Меню

Номинальные напряжения городских сетей

Всё об энергетике

Электрические сети. Номинальные напряжения. Допустимые отклонения

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

№ п/п U, В № п/п U, В
1 0,6 14 1140
2 1,2 15 3000
3 2,4 16 6000
4 6 17 10000
5 9 18 20000
6 12 19 35000
7 27 20 110000
8 40 21 220000
9 60 22 330000
10 110 23 500000
11 220 24 750000
12 380 25 1150000
13 660
Таблица 2 — Вспомогательный ряд напряжений переменного тока потребителей электрической энергии

№ п/п U, В
1 1,5
2 5
3 15
4 24
5 36
6 80
7 2000
8 3500
9 15000
10 25000
11 150000
Таблица 3 — Вспомогательный ряд напряжений постоянного тока потребителей электрической энергии

№ п/п U, В № п/п U, В № п/п U, В № п/п U, В
1 0,25 11 24 21 300 31 5000
2 0,4 12 30 22 400 32 8000
3 4,5 13 36 23 440 33 12000
4 1,5 14 48 24 600 34 25000
5 2 15 54 25 800 35 30000
6 3 16 80 26 1000 36 40000
7 4 17 100 27 1500 37 50000
8 5 18 150 28 2000 38 60000
9 15 19 200 29 2500 39 100000
10 20 20 250 30 4000 40 150000

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

№ п/п U, В № п/п U, В
1 6 15 10500
2 12 16 13800
3 28,5 17 15750
4 42 18 18000
5 62 19 20000
6 115 20 24000
7 120 21 27000
8 208 22 38500
9 230 23 121000
10 400 24 242000
11 690 25 347000
12 1200 26 525000
13 3150 27 787000
14 6300 28 1200000
Таблица 5 — Ряд напряжений постоянного тока источников и преобразователей электрической энергии

№ п/п U, В № п/п U, В
1 4,5 8 230
2 6 9 460
3 12 10 600
4 28,5 11 1200
5 48 12 3300
6 62 13 6600
7 115

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

Род и вид тока Номинальное напряжение, В
источников и преобразователей систем электроснабжения, сетей и приёмников
Постоянный 6; 12; 28,5; 48; 62; 115; 230; 460 6; 12; 27; 48; 60; 110; 220(230); 440
Переменный:
однофазный 6; 12; 28,5; 42; 62; 115; 230 6; 12; 27; 40; 60; 110; 220(230)
трёхфазный 42; 62; 230; 400; 690 40; 60; 220(230); 380(400); 660(690); (1000)

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

Сети и приёмники, кВ Генераторы и синхронные компенсаторы, кВ Трансформаторы и автотрансформаторы без РПН, кВ Трансформаторы и автотрансформаторы с РПН, кВ Наибольшее рабочее напряжение электрооборудования, кВ
Первичные обмотки Вторичные обмотки Первичные обмотки Вторичные обмотки
(6) (6,3) (6) и (6,3)* (6,3) и (6,6) (6) и (6,3)* (6,3) и (6,6) (7,2)
10 10,5 10 и 10,5* 10,5 и 11,0 10,0 и 10,5* 10,5 и 11,0 12,0
20,0 21,0 20,0 22,0 20,0 и 21,0* 22,0 24,0
35 35 38,5 35 и 36,75 38,5 40,5
110 121 110 и 115 115 и 121 126
(150)* (165) (158) (158) (172)
220 242 220 и 230 230 и 242 252
330 330 347 330 330 363
500 500 525 500 525
750 750 787 750 787
1150 1150 1200

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.

Читайте также:  Справочники по трансформаторам напряжения

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

Вид электрифицированного транспорта Напряжение, В
на шинах тяговой подстанции на токоприемнике электрифицированного транспорта
Железные дороги
Магистральные:
переменного тока
(27500) 25000
постоянного тока (3300) 3000
Промышленные:
подъездные и карьерные пути переменного тока
(27500) 25000
подъездные, карьерные и внутризаводские пути постоянного тока (3300)
(1650)
(600)
3000
1500
600 (550)
Городской электрифицированный транспорт
метрополитен (825) 750
трамвай, троллейбус (600) 600 (550)

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

Системы Номинальная частота, Гц Напряжение, В
Номинальное напряжение источников и приёмников электроэнергии Наибольшее напряжение источников и приёмников электроэнергии Наименьшее напряжение источников электроэнергии Наименьшее напряжение приёмников электроэнергии
Трехфазные трех-, четырехпроводные системы 50 230 253 207 198
230/400 253/440 207/360 198/344
400/690 440/759 360/621 344/593
1000 1100 900 860
60 120/208 132/229 108/187 103/179
240 264 216 206
230/400 253/440 207/360 198/344
277/480 305/528 249/432 238/413
480 528 432 413
347/600 382/660 312/540 298/516
600 660 540 516
Однофазные трехпроводные системы 60 120/240 132/264 108/216 103/206

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

Таблица 10 — Наибольшее и наименьшее напряжение тяговых систем

Вид системы Частота, Гц Напряжение, В
Номинальное Наибольшее Наименьшее
Системы постоянного тока 600* 720* 400*
750 900 (975) 500 (550)
1500 1800 (1950) 1000 (1100)
3000 3600 (3850) 2000 (2200)
Однофазные системы переменного тока 50 или 60 6250* 6900* 4750*
16 2/3 15000 17250 12000
50 или 60 25000 27500 (29000) 19000

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.

Источник

Номинальные напряжения распределительных сетей

Номинальные напряжения распределительных сетейСогласно ГОСТ 21128-83, номинальные линейные напряжения трехфазной сети переменного тока до 1000 В составляют 40, 220, 380 и 660 В. Соответственно фазные напряжения равны 23, 127, 220 и 380 В. Линейные напряжения сети выше 1000 В в соответствии с ГОСТ 721-77 равны 3, 6, 10 и 20 кВ.

Номинальные напряжения первичных обмоток трансформаторов равны номинальным напряжениям сети или номинальным напряжениям генераторов, к шинам которых они подключаются. Номинальные напряжения вторичных обмоток трансформаторов ТП на 5% выше номинального напряжения сети.

Выбор номинального напряжения систем электроснабжения основывается на технико-экономическом сравнении вариантов схем электроснабжения, при составлении которых стремятся максимально сокращать число трансформаций энергии.

распределительная сеть 10 кВ

Распределительные сети напряжением до 1000 В в настоящее время выполняются, как правило, трехфазными с глухим заземлением нейтрали напряжением 380/220 В.

Напряжение 660 В применяется в промышленных сетях при протяженных и разветвленных линиях (угольная, нефтяная и химическая промышленность), наличии электродвигателей приемников на данное напряжение, при необходимости снижения токов короткого замыкания на стороне вторичного напряжения мощных подстанций (1000 кВА и более).

Читайте также:  Увеличение напряжения инверторы схема

Напряжение 6 кВ применяется в основном в городских и промышленных сетях. Использование его в промышленных сетях обусловлено наличием на предприятии электроприемников или электростанций с генераторным напряжением 6 кВ. Применение напряжения 6 кВ в городских сетях (до 60% всех сетей) сложилось исторически в связи с тем, что распределительные линии подключались к шинам соответствующего генераторного напряжения городских электростанций.

В настоящее время существующие городские сети напряжением 6 кВ при реконструкции переводят на 10 кВ, а новые проектируются исключительно на 10 кВ. Номинальное напряжение 10 кВ широко применяется в городских, сельских и промышленных сетях (для внутризаводского распределения энергии).

Трансформаторная подстанция 10/0,4 кВ

Напряжение 20 кВ находит применение преимущественно в сельских электрических сетях, а в промышленных сетях — для электроснабжения отдельных удаленных объектов (карьеров, рудников и т. п.).

Источник



Номинальные напряжения городских сетей

Каким быть номинальному напряжению в распределительных сетях ?

Давид Файбисович, инженер ОАО «Институт «Энергосетьпроект»
В России насчитывается около 3000 городов (включая поселки городского типа), в которых проживает порядка 110 млн человек. Общая протяженность сетей 0,4—(6)10 кВ, обеспечивающих электроснабжение коммунально-бытовых потребителей городов, ориентировочно составляет 900 тыс. км. При этом существует около 300 тыс. шт. трансформаторных подстанций 6–10/0,4 кВ с установленной мощностью трансформаторов порядка 90 ГВА. В настоящее время с помощью городских сетей распределяется около половины вырабатываемой в стране электроэнергии. К сожалению, точные статистические данные по распределительным сетям городов в целом по стране не собираются, что во многом объясняется отсутствием координирующего центра.

Необходимо ли повышенное напряжение?
Важным направлением энергетического бизнеса является совершенствование передающих и распределительных систем электроснабжения. Это имеет прямое отношение к использованию повышенных номинальных напряжений в электрической сети.
Преимущества применения повышенных напряжений при передаче и распределении электроэнергии вытекают из основных законов электротехники. Эти преимущества были прежде всего реализованы при развитии электрических сетей, обеспечивающих передачу электроэнергии от электростанций до узлов нагрузки. В течение 75 лет XX века номинальные напряжения передающих электрических систем возросли в десятки раз. Так, если в начале века для большинства промышленно развитых стран высшее номинальное напряжение передающих систем составляло 30–35 кВ, то в середине 80-х годов были введены в работу первые линии электропередачи напряжением 1150 кВ.
В Европе существует два основных подхода к системам напряжений: английский (0,4/11/33/66/132/275/400 кВ) и немецкий (0,4/10/35/110/220/400 кВ). Передача электроэнергии от подстанций или электростанций до абонентов осуществляется распределительными компаниями – низшим звеном в организационной структуре электросетевого хозяйства. В системах электроснабжения по принятой рубрикации используемых номинальных напряжений распределительные городские сети относятся к сетям средних напряжений (СН). И процесс роста номинальных напряжений в сетях СН в XX веке выглядит существенно скромнее, чем в высоковольтных сетях – от 2–4 кВ в первые десятилетия до 6–10–20 кВ в 50-е годы и по настоящее время.
Развитие зарубежных сетей СН, как и отечественных, по сравнению с сетями более высоких напряжений характеризуется рядом общих особенностей. Так:
постоянный рост спроса на электроэнергию определяет необходимость увеличения пропускной способности существующей сети. Одним из решений этого вопроса могло бы стать повышение номинального напряжения сети СН. Однако мировая практика развития сетей СН в крупных городах показывает, что предпочтительнее с экономической точки зрения создание новых центров питания и прокладка новых линий;
развитие существующей сети СН носит, как правило, локальный характер, затрагивая весьма ограниченный участок сети. Развитие отдельных участков сети СН (проектирование, финансирование) нередко осуществляется разными владельцами, стремящимися минимизировать инвестиции в развитие сети. Введение более высокого напряжения потребует больших капиталовложений;
существует устойчивое стремление эксплуатационного персонала к использованию единого напряжения в крупных городах. Более высокое напряжение на отдельном участке сети создает сложности для персонала, поскольку в этом случае приходится эксплуатировать сети нескольких номинальных напряжений.

Номинальные напряжения разных стран
Приведу краткие сведения по использованию отдельных номинальных напряжений в системе СН электрической сети крупнейших городов ряда стран. При этом необходимо иметь в виду, что в 50–60-е годы в крупнейших городах мира была проведена стандартизация используемых номинальных напряжений.
Великобритания. В системе СН электрической сети Лондона исторически получили развитие сети 6,6 и 11 кВ. Принятые решения по выбору оптимальной структуры номинальных напряжений были направлены на исключение промежуточных напряжений на всех ступенях передачи и распределения электроэнергии. В новых районах города напряжение 6,6 кВ не применяется, и оно сохранилось только в центральной части Лондона.

В целом по стране на долю сетей 11 кВ приходится около 78% общей протяженности линий СН.
Германия. В сетях Берлина, Мюнхена, Дюссельдорфа, Кёльна и других крупных городов в течение многих десятилетий использовались несколько номинальных напряжений в диапазоне 5–25 кВ. С середины 60-х годов было признано целесообразным в крупных городах страны использовать структуру напряжений 110/10/0,4 кВ с прокладкой кабельных линий 10 кВ. Существующие линии других напряжений используются до полного износа, а затем заменяются на напряжение 10 кВ.
Франция. В центральных районах Парижа с большой плотностью застройки используют подстанции глубокого ввода с вторичным напряжением 20 кВ. Управление электрическими сетями Парижа отмечает, что отсутствие твердого плана застройки жилых районов, а также очередности освоения и характера предприятий, размещаемых в промышленных зонах, создает трудности при развитии распределительной сети 20 кВ.
Нидерланды. В распределительной сети СН крупных городов используется напряжение 10 кВ. Низкие темпы роста нагрузок и одновременно постоянно повышающаяся стоимость электроэнергии определяют стратегию развития сети, направленную на рост протяженности линий 10 кВ и увеличение количества трансформаторов, присоединенных к одной линии. Высказано опасение, что это может несколько снизить надежность электроснабжения.
США. В сетях СН крупнейших городов страны широко используются сети напряжением 4,6–13,8 кВ или, по принятой в США рубрикации номинальных напряжений, 5–15 кВ. Вводы сетей напряжением 15 кВ носят превалирующий характер и в целом по стране составляют около 80% общих объемов строительства сетей СН.
Характерной особенностью развития сетей городов США в последние десятилетия является отказ от использования сетей низкого напряжения. Для домов повышенной этажности (высотных зданий) сети СН прокладываются внутри зданий. Ярким примером такого решения может служить электроснабжение крупнейшего в мире здания (106 этажей, 442 м), расположенного в деловом районе Чикаго. Питание электрической нагрузки выполнено от ПС 138/12,5 кВ 200 МВА, расположенной в подвальных этажах. Разводка линий по этажам выполнена кабелем 12,5 мм2. Кроме того, начиная с 70-х годов, в распределительных сетях США часто используются кабельные линии взамен ВЛ в жилых районах городов преимущественно с одно– и двухэтажной застройкой. Такие системы электроснабжения получили название Underground residential distribution (URD). Система URD предусматривает, как правило, установку отдельного ТП у каждого абонента. В питающей сети исполь-зуются кабели с номинальным напряжением 3–25 кВ.

Читайте также:  Чем грозит повышение напряжения

Система напряжений СССР и России
Исторически в сетях СН Советского Союза получили распространение напряжения 6 и 10 кВ. Внедрение напряжения 10 кВ в электрических сетях ряда городов (например, в Москве) было осуществлено еще в 30-х годах прошлого века. Основным преимуществом кабелей 10 кВ над кабелями 6 кВ является более высокая пропускная способность при практически одинаковой конструкции.
Однако в большинстве крупных городов получили развитие сети 6 кВ. Их широкое распространение определялось тем, что это напряжение использовалось в системах электроснабжения промышленных предприятий, от подстанций которых, как правило, питались потребители городской сети. Использование напряжения 6 кВ на промпредприятиях определялось отсутствием электродвигателей 10 кВ во всем диапазоне мощностей, а также относительно небольшими размерами территории промпредприятий, что позволяло даже при значительных электронагрузках обеспечить приемлемую систему электроснабжения на напряжении 6 кВ.
Нетрадиционное для СССР напряжение 20 кВ существовало в Латвии. Однако в 70–80-х годах прошлого столетия в этой республике активно начали развивать напряжение 10 кВ. Это было связано с тем, что кабели более высокого напряжения были очень тяжелыми, дорогими, имели много технических ограничений при прокладке. Сегодня напряжение 15 кВ на территории России сохранилось в Калининграде. Однако оно не развивается, а постепенно вытесняется напряжением 10 кВ.
В конце 50-х годов в ПУЭ был внесен пункт о необходимости исполнения сетей СН на номинальном напряжении 10 кВ и сокращении зоны действия сетей напряжением 6 кВ. Указанное требование было повторено во всех последующих нормативных документах. Однако, несмотря на более высокие темпы развития сети 10 кВ, около 48% протяженности отечественной городской электросети, по состоянию на начало 2003 года, эксплуатировалось на напряжении 6 кВ. Объясняется это необходимостью финансовых затрат при переходе на напряжение 10 кВ.
Таким образом, поставленная задача перевода существующей сети 6 кВ на 10 кВ растянулась на многие десятилетия, а ее завершение, к сожалению, переносится на XXI век. Поэтому задача расширения зоны сети 10 кВ в городских электрических сетях по-прежнему является актуальной. Институтом ВНИИЭ разработаны специальные рекомендации по переводу сетей 6 кВ на напряжение 10 кВ.
20 кВ не повысят надежность электроснабжения
Использование вместо номинального напряжения 10 кВ повышенного напряжения 20 кВ, что происходит при новом строительстве в Москве (деловой центр «Москва-Сити», жилые застройки на Ходынском поле), вряд ли может быть полезно в России. Такое решение (а к опыту столицы присматриваются многие) на руку тем, кто не спешит с внедрением напряжения 10 кВ и переводом существующей сети 6 кВ на 10 кВ. Оно обеспечивает некоторым руководителям аргументацию: мы перейдем сразу с 6 кВ на 20 кВ. Однако такой переход существенно ухудшит экономические показатели всей сети, поскольку неминуемо потребует установки стыковых трансформаторов 20/6(10) кВ. Поэтому «Инструкция по проектированию городских электрических сетей» предписывает обязательное проведение технико-экономических обоснований при применении напряжения 15–20 кВ.
Отказ от применения сетей 10 кВ и переход на напряжение 20 кВ никак не повышает надежность электроснабжения, что является важнейшим элементом взаимоотношений энергокомпаний и потребителей. Поэтому в первую очередь необходимо думать о реконструкции и развитии сетей существующих напряжений, а не о внедрении новых классов напряжений. Применение повышенного напряжения в сетях СН может быть оправдано только при очень больших нагрузках. Однако в России ситуация иная. Так, если в 1991 году выработка электроэнергии, и соответственно ее потребление, составила 1082 млрд кВт, то в 2002 году – только 875 млрд. Что же касается, например, опыта «Москва-Сити», то в данный момент никаких особых нагрузок там нет, и неизвестно, появятся ли они. Поэтому имеет ли смысл вкладывать довольно большие деньги в развитие напряжения 20 кВ, если даже не просчитаны предполагаемые нагрузки?

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Источник