Классы (уровни) напряжения электрических сетей потребителей.

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.

Как примерить два нормативных документа?

Несмотря на описанные выше несоответствия, оба стандарта допускают возможное отклонение характеристик от номинальной величины на 10% как в большую, так и в меньшую сторону. Однако заметьте, что норма в 220 В будет допускать отклонение напряжения в пределах от 198 В до 242 В. В то же время, новый номинал в 230 В будет иметь разброс от 207 В до 253 В между возможным минимумом и максимумом в розетке.

Чтобы выровнять несоответствие между разными стандартами ГОСТ 29322-2014 предусматривает такие варианты напряжения для сетей 230 В в таблице А.1:

• номинальное – 230 В:
• наибольшее используемое для питания – 253 В;
• наименьшее для питания – 207 В;
• наименьшее используемое – 198 В.

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 — потери мощности в передаче, МВА; , — мощности в конце передачи, МВт и МВар; — модуль напряжения в конце передачи, кВ; , — 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:

где — напряжения по концам передачи, кВ; — реактивное сопротивление передачи, Ом; — 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 % , на 10 % и на 5 % . 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.

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.

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.

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 32144-2013, 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.

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] .

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.

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»

Класс напряжения

Класс напряжения

— это значение напряжения, которое используется в электросетях для передачи электроэнергии к потребителям. В зависимости от классификации электрических сетей изменяется и класс напряжения.

Для повышения эффективности распределения электроэнергии и снижения потерь при передаче, воздушные и кабельные линии электропередачи разбивают на участки с разными классами напряжения. В зависимости от классификации электрических сетей изменяется и класс напряжения. При модернизации электрических сетей, энергетические компании стараются повысить класс напряжения, чтобы уменьшить расходы и потери при транспортировке электроэнергии к потребителю.

Понятия «фактический уровень напряжения» и «фактическое напряжение» — это разные понятия

Для определения величины тарифа на передачу электроэнергии важно установить на каком «фактическом уровне напряжения» подключён потребитель электроэнергии. Не на каком « фактическом напряжении», а на каком « фактическом УРОВНЕ напряжения». Это не одно и тоже.

Эти понятия становятся, практически тождественными при ситуации, когда граница балансовой принадлежности потребителя находится НЕ на ИСТОЧНИКЕ ПИТАНИЯ.

В этом случае за « напряжение», относящееся к соответствующему « уровню напряжения», принимают « фактическое напряжение» ЭПУ потребителя в точке подключения к объектам электросетевого хозяйства ТСО.

То есть «фактическое напряжение» ЭПУ совпадает с «напряжением», которое относится к тому или иному «уровню напряжению». « Фактическое напряжение» ЭПУ потребителя в точке подключения к объектам электросетевого хозяйства ТСО ПРЕДОПРЕДЕЛЯЕТ «фактический УРОВЕНЬ напряжения», используемый для выбора величины тарифа на передачу электроэнергии.

Например, если у вас «фактическое напряжение» ЭПУ в точке подключения к объектам электросетевого хозяйства ТСО составляет 6кВ, и эта точка подключения находится НЕ на источнике питания, то напряжение, относящееся к соответствующему « уровню напряжения», будет тоже 6 кВ. Поэтому, «уровень напряжения» будет «средним вторым» (СН2), так как напряжение ЭПУ полностью совпадает с напряжением, относящимся ко второму «уровню напряжения» (СН2). Отсюда, ваш «фактический уровень напряжения», на котором подключены ваши ЭПУ к объектам электросетевого хозяйства ТСО, будет полностью определяться указанным выше совпадением «напряжений»: напряжения ЭПУ и напряжения, относящегося к соответствующему « уровню напряжения».

Далее, исходя из «фактического уровня напряжения», по тарифному меню ТСО, определяем величину тарифа на передачу электроэнергии, соответствующую уровню напряжения — среднее второе напряжение (СН2).

Совсем иная ситуация, когда граница балансовой принадлежности потребителя находится на ИСТОЧНИКЕ ПИТАНИЯ.

Электрические сети классифицируются

• Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
• Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Класс напряжения» в других словарях:

класс напряжения — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN voltage class … Справочник технического переводчика

класс напряжения — įtampos klasė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. voltage class vok. Reihenspannung, f; Spannungsklasse, f rus. класс напряжения, m pranc. classe de tension, f … Automatikos terminų žodynas

класс напряжения электрооборудования — Номинальное междуфазное напряжение электрической сети, для работы в которой предназначено электрооборудование. Примечания: 1. Класс напряжения обмотки трансформатора (реактора) по ГОСТ 16110. 2. Класс напряжения трансформатора по ГОСТ 16110. 3.… … Справочник технического переводчика

Класс напряжения электрооборудования — номинальное междуфазное напряжение электрической сети, для работы в которой предназначено электрооборудование. Источник: ГОСТ 1516.3 96. Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности… … Официальная терминология

класс напряжения разрядника — Номинальное напряжение сети, в которой устанавливается разрядник (этот параметр является дополняющим, однозначно связанным с номинальным напряжением разрядника, указанным в табл. 2—4) [ГОСТ 16357 83] Тематики высоковольтный аппарат,… … Справочник технического переводчика

Класс напряжения электрооборудования — 3.1 Класс напряжения электрооборудования по ГОСТ 1516.1. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Класс напряжения электрооборудования — – номинальное напряжение электрической системы, для работы в которой предназначено данное электрооборудование. ПУЭ, п. 1.8.12 … Коммерческая электроэнергетика. Словарь-справочник

класс — 3.7 класс : Совокупность подобных предметов, построенная в соответствии с определенными правилами. Источник: ГОСТ Р 51079 2006: Технические средства реабилитации людей с ограничениями жизнедеятельности. Классификация … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

класс точности — класс точности: совокупность значений технологических допусков. Каждый класс точности содержит ряд допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных значений данного геометрического параметра; Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Класс точности — основная метрологическая характеристика прибора, определяющая допустимые значения основных и дополнительных погрешностей, влияющих на точность измерения. Погрешность может нормироваться, в частности, по отношению к: результату измерения (по… … Википедия

Источник

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:

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:

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