Меню

Какие отклонения напряжения допускаются

Допустимые отклонения напряжения в электрических сетях

Отклонением напряжения в электрической сети называется отличие текущего фактического его значения в установившемся рабочем состоянии от номинального для данной сети значения. Причина отклонения напряжения в какой-нибудь точке электросети кроется в изменении нагрузки на сеть в зависимости от графиков различных нагрузок.

Отклонение напряжения влияет на работу оборудования. Так, в технологических процессах снижение питающего напряжения ведет к увеличению продолжительности этих процессов, и в итоге растет себестоимость производства. А повышение напряжения сокращает жизнь оборудованию, ибо оборудование начинает работать с перегрузкой, что повышает вероятность аварий. Если напряжение отклонится от нормы значительно, то технологический процесс вообще может быть сорван.

На примере с системами освещения можно указать на тот факт, что с увеличением напряжения всего на 10%, время работы ламп накаливания уменьшается вчетверо, то есть лампа перегорает значительно раньше! А при снижении питающего напряжения на 10%, у лампы накаливания снизится на 40% световой поток, при этом у люминесцентных падение светового потока составит 15%. Если напряжение окажется 90% от номинала при включении люминесцентной лампы, то она замерцает, а при 80% — не запустится вовсе.

Асинхронные двигатели — весьма чувствительные к напряжению питания устройства. Так, если напряжение на обмотке статора упадет на 15%, то вращающий момент на валу снизится на четверть, и двигатель скорее всего остановится или, если речь идет о пуске, — асинхронный двигатель вовсе не запустится. При пониженном напряжении питания ток потребления возрастет, обмотки статора сильнее разогреются, и срок нормальной службы двигателя сильно сократится.

Если двигатель будет длительно работать при напряжении питания в 90% от номинала, то срок его службы уменьшится вдвое. Если же напряжение питания превысит номинал на 1%, то реактивная составляющая мощности, потребляемой двигателем, возрастет приблизительно на 5%, и общая эффективность работы такого мотора снизится.

В среднем электрические сети регулярно питают следующие нагрузки: 60% энергии приходится на асинхронные электродвигатели, 30% — на освещение и др, 10% — на специфические нагрузки, например на московское метро приходится 11%. По этой причине ГОСТ Р 54149-2010 регламентирует предельно допустимое значение установившегося отклонения на зажимах электроприемников как ± 10 % от номинала сети. При этом нормальным отклонением считается ± 5 %.

Есть два пути удовлетворения этих требований. Первый — снизить потери, второй — регулировать напряжение.

Пути снижения потерь

Оптимизация R – выбор сечения проводников ЛЭП в соответствии с регламентом по условиям минимально возможных потерь.

Оптимизация X – применение продольной компенсации реактивных сопротивлений линий, что сопряжено с опасностью повышенных токов КЗ, когда X→0.

Читайте также:  Преобразователь напряжения 24 12в 30а вымпел пн 30 5019

Путь компенсации Q – применение установок КРМ с целью снижения реактивной составляющей при передаче по электросетям, при помощи непосредственно конденсаторных установок или с помощью работающих в перевозбуждении синхронных электродвигателей. Компенсируя реактивную мощность, помимо снижения потерь, получится добиться энергосбережения, поскольку в сетях снизятся общие электрические потери.

Допустимые отклонения напряжения в электрических сетях

Пути регулирования напряжения

При помощи трансформаторов в центре питания регулируют напряжение Uцп. Специальные трансформаторы оборудованы автоматическими устройствами подстройки коэффициента трансформации соответственно текущей величине нагрузки. Регулирование возможно прямо под нагрузкой. 10% силовых трансформаторов оснащены такими устройствами. Диапазон регулирования составляет ± 16 %, при этом шаг регулирования составляет 1,78 %.

Так же регулировку напряжения могут реализовывать и трансформаторы промежуточных подстанций Uтп, обмотки разного коэффициента трансформации которых оснащены переключаемыми отпайками на них. Диапазон регулирования составляет ± 5 %, с шагом регулирования в 2,5 %. Переключение здесь производится без возбуждения, — с отсоединением от сети.

За постоянное удержание напряжения в регламентированных гостом (ГОСТ Р 54149-2010) пределах отвечает энергоснабжающая организация.

На самом деле, R и X можно выбрать еще на этапе проектирования электрической сети, и дальнейшее оперативное изменение этих параметров невозможно. Q и Uтп можно регулировать во время сезонных изменений нагрузок на сеть, но управлять режимами работы установок компенсации реактивной мощности необходимо централизованно, в соответствии с текущим режимом работы сети целиком, то есть это должна делать энергоснабжающая организация.

Что касается регулировки напряжения Uцп — непосредственно из центра питания, то это наиболее удобный для энергоснабжающей организации способ, позволяющий оперативно подстраивать напряжение точно по графику нагрузки сетей.

В договоре электроснабжения указываются пределы варьирования напряжения в месте присоединения потребителя; при расчете этих пределов необходимо опираться на падения напряжения между данной точкой и электроприемником. Как упоминалось выше, ГОСТ Р 54149-2010 регламентирует допустимые значения отклонений в установившемся режиме на зажимах электроприемника.

Источник



Допустимые отклонения напряжений в электрических сетях

Из-за наличия сопротивления проводов при передаче электрической энергии напряжение не остается одинаковым, а уменьшается при отдалении приемника от источника электрической энергии. Изменение напряжения напрямую зависит от величины тока линии, поэтому величина абсолютного напряжения электроприемников будет зависеть от нагрузки последних.

Ниже показан график изменения напряжения вдоль линии при равномерном распределении нагрузки:

Из данного рисунка видно, что максимальное значение будет на выходе трансформатора U 1 = 231 В, точка а.

По мере удаления от источника величина напряжения будет снижаться, и в конце линии (точке в) станет равным U 2 = 209 В. Из всех подключенных к данной линии электроприемников номинальное значение будет только у электроприемников подключенных к точке б. Остальные же потребители будут получать электроэнергию либо повышенным напряжением (до точки б), либо пониженным (после точки б).

Читайте также:  При уменьшении частоты переменного напряжения ток через катушку индуктивности

Алгебраическая разность между напряжением на зажимах электроприемника U и его номинальным напряжением U н называется отклонением напряжения и выражается формулой:

Таким образом, отклонение может быть как положительным, так и отрицательным.

Для удобства представления отклонение часто выражают в процентом соотношении:

Каждый потребитель электрической энергии рассчитывается на вполне определенное номинальное напряжение, при котором обеспечивается его нормальная работа.

Отклонение напряжения ухудшает работу электроприемников. Например, световой поток обычной лампы накаливания при V = -10% ухудшается примерно на 30%, а при V = +10% срок службы лампы сокращается примерно на 60%.

Данные отклонения влияют и на работу электрических машин.

Из теории электрических машин известно, что момент асинхронного трехфазного электродвигателя пропорционален квадрату напряжения на его зажимах. При значительных снижениях напряжения момента электродвигателя может не хватить для запуска, а при его работе он может и вовсе остановится, чем перейдет в режим короткого замыкания.

В случае если напряжение на зажимах электродвигателя выше номинального, то увеличится его намагничивающий ток, что приведет к уменьшению коэффициента мощности cos φ и увеличению потребляемой реактивной мощности. Кроме того, возрастут потери на нагрев электродвигателя, что не есть хорошо. Поэтому ПУЭ регламентирует допустимые отклонения в сетях с учетом их влияния на работу потребителей электрической энергии различного назначения.

Некоторые значения допустимых отклонений приведены ниже:

Для того, чтобы обеспечить на электроприемниках напряжение близкое к номинальному, источники питания (генераторы, трансформаторы) изготавливаются с номинальными значениями выходных напряжений выше на 5%, чем у потребителей.

В таком случае максимально допустимая потеря напряжения жилой застройки от источника электроэнергии к потребителю составит:

А для общественных и производственных зданий:

В эти величины входят также и внутренние потери на обмотках трансформаторов и генераторов.

Величина напряжения на шинах трансформаторной подстанции со стороны потребителей (сторона низшего напряжения НН) напрямую зависит от величины напряжения на стороне высшего напряжения ВН, степени загрузки трансформатора и коэффициента мощности потребителей. При выполнении расчетов электрических сетей НН обычно считают, что напряжение на первичной обмотке трансформатора равно его номинальному значению.

Источник

Допустимые нормы отклонения напряжения по ГОСТ

В данной статье речь пойдет о допустимых нормах отклонения напряжения на зажимах электроприемников, согласно ГОСТов, НТП, РД, СП и различных справочников по электроснабжению.

В настоящее время допустимые отклонения напряжения регламентируются следующими нормативными документами:

  • ГОСТ 32144 — 2013 (взамен ГОСТ Р 54149—2010) соответствует европейскому стандарту EN 50160:2010 и принят в таких странах как: Армения, Беларусь, Кыргызстан, Российская Федерация, Таджикистан и Узбекистан.
  • ДСТУ ЕN 50160:2014 (взамен ГОСТ 13109-87) он разработан на основании европейского стандарта EN 50160:2010 и принят в Украине.
  • НТП 99 (взамен СН 357-77) – Нормы технологического проектирования. Проектирование силовых электроустановок промышленных предприятий.
  • РД 34.20.185-94 — Инструкция по проектированию городских электрических сетей.
  • СП 31-110-2003 — Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий.
Читайте также:  Витковая коррекция трансформатора напряжения

Согласно ГОСТ 32144 — 2013 пункт 4.2.2 предельно допустимое значение установившегося отклонения на зажимах электроприемников должно быть в пределах ± 10 % от номинала сети.

ГОСТ 32144 — 2013 пункт 4.2.2

Соответственно номинальное напряжение будет находится в пределах:

  • для сети 220 В – от 198 до 242 В;
  • для сети 380 В – от 342 до 418 В;

Диапазон допустимых отклонений напряжения в сети 220 В

Обращаю Ваше внимание, что для нормальной работы электроприемников нормально допустимым показателем отклонения напряжения является ±5%. В ГОСТ 32144 — 2013 об этом ничего не сказано, в отличие от ГОСТ 13109-87 (заменен) таблица 1.

ГОСТ 13109-87 (заменен) таблица 1

Также в действующих нормативных документах приведены следующие формулировки:

РД 34.20.185-94 пункт 5.2.2:

РД 34.20.185-94 пункт 5.2.2

СП 31-110-2003 пункт 7.23:

СП 31-110-2003 пункт 7.23

В справочнике по проектированию электрических сетей и электрооборудования. Ю.Г.Барыбина. 1991г в таблице 2.58, страница 170, приведены допустимые отклонения напряжения на зажимах электроприемников. Данная таблица в полном объеме соответствует таблице, приведенной в нормативном документе СН 357-77 – заменен.

Таблица 2.58 - Допустимые отклонения напряжения на зажимах электроприемников

Сравнение ДСТУ ЕN 50160:2014 и ГОСТ 13109-87

На основе проведенного анализа данных нормативных документов предложены сравнительные таблицы со сроками и нормами основных нормативных документов по качеству электрической энергии, которые могут быть полезными для практического использования этих документов. Выявленные недостатки новых нормативных документов, которые необходимо устранить в их следующих переизданиях.

Таблица 1 - Сравнение ДСТУ ЕN 50160:2014 и ГОСТ 13109-87

Таблица 2 - Сравнение ДСТУ ЕN 50160:2014 и ГОСТ 13109-87

Более подробно о сравнении ДСТУ ЕN 50160:2014 и ГОСТ 13109-87, можно ознакомится в таких материалах как:

  • УДК 621.314 – Порівняльний аналіз основних нормативних документів щодо якості електричної енергії. Трунова І. М., к.т.н., Лебедєва Я. А, д.т.н. В данной статье предлагаются таблицы с терминами и нормами основных нормативных документов по качеству электрической энергии. Выявлены недостатки новых нормативных документов, которые необходимо устранить в их последующем переиздании.
  • УДК 621.312 – Деякі питання щодо застосування ДСТУ ЕN 50160:2014. Трунова І. М., к.т.н., Лебедєва Я. А, д.т.н. В данной статье исследуются противоречия действующих стандартов характеристик напряжения и предлагаются рекомендации по применению ДСТУ EN 50160:2014 в условиях действующего ГОСТ 13109-97.

Все нормативные документы (ГОСТ, НТП, РД, СП, инструкции по проектированию), справочники по электроснабжению и научные статье, которые приводились в данной статье, вы сможете найти в архиве.

Источник