размер тарифа на услуги по передаче, необходимо учитывать следующие обстоятельства:

1. Понятия «уровень напряжения» и «напряжения» — это разные понятия
2. Понятия «фактический уровень напряжения» и «фактическое напряжение» — это разные понятия
3. При определении фактического уровня напряжения необходимо учитывать, где находится граница балансовой принадлежности (далее по тексту – ГБП): на «источнике питания» или нет?
4. Алгоритм определения применяемой для расчётов величины тарифа на передачу электроэнергии, при непосредственном подключении энергопринимающих устройств (далее по тексту – ЭПУ) потребителя к объектам электросетевого хозяйства ТСО

Эволюция напряжения в сети – с чего все началось

Уровень стандартных напряжений за последние 100 лет постоянно изменялся, для отечественных бытовых сетей в зависимости от степени технологического развития. Так, на заре электрификации стран советского лагеря для потребителей электрической энергии устанавливался номинал на 127 В. Такая система номинальных параметров вошла в обиход благодаря разработкам Доливо-Добровольского, который и предложил трехфазную генерацию вместо устаревшей двухфазной. Следует отметить, что еще в конце 30-х годов прошлого века норма напряжения 127 В уже слабо соответствовала возросшим производственным нуждам, именно тогда возникли первые попытки заменить ее, но с началом Второй мировой войны эти планы так и не реализовались.

Но уже в 60-х годах начались масштабные работы по приведению номинального напряжения к новому стандарту 220/380 В вместо переменного трехфазного 127/220 В. Европейские сети, к тому моменту уже совершили массовый переход на новые номиналы, дабы избежать необоснованно затратной замены проводов на большее сечение. В попытке не уступать в эффективности советские страны также начали переход, который планировалось закончить за ближайшую пятилетку. Происходило строительство новых электростанций, замена трансформаторов и силовых агрегатов, но процесс перехода на нормы в 220 В фазного напряжения для бытовых потребителей затянулся до 80-х годов.

Номинал на розетке

В 1992 году ГОСТ 29322-92 (МЭК 38-83) ввел новые нормы напряжения: 230 В фазного вместо 220 В и 400 В линейного вместо привычных 380 В.

Такой шаг преследовал стремление вывести собственную энергетическую систему в один ряд с зарубежными для:

1. удобства работы с ближайшими соседями;
2. возможности беспрепятственного выхода на мировые рынки;
3. упрощения процедуры транзита.

Но, из-за несовершенства всей отечественной системы электроснабжения и отсутствия средств для полномасштабной реконструкции, эти нормы напряжения не установились и по сей день.

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:

Разногласия в ГОСТах

Как же так, есть нормы, в стандарте приведены новые требования, а практическая реализация не наступила и почти что через тридцать лет. Причиной этому послужило постоянное наращивание мощности бытовыми приборами, их количеством и растущее потребление. Поэтому энергоснабжающие организации не могли достигнуть даже допустимых отклонений предыдущего стандартного номинального напряжения.

Первый из рассматриваемых нормативов – это ГОСТ 32 1 44-2013 , предназначенный для определения основных параметров качества электрической энергии. Как один из этих показателей, в стандарте установлены допустимые диапазоны для разности потенциалов.

Разумеется, рассматривать все пункты и их расчетную часть смысла не имеет, поэтому оговорим наиболее важные моменты:

• согласно п.4.2.2 номинальное напряжение считается 220 В между фазой и нулем, и 380 В для линейной нормы.
• провалы напряжения, которые, как правило, обуславливаются введением мощных потребителей, длительность провала не должна превышать 1 минуты;
• в соответствии с п.4.3.3 импульсные перенапряжения, которые могут обуславливаться атмосферными разрядами, составляют норму от 1 микросекунды до нескольких миллисекунд;
• несимметрия трехфазной сети согласно п.4.2.5 должна составлять не более 2 – 4% коэффициента несимметрии в десятиминутном интервале по недельной характеристике.

Для сравнения с предыдущими нормами, в действии находится ГОСТ 29322-2014 , который относится к международным стандартам и устанавливает номинальные характеристики рядов напряжения. Был разработан в соответствии с другими нормами — IEC 60038:2009 и аннулировал действие стандарта 1992 года. Но в нем, согласно п.3.1 номинал сетей бытовой энергии устанавливается на отметку 230 В и 400 В для электрических сетей с переменным током частотой 50 Гц. Стоит сказать, что для зарубежных сетей с частотой 60 Гц имеются некоторые отличия, но допустимое отклонение частоты всего 2%, поэтому для отечественных потребителей эти поправки неактуальны.

Понятия «уровень напряжения» и «напряжения» — это разные понятия

«Напряжение» – это техническая характеристика энергоустановки, оно указывает, для приёма какого напряжения предназначена ЭПУ. Измеряется в вольтах (В) или киловольтах (кВ). Предопределяется техническими условиями, проектом на ЭПУ. Первично, как правило, напряжение фиксируется в документах о технологическом присоединении, чаще всего – в актах разграничения балансовой принадлежности. В нашей стране ЭПУ предназначаются для приёма следующего «напряжения»:

1. 0,4 кВ
2. 1 кВ
3. 6 кВ
4. 10 кВ
5. 20 кВ
6. 35 кВ
7. 110 кВ
8. 150 кВ
9. 220 кВ и выше

«Уровень напряжения» (иногда «диапазон напряжения» или «тарифный уровень напряжения», или «тарифный уровень (диапазон) напряжения») – это понятие, используемое:

1. в тарифном регулировании – при установлении тарифов на передачу электроэнергии

2. в применении тарифов на передачу электроэнергии в расчётах за услуги по передаче электроэнергии

По «уровням напряжения» тарифы дифференцируются, то есть различаются по величине. Чем выше «уровень напряжения», тем ниже величина тарифа. Поэтому потребители стремятся подтвердить наиболее высокий «уровень напряжения».

Понятие «уровень напряжения» в нормативно-правовых актах (далее по тексту – НПА) появляется и используется в контексте тарифообразования и тарифоприменения.

Согласно пункта 48 Правил недискриминационногодоступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг,утверждённых Постановлением Правительства РФ № 861 от 27.12.2004г., (далее по тексту — ПНД) «тарифы на услуги по передаче электрической энергии устанавливаются в соответствии с Основами ценообразования в области регулируемых цен (тарифов) в электроэнергетике и Правилами государственного регулирования (пересмотра, применения) цен (тарифов) в электроэнергетике, с учетом пункта 42 настоящих Правил»

В соответствии с пунктом 42 ПНД «при установлении тарифов на услуги по передаче электрической энергии ставки тарифов определяются с учетом необходимости обеспечения равенства единых (котловых) тарифов на услуги по передаче электрической энергии для всех потребителей услуг, расположенных на территории соответствующего субъекта Российской Федерации и принадлежащих к одной группе (категории) из числа тех, по которым законодательством Российской Федерации предусмотрена дифференциация тарифов на электрическую энергию (мощность)».

Дифференциация тарифов на передачу электроэнергии по « уровням напряжения» установлена следующими НПА:

• Основами ценообразования в области регулируемых цен (тарифов) в электроэнергетике, утвержденными Постановлением Правительства РФ от 29.12.2011 № 1178 «О ценообразовании в области регулируемых цен (тарифов) в электроэнергетике» (далее по тексту – Основы ценообразования)
• Методическими указаниями по расчету регулируемых тарифов и цен на электрическую (тепловую) энергию на розничном (потребительском) рынке, утверждённых Приказом Федеральной службы по тарифам от 6 августа 2004 г. N 20-э/2 (далее по тексту – Двадцатая методика):

Пункт 81(1) Основ ценообразования гласит: «Единые (котловые) тарифы дифференцируются по следующим «уровням напряжения»:

• высокое напряжение (ВН) — объекты электросетевого хозяйства (110 кВ и выше);
• среднее первое напряжение (СН1) — объекты электросетевого хозяйства (35 кВ);
• среднее второе напряжение (СН2) — объекты электросетевого хозяйства (20 — 1 кВ);
• низкое напряжение (НН) — объекты электросетевого хозяйства (ниже 1 кВ).»

Пункт 44 Двадцатой методики устанавливает: «Размер тарифа на услуги по передаче электрической энергии рассчитывается в виде экономически обоснованной ставки, которая в свою очередь дифференцируется по четырем «уровням напряжения»:

• на высоком напряжении: (ВН) 110 кВ и выше;
• на среднем первом напряжении: (СН1) 35 кВ;
• на среднем втором напряжении: (СН 11) 20 — 1 кВ;
• на низком напряжении: (НН) 0,4 кВ и ниже»

Из указанных пунктов НПА также видно, что каждый «уровень напряжения» имеет свои напряжения, которые к нему относятся:

1. к уровню напряжения — высокое напряжение (ВН) относятся напряжения от 110кВ и выше (т.е. 150кВ и т.д.)
2. к уровню напряжения — среднее первое напряжение (СН1) относится только одно напряжение — 35 кВ
3. к уровню напряжения – среднее второе напряжение (СН2) относятся напряжения, значения которых попадают в диапазон: 20-1 кВ, т.е. — это 1 кВ, 6 кВ, 10 кВ, 20 кВ и др.
4. к уровню напряжения – низкое напряжение (НН) относятся напряжения, значения которых 0,4 кВ и ниже (например, 220 В, 150 В и др.)

По уровням напряжения также дифференцируются предельные уровни нерегулируемых цен на электроэнергию, включающие в себя тариф на передачу электроэнергии. Это можно увидеть из формы публикации данных о предельных уровнях нерегулируемых цен на электрическую энергию (мощность) и составляющих предельных уровней нерегулируемых цен на электрическую энергию (мощность), установленной Приложением к Правилам определения и применения гарантирующими поставщиками нерегулируемых цен на электрическую энергию (мощность), утверждённым Постановлением Правительства РФ от 29.12.2011 № 1179 «Об определении и применении гарантирующими поставщиками нерегулируемых цен на электрическую энергию (мощность)» (далее по тексту — Правила определения нерегулируемых цен)

Таким образом, понятия «напряжение» и «уровень напряжения» не тождественны. Это разные понятия. Но их часто путают, особенно при определении величины тарифа на передачу электроэнергии, по которому подлежит оплата оказанных территориальными сетевыми организациями (далее по тексту – ТСО) услуг по передаче. Это происходит ещё из-за того, что путаются понятия «фактический уровень напряжения» и «фактическое напряжение».

Какое напряжение в сети

С 2003 года в розетках наших квартир и частных домов должно было появиться стандартное напряжение 230В. Но на протяжении уже 17 лет этот переход никак не может завершиться.

С 30.09.2014 г. вместо ГОСТа 29322-92 был принят ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), устанавливающий, каким должно быть стандартное напряжение в России. Теперь его величина составляет 230 В (±10 %) при частоте 50Гц (±0,2). Но всё еще довольно часто в электросети присутствует 220 В вместо ожидаемых 230 В.

Номинальные параметры электросетей переменного тока до 1000 В указаны в таблице, приведенной в ГОСТ 29322-2014.

В первой и второй колонке меньшие величины – это напряжение между фазой и нейтралью (фазные), большие – между фазами (линейные). Если указана одна величина, то это напряжение между фазами трехфазной трехпроводной системы.

Стандартное напряжение 230/400 В появилось в результате эволюции системы 220/360 В и 240/415 В. В настоящее время система 220/360 уже не используется в Европе и других странах, но 220/380 В и 240/415 В до сих пор активно применяется.

Изменение стандартов было вызвано необходимостью приведения электроэнергии в полное соответствие с европейскими параметрами, для облегчения экспорта и импорта электроэнергии и электротехнических устройств.

Всё об энергетике

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

Ряд стандартных напряжений

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

[3, таб.1]. Основной ряд напряжений постоянного и переменного тока потребителей электрической представлен в таблице 1, вспомогательный ряд напряжений переменного тока — в таблице 2, а постоянного тока — в таблице 3.
Таблица 1 — Ряд напряжений постоянного и переменного тока потребителей электрической энергии

Таблица 2 — Вспомогательный ряд напряжений переменного тока потребителей электрической энергии

Таблица 3 — Вспомогательный ряд напряжений постоянного тока потребителей электрической энергии

Стандартный ряд напряжений для источников и преобразователей (например: генератор, трансформатор и т.п.) электрической энергии

[3, таб.2]. Ряд напряжений для переменного тока приведен в таблице 4, для постоянного — в таблице 5.
Таблица 4 — Ряд напряжений переменного тока источников и преобразователей электрической энергии

Таблица 5 — Ряд напряжений постоянного тока источников и преобразователей электрической энергии

При выборе напряжения следует отдавать предпочтение основному ряду.

Номинальное напряжение электрооборудования до 1000 В

Номинальное напряжение оборудования до 1000 В регламентировано стандартом ГОСТ 21128. Ряд номинальных напряжений приведён в таблице 6 [2, с.2].
Таблица 6 — Номинальное напряжение источников, преобразователей, систем электроснабжения, сетей и приёмников до 1000 В

Примечание:

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

Номинальное напряжение электрооборудования свыше 1000 В

Номинальное напряжение электрооборудования свыше 1000 В регламентировано ГОСТ 721. Ряд номинальных напряжений приведён в таблице 7 [1, с.3].
Таблица 7 — Номинальные междуфазные напряжения для сетей напряжением свыше 1000 В

Примечание:

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

В РФ исторически сложились две системы напряжений (кВ):

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

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

Номинальное напряжение тяговых систем (электрифицированного транспорта)

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

Примечание:

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

Допустимые отклонения напряжения

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

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

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

Примечание:

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

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

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

Историческая справка

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

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

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

Список использованных источников

1. ГОСТ 721-77 Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приёмники электрической энергии. Номинальные напряжения свыше 1000 В — Введ. 01.07.78. — Москва : Стандартинформ, 2007. — 8 с.
2. ГОСТ 21128-83 Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приёмники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000 В — Взамен ГОСТ 21128-75; введ. 30.06.84. — Москва : Стандартинформ, 1995. — 5 с.
3. ГОСТ 23366-78 Ряды номинальных напряжений постоянного и переменного тока — Введ. 01.01.80. — Москва : Стандартинформ, 1992. — 5 с.
4. ГОСТ 6962-75 Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений — Взамен ГОСТ 6962-54; Введ. 01.01.77. — Москва : Стандартинформ, 1976. — 5 с.
5. ГОСТ 29322-92 Стандартные напряжения — Введ. 01.1.93. — Москва : Стандартинформ, 2005. — 7 с.
6. ГОСТ 29322-2014 Стандартные напряжения — Взамен ГОСТ 29322-92; введ. 01.10.2015. — Москва : Стандартинформ, 2015. — 13 с.

Допустимые отклонения напряжения в сети

Не всегда в нашей сети ровно 230 Вольт.

Зачастую устаревшее сетевое оборудование, ошибки в проектировании сетей, некачественное обслуживание, износ самих сетей, большой рост потребления электроэнергии приводят к значительному отклонению от существующих стандартов.

В таблице (ГОСТ 29322-2014), фрагмент которой представлен ниже, нормируется наибольший и наименьший вольтаж в системах переменного тока до 1000 В.

По ГОСТу 29322-2014 в 2022 году в сети должно быть:

• 230 Вольт;
• допустимые отклонения 207 — 253 В.

Среднее значение напряжения электрической сети

Базовые параметры для сети переменного тока, такие как частота и напряжение, будут различными для каждого региона. Так, большинству европейских стран будет доступно низкое сетевое напряжение, составляющее в трёхфазных сетях 230/400 В с частотой в 50 Гц, в промышленных сетях при этом оно составит 400/690 В.

Если напряжение электрической сети будет выше (от 1000 В до 10 кВ), можно зафиксировать уменьшение потерь при передаче электроэнергии. Это позволит задействовать более мощные электроприборы. В то же время увеличивается тяжесть последствий при поражения током неподготовленных пользователей электроэнергии от незащищенных сетей.

Ты эксперт в этой предметной области? Предлагаем стать автором Справочника Условия работы

С целью задействования электроприборов, ориентированных на одно сетевого напряжения, в районах, где нужно использовать другое, потребуются соответствующие преобразователи в виде, например, трансформаторов. Определенные виды электроприборов (они в основном, из разряда специализированных и не относятся к бытовым) нормально функционируют не только в зависимости от напряжения, но и от частоты питающей сети.

У современного высокотехнологичного электрооборудования с импульсными преобразователями напряжения могут быть переключатели на разные значения сетевого напряжения. При этом допускается их отсутствие. Таким электрооборудованием допускается широкий диапазон входных напряжений, варьируемый от 100 до 240 В, номинальная частота при этом – 50-60 ГЦ. Это позволяет применять такие электроприборы без преобразователей буквально в любой стране мира.

Откуда берется напряжение

Чтобы подать электричество в розетку, необходимо его как-то сгенерировать. Для выработки электроэнергии до сих пор в большинстве применяются технологии конца 19 века – электромагнитная индукция, преобразующая механическую энергию в электрическую. Проще говоря – генераторы. Различие генераторов лишь в том, каким образом подают механическую энергию. Раньше это были громоздкие паровые машины. Со временем добавились гидротурбины для проточной воды (гидроэлектростанции) , двигатели внутреннего сгорания, ядерные реакторы.

Принцип действия генератора основан на магнитной индукции. Вращательное движение генератора превращается в электрический ток. То есть можно сказать, что генератор — это тот же самый электродвигатель, но обратного действия. Если на электродвигатель подать напряжение, то он начнет вращаться. Генератор работает наоборот. Вращательное движение вала генератора превращается в электрический ток. Поэтому, чтобы вращать вал генератора, нам потребуется какая-либо энергия извне. Это может быть пар, который раскручивает турбину, а она в свою очередь раскручивает вал генератора

Принцип работы ТЭС

Будет интересно➡ Полное сопротивление

либо это может быть сила потока воды, которая с помощью гидротурбины раскручивает вал генератора, а он в свою очередь также вырабатывает электрический ток

Принцип работы ГЭС

Ну или это может быть даже ветряк

Ветряная электростанция

Короче говоря, принцип везде один и тот же.

Кстати, ядерный реактор не способен самостоятельно выработать энергию. По сути, атомная энергоустановка является тем же самым примитивным паровым котлом, где рабочим телом является обыкновенный пар. Да, нынче существуют иные способы генерации электричества, на вроде тех же самых солнечных элементов, бетагальванических и изотопных ядерных батарей, «мифических» токомаков. Однако, вышеперечисленный «хайтэк» имеет существенные ограничения – запредельная стоимость материалов ,монтажа и наладки, габариты и малый кпд. Потому, всерьёз рассматривать всё это в качестве полноценной электростанции большой мощности не стоит (по крайней мере в ближайшие пару десятков лет).

Разновидности

Бывает двух видов: постоянным и переменным. Первое есть в электростатических видах цепей и тех, которые имеют постоянный ток. Переменный встречается там, где есть синусоидальная энергия. Важно, что синусоидальная энергия делится на действующее, мгновенное со средневыпрямленным. Единица измерения напряжения электрического тока вольт.

Стоит также отметить, что величина энергии между фазами называется линейной фазой, а показатель тока земли и фаз — фазным. Подобное правило используется во всех воздушных линиях. На территории Российской Федерации в электрической бытовой сети стандартное — 380 вольт, а фазное — 220 вольт.

Основные разновидности

Постоянное напряжение

Постоянным называется разность между электрическими потенциалами, при которой остается такой же величина с перепадами полярности на протяжении конкретного периода. Главным преимуществом постоянной энергии является тот факт, что отсутствует реактивная мощность. Это означает, что вся мощность, которая вырабатывается при помощи генератора, потребляется нагрузкой за исключением проводных потерь. Течет по всему проводниковому сечению.

Что касается недостатков, есть сложность повышения со снижением энергии, то есть в моменте преобразования ее из-за конструкции преобразователей и отсутствия мощных полупроводниковых ключей. К тому же сложно развязывается высокая и низкая энергия.

Обратите внимание! Используется постоянная энергия в электронных схемах, гальванических элементах, аккумуляторах, электролизных установках, сварочных инструментах, инверторных преобразователях и многих других приборах.

Постоянный ток

Переменное напряжение

Переменным называется ток, изменяющийся по величине и направлению периодически, но при этом сохраняющий свое направление в электроцепи неизменно. Нередко его называют синусоидальным. Одно направление, в котором движется энергия, называется положительным, а другое — отрицательным. Поэтому получающаяся величина называется положительной и отрицательной. Такой показатель является алгебраической величиной. В ответ на вопрос, как называется единица измерения напряжения, необходимо отметить, что это вольт. Значение его определяется по направлению. Максимальное значение — амплитуда. Бывает он:

• двухфазным;

Двухфазный

• трехфазным;

Трехфазный

• многофазным.

Многофазный

Используется активно в промышленности, на электрической станции, на трансформаторной подстанции и передается в каждый дом при помощи линий электрических передач. Больше всего используется три фазы для подключения. Подобная электрификация распространена на многих железных дорогах.

Обратите внимание! Стоит отметить, что имеются также некоторые виды двухсистемных электровозов, которые работают во многих случаях на переменном показателе.

Переменный ток

Экскурс в историю

Итак, генератор на нашей электростанции преобразовывает механическую энергию в электрическую. А что дальше? В каком виде и как именно передавать энергию потребителю? Как избежать колоссальных потерь при передаче?

Поразительно, но подобная ситуация существовала на самом деле! В той же Российской Империи вплоть до начала 20 века была полная неразбериха. Рядом с каждым «крупным» потребителем электроэнергии (фабрика, подворье преуспевающего купца или гостиница для особ благородных кровей) строили отдельную электростанцию. Было множество конкурирующих фирм, предоставляющих услуги электрификации и, в последующем, своё электрическое оборудование заточенное только под свою сеть. Каждый поставщик электроэнергии задавал собственные параметры электросети – напряжение, частоту. Были даже электросети с постоянным током! Человек, купивший, к примеру, электролампочки в «Товариществе электрического освещения Лодыгин и Ко» смог бы использовать их лишь в электросети этой же компании. При подключении к сети «Дженерал электрик» эта лампочка тут же вышла бы из строя – напряжение сети этой фирмы было значительно выше необходимого, не говоря уже о других параметрах.

Лишь в 1913 году имперские инженеры решились передавать электроэнергию на большие расстояния по воздушным проводным линиям, избавив от необходимости постройки электростанций «у каждой розетки». В преддверии грядущей великой войны и нахлынувшего патриотизма власть задумалась об импортозамещении. Ну прям как в наше время, после кризиса 2014 года). Были финансово и юридически задавлены многие небольшие западные фирмы (кроме германских и французских), преференции и льготы давались лишь отечественным товариществам и предприятиям. В итоге, это привело к монополизму на рынке поставщика электроэнергии и, невольно, стандартизации параметров электрической сети.

Так как Берлин и Париж были уже электрифицированы единой энергосистемой с переменным напряжением сети 220 вольт, отечественные компании также приняли этот стандарт. Людям было удобнее использовать электрические приборы единого типа, не беспокоясь что их новомодный электрический пылесос сгорит на новом месте жительства из-за других параметров энергосети. Произошло полное вытеснение многих небольших фирм – никто уже не хотел пользоваться их услугами и их приборами, хотя они вынужденно подстроились под единый стандарт электросети. Те самые 220 вольт переменного тока.

Как и зачем оценивать качество напряжения в сети?

Действительно, зачем? Ведь достаточно нажать кнопку на пульте телевизора или воткнуть зарядное устройство айфона в розетку и пользоваться благами электрификации всей страны!

Но бывают моменты, когда что-то идет не так: крокодил не ловится, айфон не заряжается, кондиционер вместо прохлады выдает натужное гудение, а телевизор после щелчка не подает признаков жизни.

Тут собрались люди знающие, которые понимают, что значения основных параметров электрической сети — напряжения и частоты — можно узнать в первую очередь посредством мультиметра. Но что делать, если нужно посмотреть, что делается в розетке в течение суток? А что если нужно отследить скачок напряжения, который по времени гораздо короче интервала измерения мультиметра? Причем может быть так, что время появления этого артефакта неизвестно.

Обычно при любых проблемах с напряжением ставят стабилизаторы, но они помогают далеко не всегда. Ведь стабилизатор устраняет следствие, но не причину проблемы. А если происходит скачкообразное кратковременное изменение напряжения, то стабилизатор не только не поможет, но и усугубит положение.

И чтобы понять, что делать в том или ином случае — проверить качество контактов на вводе или поставить стабилизатор, — нужен анализатор качества электроэнергии (Power Quality Analyzer).

Анализатор качества электроэнергии дает полную картину того, что происходит в розетке.

Будет интересно➡ Метод контурных токов для расчёта электрических цепей

Я использую в своей работе анализатор качества электрической энергии HIOKI 3197, фото которого будут приведены в статье.

Без анализатора качества часто вообще непонятно, что происходит в сети: какие помехи, импульсные перенапряжения и провалы, коэффициент мощности cos и так далее. Приходится действовать наугад, используя свой опыт и эксперименты. А с японцем HIOKI из Нагано все ясно-понятно. Для того, чтобы составить полную картину того, что творится в сети, прибор имеет клещи для измерения тока и зажимы для измерения напряжения, а также зажим для подключения к нейтрали. Итого — 7 точек подключения.

Анализатор качества электроэнергии

Реальный случай, когда без анализатора качества не обойтись. Контроллер в технологической линии периодически зависал и выдавал ошибки. Когда все перелопатили, а причину не нашли, на помощь пришел анализатор качества электроэнергии. После непродолжительного наблюдения напряжения 220 В, поступающего на питание контроллера, выяснилось, что причина в плохом контакте внутри сетевого фильтра.

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.

В чем измеряется

Единицей напряжения называют вольт (В). Один Вольт выражается в разности потенциалов двух точек электрического поля, силы которого совершают работу в 1 Дж для перемещения заряда в 1 Кл из первой точки во вторую. Измеряют напряжение специальным прибором — вольтметром.

Орлов Анатолий Владимирович

Начальник службы РЗиА Новгородских электрических сетей

Таким образом, значение 220 В подразумевает, что электрическое поле данной сети способно совершить работу (потратить энергию) в 220 Дж для «протаскивания» зарядов через цепь и нагрузку.

Известные номиналы напряжений

Все функционирующие сегодня ЛЭП большой протяжённости работают на номинальных напряжениях 115 – 1200 кВ трёхфазного тока. Дальнейшее повышение вольтажа неэффективно, приводит к появлению обильных коронных разрядов, обнаруживающих тенденцию перерастать в дугу. Самые большие потери возникают на низковольтной части. К примеру, во Франции ежегодные потери оцениваются в 325 ГВт часов, что составляет 2,5%, в США они достигают 7,5%. Это объясняется разницей номинального напряжения – 220 В против 110.

На 1980 год экономически эффективная длина линии составляла 7000 км, но реально существующие намного короче указанной цифры. На значительных расстояниях начинают играть роль ёмкостное и индуктивное сопротивление. Вместе они образуют реактивный импеданс, не дающий поставить энергию пользователям. Это блуждающие туда и сюда токи, представляющие собой целиком паразитный эффект. Этим определяется фактор мощности линии, не слишком большой.

Сегодня доказано, что выгоднее на больших дистанциях поставлять постоянный ток, не затекающий в индуктивные сопротивления – ёмкостное, образованное проводом и землёй, и индуктивное. Отсутствует понятие реактивной мощности. Доказывается факт, что Никола Тесла вёл борьбу за переменный ток преимущественно для причинения ущерба Эдисону.

Учитывая сэкономленное, выгодно строить на концах мощных линий преобразовательные станции для перевода токов. Одновременно уходят потери на излучение, просачивание сквозь экран в землю, снижается уровень коронного разряда. Уже сегодня кабели для подзарядки аккумуляторов подводных лодок питаются постоянным током, передавать по ним переменный нецелесообразно уже на расстоянии 30 км. Сегодняшние линии имеют в 20 раз большую протяжённость, успешно эксплуатируются. Для передачи переменного тока ограничения зависят от расстояния:

1. На малых линиях – тепловые потери, призванные не разрушить изоляцию провода.
2. На средних дистанциях учитывается падение напряжения, нельзя брать слишком высокое.
3. На дальних дистанциях в силу вступают факторы реактивной мощности, определяющие устойчивость системы.

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.

Параметры сетевого напряжения в России

Производители электроэнергии генерируют переменный ток промышленной частоты (в России — 50 Гц). В подавляющем большинстве случаев по линиям электропередач передаётся трёхфазный ток, повышенный до высокого и сверхвысокого электрического напряжения с помощью трансформаторных подстанций, которые находятся рядом с электростанциями.

Согласно межгосударственному стандарту ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), сетевое напряжение должно составлять 230 В ±10 % при частоте 50 ±0,2 Гц[1] (межфазное напряжение 400 , напряжением фаза-нейтраль 230 В, четырёхпроводная схема включения «звезда»), примечание «a)» стандарта гласит: «Однако системы 220/380 В и 240/415 В до сих пор продолжают применять».

К жилым домам (на сельские улицы) подводятся четырёхпроводные (три фазовых провода и один нейтральный (нулевой) провод)

линии электропередач (воздушные или кабельные ЛЭП) с межфазным напряжением 400 Вольт. Входные автоматы и счётчики потребления электроэнергии, обычно, трёхфазные. К однофазной розетке подводится фазовый провод, нулевой провод и, возможно, провод защитного заземления или зануления, электрическое напряжение между «фазой» и «нулём» составляет 230 Вольт.

В правилах устройства электроустановок (ПУЭ-7) продолжает фигурировать величина 220

но фактически напряжение в сети почти всегда выше этого значения и достигает 230—240 В, варьируясь от 190 до 250 В.

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.

На сегодняшний день действует , с 2014 года.

Зато в Японии и на американском континенте не много ни мало, а (в 39 странах) стандартное напряжение составляет от 100 до 127 вольт.

Особо выделяется Бразилия, в северных районах которой стандартным напряжением является 127 вольт, а в остальных – 220. В Японии же, при стандартном напряжении в 110 вольт, частота сети может меняться от 50 до 60 Гц.

Основным решением по качественному электропитанию, являются стабилизаторы напряжения.

К сожалению, аварийные ситуации в электрических сетях нашей родины достаточно часты, и последствия изменений напряжения в наших домах приводят к выходу из строя дорогостоящих электроприборов, стоимость которых намного превосходит цены стабилизаторов напряжения и цены устройств защиты от импульсных перенапряжений.

Современные технологии позволяют обеспечить бесперебойное электроснабжение с заданными параметрами, одними из таких приборов которые могут помочь, являются ИБП HIDEN, еще более прогрессивным ИБП ECOVOLT .

Будет интересно➡ Что такое статическое электричество и как от него избавиться. Что вызывает статическое электричество?

Величина допустимого падения напряжения: ПУЭ

Согласно принятым правилам устройства электроустановок (ПУЭ) еще в бывшем СССР, падением напряжения признается разность показателей напряжения на разных точках сети. Как правило, это точки начала и конца цепи. В установленных нормах по закону полагается различать понятия отклонение напряжения от ее потери. Если первый случай в общепринятом масштабе рассматривается на примере лампы накаливания, показатель отклонения которого признается номинальным и обязательным к исполнению, то в случае с потерей, рассматриваемой на шинах станции, – это признается рекомендуемым показателем.

Нормальное падение работы напряжения в сети:

• В так называемых воздушных линиях – до 8%;
• В кабельных линиях электроснабжения – до 6%;
• В сетях на 220 В – 380 В – в районе 4-6%.

При этом падением в рамках аварийного режима признается падение до 12% в сети – это установленный предел. Падение более установленной нормы сулит включение системы защитной автоматики, которая должна срабатывать при достижении пониженной нормы на протяжении не менее 30 секунд.

Также в некоторых источниках можно найти стандарты напряжения, превышающие даже новые показатели в 230 В и 400 В. Не стоит путать примеры бытового использования с заводом или фабрикой, на которых показатели естественно значительно превышают бытовую среду.

Сколько нужно для электроприборов

Оборудование, выпускаемое в России для внутренних потребителей, работает и при 220 В, и при 230 В, потому что производители закладывают необходимый запас от -15 % до +10 %. от номинала. Но в каждом конкретном случае допустимый диапазон характеристик питающей сети для прибора указывается в паспорте изделия или на его этикетке. Например, компьютеры могут работать при 140 — 240 В, а зарядное устройство телефона при 110 — 250 В. Данные маркировки часто наносятся на само изделие.

Наиболее чувствительны к качеству электроэнергии устройства, имеющие электродвигатели. Здесь пониженное напряжение может привести к сложностям в запуске и к сокращению срока службы оборудования, а повышенное приведёт к перегрузкам, также сокращающим период эксплуатации. Если взять обычную лампу накаливания и понизить напряжение питания на 10%, то интенсивность свечения заметно уменьшится, а если его увеличить — её срок службы сократится в 4 раза.

Допустимая максимальная норма в сети — 253 В. Эта величина может оказаться слишком высокой для электрооборудования, рассчитанного на 220 вольт. Разница в напряжении приведет к перегреву блоков питания, сетевых адаптеров, к преждевременному выходу приборов из строя.

Если вы заметили, что ваша техника стала перегреваться, выходить из строя, проверьте напряжение в сети. При обнаружении отклонения более чем на 10%, срочно обратитесь в вашу сетевую компанию. Там обязаны принять меры по ликвидации факторов, вызвавших нарушения.

Теперь вы знаете, какая все же норма напряжения в сети РФ по ГОСТ. Если возникли вопросы, задавайте комментарии под статьей. Надеемся, информация была для Вас полезной и интересной!

Отклонение от номинального напряжения в частном секторе

• Отгорание нулевого рабочего проводника в трансформаторной подстанции
• Несимметричная нагрузка по линии электропередач. В основном по улице проходит 3 фазы и энергетики стараются равномерно распределить нагрузку по фазам. Очень часто бывает, что это было сделано давно и не соответствует действительности. В итоге получается, что одна фаза перегружена и происходит падение напряжения, может 190 В или 180В, но тем не менее это не соответствует норме.
• Сварочные работы у соседа могут повлиять на величину напряжения
• Удар молнии

Справочная информация. Если дом находится вблизи трансформаторной подстанции, то величина напряжения может быть близка к 230 В и больше, но это в пределах нормы. Это специально делают энергетики, что бы в конце линии не было сильного падения напряжения.

Запомните! Коммутационно-защитная аппаратура (пакетный переключатель, автоматический выключатель, УЗО) не защищает электрическую сеть от перепадов напряжения.

Максимальное отклонение напряжения в электросети

Ток в сети по естественным причинам непостоянен и изменяется в определенных показателях. В рамках нового стандарта 230 В/400 В номинальное отклонение допустимо в пределах 5% и максимально должны отмечаться в кратковременных промежутках не более 10%. Таким образом, такое теоретические отклонение допускается в пределах 198 В и до 242 В. Такой размах может считаться актуальным для большинства нынешних квартир.

Что влияет на сетевое колебание поставки энергии и потери напряжения:

• Одним из самых распространенных причин является устаревание оборудования, в том числе счетчиков, электрощитов, кабелей проводки и так далее;
• Значительные погрешности отмечаются и в плохо обслуживаемой сети;
• Ошибки при планировке и выполнении прокладочных работ в доме;
• Значительный рост показателей энергопотребления, превышающих установленный стандарт.

Как уже отмечалось, приемлемы перепады в сети на +-5%. Так, например, по поставляемому показателю в 220 вольт, допустимо отклонение в сети, равное 209 В и наибольшее превышение, равное 231 В.

Параметры напряжения

Перед тем, как вы скажите, что напряжение в вашей сети не соответствует норме и заявите свою претензию в энергоснабжающую организацию, необходимо знать эту норму. Диапазон отклонения напряжения устанавливается в нормальном режиме: δUyнор= ± 5 %, в предельно допустимом: δUyпред= ± 10 % от номинального значения.

В России номинальное напряжение бытовой сети Uном = 230 Вольт (В), верхний диапазон составляет 242 В. Для Uном = 380 В, верхний диапазон равен 418 В. Если напряжение выше этих диапазонов и по этой причине вышли из строя электробытовые приборы, вы вправе пожаловаться в энергоснабжающую организацию.

Реальные примеры измерения напряжения

Наиболее простым примером измерения напряжения в бытовых условиях является пальчиковая батарейка. В ней вам необходимо приложить черный щуп к выводу «– », а красный к выводу « + », позицию переключателя установить на 2 В постоянного напряжения.

Пример измерения напряжения на батарейке

Если показания для батарейки 1,5 В будут в пределах от 1,6 до 1,2 В, то такой источник питания считается пригодным для всего оборудования, в случае снижения значений до 1 – 0,7 В, от батарейки будут запускаться импульсные устройства, к примеру, часы. Если вольтметр покажет 0,6 В и менее, разряд достиг критического значения.

При измерении разности потенциалов в бытовой сети, вам следует коснуться щупами контактов розетки. Так как изолированная часть щупа имеет ограничительное кольцо, за которым расположен длинный стержень, вы можете безопасно проникнуть в розетку, не рискуя прикоснуться к токоведущим элементам. Допустимыми считаются отклонения от номинала на 10%, то есть от 198 до 142 В.

Также можно замерить разность потенциалов на выходе автомобильного аккумулятора или на другом элементе цепи электрической проводки. Для этого черный щуп мультиметра устанавливается на «– » клемму аккумулятора, а красный на « + » клемму.

Если аккумулятор заряжен, то показания вольтметра должны находиться в пределах от 12 до 14 В, но встречаются модели и с большим разбросом. Такое измерение позволяет диагностировать различные причины неполадок.