Номинальное напряжение: определение термина и виды междуфазных параметров сети и трансформаторов

Обновлено: 02.05.2024

Дата введения 2015-10-01

Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский институт сертификации" (ОАО "ВНИИС")

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 сентября 2014 г. N 70-П)

За принятие стандарта проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 ноября 2014 г. N 1745-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 29322-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 октября 2015 г.

5 Настоящий стандарт модифицирован по отношению к международному стандарту IEC 60038:2009* IEC standard voltages (Напряжения стандартные). При этом дополнительные и измененные положения, учитывающие потребности национальной экономики указанных выше государств, выделены в тексте курсивом, а также вертикальной линией, расположенной на полях этого текста.

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Международный стандарт разработан Международной электротехнической комиссией (IEC).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования международного стандарта в связи с особенностями построения межгосударственной системы стандартизации.

Перевод с английского языка (en).

Степень соответствия - модифицированная (MOD)

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 5, 2021

Введение

Настоящий стандарт устанавливает номинальные напряжения для электрических систем, сетей, цепей и оборудования переменного и постоянного тока, которые применяют в странах - членах Международной электротехнической комиссии.

Настоящий стандарт по построению, последовательности изложения требований, нумерации разделов и подразделов полностью соответствует стандарту IEC 60038:2009. По сравнению со стандартом IEC 60038:2009 настоящий стандарт дополнен обновленными ссылками на международные стандарты и определениями терминов, а также модифицирован в части номинальных и наибольших напряжений системы в подразделах 3.4 и 3.5 с учетом исторического развития национальных энергосистем в государствах - членах СНГ.

Наименьшее используемое напряжение в Таблице А.1 Приложения А настоящего стандарта определено для максимального падения напряжения между вводом в электроустановку пользователя и электрооборудованием, которое равно 4%. Такое максимальное падение напряжения в электрических цепях электроустановки было указано в ранее действовавшем стандарте [7]. В Таблице G.52.1 действующего в настоящее время стандарта [6] для электроустановок, подключаемых к электрическим сетям общего пользования, установлены иные значения максимального падения напряжения:

для электрических светильников - 3%;

для других электроприемников - 5%.

Требования в настоящем стандарте набраны прямым шрифтом, примечания набраны мелким прямым шрифтом. Обновленные ссылки, а также дополнительные и измененные положения выделены в тексте курсивом.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется:

- на электрические системы переменного тока номинальным напряжением более 100 В и стандартной частотой 50 Гц или 60 Гц, используемые для передачи, распределения и потребления электроэнергии, и электрооборудование, применяемое в таких системах;

- на тяговые системы переменного и постоянного тока;

- на электрооборудование переменного тока с номинальным напряжением менее 120 В и частотой (как правило, но не только) 50 или 60 Гц, электрооборудование постоянного тока с номинальным напряжением не более 1500 В. К такому оборудованию относятся батареи (из элементов или аккумуляторов), другие источники питания переменного или постоянного тока, электрическое оборудование (включая промышленное и коммуникационное) и бытовые электроприборы.

Настоящий стандарт не распространяется на напряжения, используемые для получения и передачи сигналов или при измерениях. Стандарт не распространяется на стандартные напряжения компонентов или частей, применяемых в электрических устройствах или электрооборудовании.

Настоящий стандарт устанавливает значения стандартного напряжения, которые предназначены для применения в качестве:

- предпочтительных значений для номинального напряжения электрических систем питания;

- эталонных значений для электрооборудования и проектируемых электрических систем.

1 Две главные причины привели к значениям, установленным в настоящем стандарте:

- значения номинального напряжения (или наивысшего напряжения для электрооборудования), установленные в настоящем стандарте, главным образом основаны на историческом развитии электрических систем питания во всем мире, так как эти значения оказалось наиболее распространенными и получили всемирное признание;

- диапазоны напряжений, указанные в настоящем стандарте, были признаны самыми подходящими в качестве основы для разработки и испытания электрического оборудования и систем.

2 Однако определение надлежащих значений для испытаний, условий испытаний и критериев приемки является задачей систем стандартов и стандартов на изделия.

2 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями. Для напряжений переменного тока ниже указаны действующие значения.

номинальное напряжение системы (nominal system voltage): Соответствующее приближенное значение напряжения, применяемое для обозначения или идентификации системы.

[[1] раздел 601-01, статья 21]

наибольшее напряжение системы (исключая переходные и анормальные условия) (highest voltage of a system (excluding transient or abnormal conditions)): Наибольшее значение рабочего напряжения, которое имеет место при нормальных условиях оперирования в любое время и в любой точке электрической системы.

Примечание - Приведенное определение исключает переходные напряжения, например, вследствие оперативных коммутаций, и временные колебания напряжения.

[[1] раздел 601-01, статья 23]

наименьшее напряжение системы (исключая переходные и анормальные условия) (lowest voltage of a system (excluding transient or abnormal conditions)): Наименьшее значение рабочего напряжения, которое имеет место при нормальных условиях оперирования в любое время и в любой точке электрической системы.

[[1] раздел 601-01, статья 24]

2.4 зажимы питания (supply terminals): Точка в передающей или распределительной электрической сети, обозначенная как таковая и определенная договором, в которой участники договора обмениваются электрической энергией.

2.5 напряжение питания (supply voltage): Напряжение между фазами или напряжение между фазой и нейтралью на зажимах питания.

Примечание - Эквивалентное определение: напряжение между линиями или напряжение между линией и нейтралью на зажимах питания.

2.6 диапазон напряжения питания (supply voltage range): Диапазон напряжения на зажимах питания.

2.7 используемое напряжение (utilization voltage): Напряжение между фазами или напряжение между фазой и нейтралью в штепсельных розетках или в точках фиксированных электроустановок, к которым должны быть присоединены электроприемники.

Примечание - Эквивалентное определение: напряжение между линиями или напряжение между линией и нейтралью в штепсельных розетках или в точках фиксированных электроустановок, к которым должны быть присоединены электроприемники.

2.8 диапазон используемого напряжения (utilization voltage range): Диапазон напряжения в штепсельных розетках или в точках фиксированных электроустановок, к которым должны быть присоединены электроприемники.

Примечание - В некоторых стандартах на электрооборудование (например, в IEC 60335-1 [2] и IEC 60071 [3]), термин "диапазон напряжения" имеет другое значение.

2.9 наибольшее напряжение для электрооборудования (highest voltage for equipment): Наибольшее напряжение, для которого электрооборудование охарактеризовано относительно:

b) других характеристик, которые могут быть связаны с этим наибольшим напряжением в соответствующих рекомендациях для электрооборудования.

Полный текст этого документа доступен на портале с 20 до 24 часов по московскому времени 7 дней в неделю .

Также этот документ или информация о нем всегда доступны в профессиональных справочных системах «Техэксперт» и «Кодекс».

С понятием номинального напряжения сталкивался каждый пользователь электрических приборов, кто разглядывал прикреплённую небольшую табличку с характеристиками. Значительные отклонения от установленной нормы приведут к поломке изделия. Существуют стандартные величины обозначенных потенциалов для различных типов сетей

Виды напряжений

Одна из энергетических характеристик электрического поля - напряжение, равное отношению работы по переносу заряда в джоулях к его величине в кулонах. Другое название - разность потенциалов: имея 2 точки со значениями 5 и 10 Кл, можно определить взаимодействие между ними: 10-5=5 Дж/Кл, что равно 5 В.

Напряжение в электроустановках измеряют в вольтах. Если его рабочая величина не превышает 1000, напряжение считается низким. При более высоких значениях пользуются единицей измерения кВ. Для определения разности потенциалов применяют вольтметр. Вся энергосистема сформирована из трёхфазных сетей, где выделяют 2 вида напряжений:

линейное - между двумя жилами кабеля с потенциалом;
фазное проявляется при измерении потенциала провода, находящегося под током и нулевого - нейтрального.

Когда присоединение потребителей к сети совершается по схеме Δ (треугольник), величины обоих видов напряжений равны между собой. Если подключение осуществляется с использованием Y (звезды), числовое значение линейного больше фазного в √3 раз (1,732). Маркировку измеренного в трёхфазной сети напряжения принято записывать в виде дроби: 380/660 В, 220/380 В, 127/220 В, где верхняя цифра - фазная, нижняя - линейная величина.

Производители электротехнического оборудования обязательно указывают на приборе его основные параметры: мощность в ваттах, силу тока в амперах и номинальное напряжение - базисное из стандартизованного ряда потенциалов, определяющих уровень изоляции аппаратов и сети. В таблице приведены значения основного показателя низковольтной энергосистемы.

Разновидность тока	Напряжение номинальное Uном энергосетей и электроприёмников	U ном для генераторов и преобразователей
~ 1ф	6, 12, 27, 40, 60, 110, 220	6, 12, 28, 42, 62, 115, 230
То же, 3ф	40, 60, 220, 380, 660	42, 62, 230, 400, 690
CONST	6, 12, 27, 48, 60, 110, 220, 440	6, 12, 28, 48, 62, 115, 230, 460

Uном для линий и энергосетей такое же, как у электроприёмников. Поставщики напряжения - это генераторы электростанций, преобразователи - вторичные обмотки трансформаторов.

Номиналы потенциала бытовой сети

Превышение или снижение в энергосистеме установленного норматива приводит к неправильной работе потребителей, поломке приборов. Особенно важно поддерживать необходимый уровень Uном в производственных схемах - здесь последствия бывают более тяжёлыми: вплоть до остановки технологического процесса. Бытовые приборы по степени восприимчивости к изменению номинала от более стойких к самым чувствительным разделяют на следующие группы:

Устройства с нагревательными элементами: калориферы, утюги и чайники. При избыточном напряжении лишняя мощность уходит в тепло, защищая прибор от поломки.
Аппараты с электроприводом в виде асинхронного двигателя: вентиляторы, кондиционеры, холодильники. Кратковременный перепад приведёт к сбою в работе техники, но длительное нарушение энергообеспечения вызовет пробой обмоток мотора и необходимость замены двигателя.
Электронные устройства: телевизоры, ноутбуки и компьютеры. Любое отклонение питающей сети от нормы способно вывести приборы из строя, поэтому в их конструкции предусматривается защита. При кратковременных нарушениях предохранитель спасает, но длительное перенапряжение ведёт к потере дорогостоящей вещи.
Приборы осветительные: лампы люминесцентные, накаливания, светодиодные. Энергосберегающие модели более требовательны к постоянству параметров сети.

Основные характеристики

Для защиты ответственных электрических цепей от неожиданностей применяют стабилизаторы напряжения. В зависимости от мощности, их используют в быту и на производстве. Номинальные значения потенциала для некоторых объектов приведены в таблице.

Наименование конструкта	Характер токовой нагрузки	Uном в вольтах, если не отмечено другое
Кардиограмма	Импульсная	1,0―2,0 мВ
Батарейка: -мизинчиковая, щелочной элемент	CONST	1,5
-тип Крона	9,0
Антенна для телевизора	Высокочастотная	1―100,0 мВ
Выпрямитель для ноутбука, автомобильный аккумулятор	CONST	12,0
Телефонная линия	―″―	60
Разряд электрического: -ската	―″―	250
-угря	650
Троллейная система трамвая, троллейбуса	―″―	660
Контактный рельс метрополитена	―″―	825
Энергосеть: -Российской Федерации	~ переменная	220/380
-Соединённых Штатов	110/190
-Японии	100/172
Электрифицированная железная дорога	―″―	25 кВ
То же	Постоянная	3 кВ
Грозовое облако	―″―	≥10 гигавольт (1 млрд вольт)

Стандартный ряд номинальных величин сети ≥1000 В: 3,0; 6,0; 10,0; 20,0; 35,0… Значительное превышение норматива называют перенапряжением.

Обозначенная напряжённость трансформатора

Transformare - превращать, преобразовывать. Это электрическое устройство с двумя или большим числом обмоток на магнитопроводе, предназначенное для трансформации тока или напряжения без изменения частоты. Различают следующие определения потенциалов в преобразовательном устройстве, называемом трансформатором:

номинальное первичное напряжение - на него рассчитана обмотка 1;
Uном вторичное - потенциал на зажимах обвивки 2, замеренный при холостом ходе преобразователя и стандартном значении на входящих клеммах;
высшее U ном трансформатора - наибольшее из приведённых напряжений обмоток;
низший номинальный потенциал, соответственно, меньший из показателей;
среднее Uном - промежуточное между двумя предыдущими значениями.

В процессе эксплуатации иногда случается режим короткого замыкания (КЗ), когда одна из обмоток трансформатора оказывается внутренне соединённой, а вторая остаётся под напряжением. Если событие происходит во время работы при номинальном напряжении, в обвивках возникают токи КЗ, в 5―10 крат выше стандартных. Явление сопровождается значительным увеличением температуры обмоток, в них действуют большие механические нагрузки - ситуация становится аварийной.

Для предотвращения подобных обстоятельств и применяют защиту, срабатывающую за доли секунды. Номинальные линейные напряжения (кВ) высоковольтных трансформаторов приведены в таблице.

Первая обмотка	3,00; 3,15	6,00; 6,30	10,00; 10,50	20, 0; 21,0	35,0; 36,5	110; 115	158: 165	220; 230	330	500
Вторая обвивка	3,15; 3,3	6,30; 6,60	10,50; 11,00	21,0; 22,0	38,5	115; 121	158: 165	230; 242	330	―

В целях уменьшения потерь в ЛЭП вторичные обмотки имеют Uном на 5―10% выше, чем в соответствующих линиях. Исключение - сети малой протяжённости, для них величины номинального напряжения устанавливают одинаковыми на питающее и потребляющее оборудование.

Номинальным напряжением U н источников и приемников электроэнергии (генераторов, трансформаторов) называется такое напряжение, на которое они рассчитаны в условиях нормальной работы.

Номинальные напряжения электрических сетей и присоединяемых к ним источников и приемников электрической энергии устанавливаются ГОСТом.

Шкала номинальных напряжений для сетей переменного тока частотой 50 Гц междуфазное напряжение должно быть 12, 24, 36, 42, 127, 220, 380 В; 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ, для сетей постоянного тока -12, 24, 36, 48, 60, 110, 220, 440, 660, 3000 В.

Для электрических сетей трехфазного переменного тока напряжением до 1 кВ и присоединенным к ним источников и приемников электроэнергии ГОСТ 721-78 устанавливает следующие значения номинальных напряжений:

Сети и приемники - 380/220 В; 660/380 В

Источники - 400/230 В; 690/400 В.

Номинальное напряжение генераторов с целью компенсации потери напряжения в питаемой ими сети принимается на 5% больше номинального напряжения этой сети (см. табл. 1).

Номинальные напряжения первичных обмоток, повышающих трансформаторов, присоединяемых к генераторам, приняты также на 5% больше номинальных напряжений подключаемых к ним линий.

Первичные обмотки понижающих трансформаторов имеют номинальные напряжения, равные номинальным напряжениям питающих их линий.

В табл. 1. приведены номинальные и наибольшие рабочие напряжения электрических сетей, генераторов и трансформаторов напряжением выше 1 кВ, принятые ГОСТ 721 - 78.

Таблица 1.1. Номинальные напряжения трехфазного тока, кВ

Сети и приемники	Трансформаторы и автотрансформаторы				Наибольшее рабочее напряжение
	без РПН		c РПН
	первичные обмотки	вторичные обмотки	первичные обмотки	вторичные обмотки
6	6 и 6,3	6,3 и 6,6	6 и 6,3	6,3 и 6,6	7,2
10	10 и 10,5	10,5 и 11	10 и 10,5	10,5 и 11	12,0
20	20	22	20 и 21,0	22,0	24,0
35	35	38,5	35 и 36,5	38,5	40,5
110	-	121	110 и 115	115 и 121	126
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

Питание цепей управления, сигнализации и автоматизации электроустановок, а также электрифицированного инструмента и местного освещения в производственных цехах осуществляется на постоянном токе напряжениями 12, 24, 36, 48 и 60 В и на переменном однофазном токе 12, 24 и 36 В. Электроприемники постоянного тока питаются на напряжениях 110; 220 и 440 В. Напряжения генераторов постоянного тока 115; 230 и 460 В.

Электрифицированный транспорт и ряд технологических установок (электролиз, электропечи, некоторые виды сварки) получают питание на напряжениях, отличных от приведенных выше.

У повышающих силовых трансформаторов номинальное напряжение первичной обмотки совпадает с номинальным напряжением трехфазных генераторов. У понижающих трансформаторов первичная обмотка является приемником электроэнергии, и ее номинальное напряжение равно напряжению сети.

Номинальные напряжения вторичных обмоток трансформаторов, питающих электрические сети, на 5 или 10 % выше номинальных напряжений сети, что дает возможность компенсировать потери напряжения в линиях: 230, 400, 690 В и 3,15 (или 3,3); 6,3 (или 6,6); 10,5 (или 11); 21 (или 22); 38,5; 121; 165; 242; 347; 525; 787 кВ.

Напряжение 660 В рекомендуется для питания силовых электроприемников. По сравнению с напряжением 380 В оно имеет ряд преимуществ: меньшие потери энергии и расход проводникового материала, возможность применения более мощных электродвигателей, меньшее количество цеховых ТП. Однако для питания мелких двигателей, цепей управления электроприводом и сетей электроосвещения необходимо устанавливать дополнительный трансформатор на 380 В.

Напряжение 3 кВ используется только для питания электроприемников, работающих на этом напряжении.

Электроснабжение предприятий, внутризаводское распределение энергии и питание отдельных электроприемников выполняются на напряжениях свыше 1000 В.

Напряжения 500 и 330 кВ применяются для питания особенно крупных предприятий от сетей энергосистемы. На напряжениях 220 и 110 кВ осуществляется питание крупных предприятий от энергосистемы и распределение энергии на первой ступени электроснабжения.

На напряжении 35 кВ питаются предприятия средней мощности, удаленные электропотребители, крупные электроприемники и распределяется энергия по системе глубоких вводов.

Напряжения 6 и 10 кВ используются для питания предприятий малой мощности и в распределительных сетях внутреннего электроснабжения. Напряжение 10 кВ целесообразнее, если источник питания работает на этом напряжении, а число электроприемников на 6 кВ невелико.

Напряжения 20 и 150 кВ широкого применения на промышленных предприятиях не находят из-за использования их только в некоторых энергосистемах и отсутствия соответствующего электрооборудования.

Выбор напряжения сети производится одновременно с выбором схемы электроснабжения, а в некоторых случаях — на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Читайте также: