Меню

Что такое класс напряжения энергопринимающих устройство

Что такое класс напряжения энергопринимающих устройство

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

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 $\Delta S=I^2R$ 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.

Формула полной электрической мощности записывается следующим образом:

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).
Читайте также:  Формы напряжений при однополупериодном выпрямителе

Мощность трехфазного переменного тока выражается формулами:

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.

Источник



Класс напряжения

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.

Содержание

  • 1 Необходимость применения различных классов напряжения
  • 2 Классификация классов напряжения
  • 3 Комментарии к вопросу о классах напряжения
    • 3.1 Учёт режима работы нейтрали
    • 3.2 Повышенное напряжение базисного узла
    • 3.3 Цветовое обозначение классов напряжения
  • 4 Использованные источники

Необходимость применения различных классов 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:

где [math]\Delta\dot[/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:

Читайте также:  Схема регулятора напряжения для пылесоса

[math]\displaystyle P_ = \frac,[/math]

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

Наиболее рациональный класс напряжения с точки зрения минимума потерь и капиталловложений определяется на этапе долгосрочного планирования режимов работы электрической сети.

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 0,22 0,38 0,66 3 6 10 13,8 15,75 18 20 35 110 150 220 330 500 750 1150
Максимально допустимое рабочее напряжение, кВ 0,253 0,437 0,759 3,6 6,9 11,5 15,87 18,11 20,7 23 40,5 126 172 252 363 525 787 1207,5
Электрические сети, кВ 0,22 0,38 0,66 3 6 10 20 35 110 150 220 330 500 750 1150
Генератор, кВ 0,23 0,4 0,69 3,15 6,3 10,5 13,8 15,75 18 20
Первичная обмотка трансформатора, кВ 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
Вторичная обмотка трансформатора, кВ 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

Комментарии к вопросу о классах напряжения

Учёт режима работы нейтрали

При расчетах коротких замыканий следует обращать особое внимание на класс напряжения, поскольку в зависимости от класса может быть различным режим работы нейтрали в сети. В частности, на низших и средних классах напряжения нейтраль в подавляющем большинстве случаев оказывается изолированной — это позволяет при адекватных затратах на повышенный уровень изоляции облегчить режим работы сети, а именно фактически исключить фактор однофазных замыканий, которые, являясь наиболее вероятными среди оных в сетях всех уровней, при изолированной нейтрали не представляют существенной угрозы и, что особенно важно, не приводят к нарушению электроснабжения потребителей [2] . Таким образом, для расчётчика класс напряжения должен в данной ситуации, как минимум, указать на необходимость уточнения состояния нейтрали и учет этого фактора в дальнейших расчётах.

Повышенное напряжение базисного узла

Во многих практических расчётах можно столкнуться с тем, что напряжение базисного узла задается повышенным и редко совпадает с номинальной величиной. В частности, для сетей 110 кВ величина составляет 115 (121) кВ, для сетей 220 кВ — 230 (242) кВ. Объяснений данному факту может быть несколько.

В первую очередь это может быть обусловлено тем, что в соответствии с указаниями по расчёту коротких замыканий при учете тока подпитки от внешней системы необходимо задавать напряжение этой системы выше номинала на 5 %. Эта мера направлена на намеренное завышение расчётного тока короткого замыкания, чтобы исключить неопределенность, связанную с составом оборудования и режимом внешней сети.

Второе объяснение менее убедительно по сравнению с первым, но имеет под собой вполне логичное основание. Как правило, базисный узел задается на шинах мощной электростанции района, либо на шинах подстанции высокого или сверхвысокого напряжения, связывающей район с внешней системой. Опыт расчётов подсказывает, что в большинстве случаев мощность именно вытекает из базисного узла, а не наоборот. В начале передачи, опять же как правило, напряжение выше, чем на приемном конце, а на электростанции напряжения в нормальном режиме выше, чем у потребителей. Таким образом, умышленное завышение напряжения базисного узла имеет своей целью отразить указанную физическую закономерность.

Читайте также:  Тиристорный регулятор напряжения 380 вольт

Цветовое обозначение классов напряжения

В отечественной практике расчётов и управления энергосистемами при графическом отображении электрических схем сетей и систем принято использовать унифицированное цветовое обозначение классов напряжений. При этом есть несколько стандартов и несколько вариантов цветовых схем классов напряжения, в частности внимания заслуживают прежде всего Стандарт СО ЕЭС и Стандарт ФСК ЕЭС. Таблицах ниже указаны общепринятые цветовые обозначения раздичных классов напряжения по этим стандартам [3] [4] .

Цветовая схема согласно стандарту СО ЕЭС
Класс напряжения Образец цвета Цвет в системе RGB
1150 кВ 205:138:255
750 кВ (800 кВ ППТ) 065:065:240
500 кВ 184:000:000
400 кВ (ЛЭП, цепи ППТ) 135:253:194
330 кВ 000:204:000
220 кВ 204:204:000
128:128:000
150 кВ 170:150:000
110 кВ 070:153:204
27 — 60 кВ 194:090:090
6 — 24 кВ 164:100:164
Генераторное напряжение 204:100:204
Без напряжения 204:204:204
150:150:150
Заземлено 255:153:000
Перегрузка 255:000:000
Неизвестно 140:140:140
Цветовая схема согласно стандарту ФСК ЕЭС
Класс напряжения Образец цвета Цвет в системе RGB
1150 кВ 205:138:255
750 кВ (800 кВ ППТ) 000:000:200
500 кВ 165:015:010
400 кВ 240:150:30
330 кВ 000:140:000
220 кВ 200:200:000
150 кВ 170:150:000
110 кВ 000:180:200
35 кВ; 20 кВ 130:100:050
10 кВ 100:000:100
6 кВ 200:150:100
до 1 кВ 190:190:190
Генераторное напряжение 230:070:230
Обесточено 255:255:255
Заземлено, ремонт 205:255:155

Разница палитр, как не трудно заметить, не драматична и не препятствует использованию ни одной из них, но предагаемый стандартом ФСК вариант, подразумевает работу в программном комплексе с черным фоном, из-за чего обесточенные участки предлагается показывать белым цветом. Таким образом, ориентация на цветовую схему стандарта СО ЕЭС является более удобной для рядовых расчётов. Категорически соблюдать требования к классам напряжения необходимо только при сотрудничестве непосредственно с соответствующими организациями.

Источник

Какой уровень напряжения указать в заявке на подключение к электросетям?

Я взял заявку для технологического присоединения энергопринимающих устройств….. Не могу выбрать уровень напряжения. В заявке указано 0.23: 0,38: 6: 10: 20 кВ, Что это такое и как выбрать необходимое?

Ответы и комментарии

Александр Иванов

Альберт, никого не слушайте, слушайте меня.;) Если у вас дома нет и не планируется трехфазных приборов, типа мощной сплит-системы, скважинного насоса и вы не собираетесь устанавливать гриль для кур, смело просите 0,22 кВ. Для быта гораздо предпочтительнее 220В, чем 380В по целому ряду объективных и субъективных причин. Одна из них — возможное появление в розетке 380В, вторая — автоматический выключатель в ТУ укажут 25 или 32А…..это значит, что при перегрузке на одной фазе более 5-6 кВт, будет отключаться весь дом, т.к. автоматический выключатель состоит из трех фазных автоматов, соединенных механической связью….. Могу привести еще несколько обоснований в пользу 220В но, думаю, этих достаточно человеку, не знающему, как выбрать нужное при таком шикарном выборе…..

добавить комментарий · Был ли этот ответ полезен вам? Да / Нет

Александр, смею напомнить, что еще есть такие электроприемники, как бани-сауны, отопительные котлы и проч. нагревательные приборы, которые кроме кур еще греют, для них тоже может потребоваться 0,38 кВ. А еще есть такие сетевые организации, которые активно принуждают потребителей подключать 0,38 кВ при мощности больше 5 кВт, дабы выравнивать нагрузку по фазам в своих сетях.

Господин Альберт не указал изначально, для каких целей ему необходимо электричество, поэтому я предположил, что на жилой дом, а не коттедж бизнес-класса. Ну и, мне кажется фразой» Если у вас дома нет и не планируется трехфазных приборов» я объяснил господину Альберту, из каких соображений надо исходить при выборе напряжения.
Об активно принуждающих СО. Да плевать, как им удобно. Класс напряжения выбирает заявитель. Во всяком случае так написано в Правилах ТП

Источник