Какое напряжение должно быть в сети дома

• Для стабильного напряжения отклонение не более 5,0% от номинального напряжения (допустимая норма) в течение длительного периода времени и до 10% в случае кратковременной аномалии (максимально допустимая норма). Обратите внимание, что эти значения должны быть указаны в договоре на сервисное обслуживание и должны соответствовать действующим нормам. Например, для бытовых сетей (220 вольт) они должны составлять от 198,0 до 220,0 вольт, а для трехфазных сетей (0,40 кВ) не менее 360,0 вольт и не более 440 вольт.
• Колебания напряженияЭти колебания характеризуются амплитудой, продолжительностью и интервальной частотой. Нормально допустимый диапазон амплитуды не должен превышать 10,0% от нормального диапазона. К колебаниям также относится доза фликера (световое мерцание, вызванное колебаниями напряжения, приводящее к утомлению) – параметр, который измеряется с помощью специального прибора (фликометра). Допустимая краткосрочная доза составляет 1,38, а допустимая долгосрочная доза – 1.
• Падения и падения. К первому относится кратковременное увеличение амплитуды напряжения более 1,10 от номинального значения. Ко второму – снижение амплитуды более чем на 0,9 от номинального значения с последующим возвращением к нормальным параметрам. Из-за характера процессов эти отклонения не стандартизированы. Если это явление происходит часто, рекомендуется установить ограничитель напряжения (для защиты от перенапряжения) и ИБП (при частых перепадах).
• Перенапряжение сетиПеренапряжение в сети определяется как превышение номинального напряжения более чем на 10% в течение более 10 миллисекунд.
• Дисбаланс напряжения. Допустимое отклонение коэффициента асимметрии составляет 2,0%, верхний предел – 4,0%.
• Дисбаланс напряжения .. Определяется путем вычисления коэффициента искажения, после чего полученное значение сравнивается с нормативными значениями.
• Частотные отклонения. Согласно действующим нормам, нормальное допустимое отклонение для данного параметра составляет 0,20 Гц, а максимально допустимое – 0,40 Гц.

Что вызывает высокое напряжение в сети и как с ним бороться?

От высокого напряжения в сети чаще всего страдают бытовые потребители. Тем более что электроснабжающая компания может намеренно повышать его уровень для потребителей электроэнергии, чтобы в конце цепи было соответствующее значение. В отличие от промышленных помещений, эта категория обычно не имеет адекватной защиты для эффективной борьбы с причинами таких нарушений.

В любой электрической сети, будь то бытовая, промышленная или высоковольтная, существует определенный уровень – 220В, 380В, 6 – 10кВ и другие. Эти параметры должны находиться в строгих пределах, не превышая 5% от нормы для длительных периодов и 10% для коротких периодов. Однако на практике бывают ситуации, когда может возникнуть высокое напряжение в сети, превышающее номинальное значение на 20%, 30% или более. Это представляет опасность для электрооборудования и людей в случае отказа оборудования и потенциальной передачи напряжения на корпус оборудования. Такое перенапряжение может быть вызвано различными процессами в сети.

Причины

На практике как низкое, так и высокое сетевое напряжение оказывает ряд негативных воздействий на электрооборудование. Независимо от номинального уровня сетевого напряжения, его повышение может произойти по следующим причинам:

• Искусственная регулировка уровня выходного напряжения с помощью устройства РПН или РПН на подстанции или распределительном пункте. В связи с частыми жалобами на низкое напряжение компания по электроснабжению увеличивает выходной параметр. В результате последний дом, подключенный к линии, будет иметь нормальное входное напряжение, но первый дом будет иметь гораздо более высокое напряжение.
• Кроме того, высокое напряжение возникает при сезонных колебаниях, смене дня и ночи, изменении циклов работы мощных электроприборов и т.д. Когда количество потребляемой электроэнергии значительно изменяется во время пиковых циклов. Например, в зимний период или перед запуском центрального отопления домашняя сеть страдает от многочисленных нагревательных приборов, которые вызывают низкое напряжение. Если это исправить в сторону увеличения, то по мере отопления на обмотках трансформатора создается достаточно высокий потенциал.
• Перекос фаз вызывается либо неисправностью в сети (напр. обрыв нулевого проводника), а также значительная разница в подключенной мощности к каждой линии. В этом случае переменный ток в одной фазе увеличивается, а напряжение уменьшается, в то время как напряжение в соседних фазах высокое.
• Аварийная ситуация – вызванная неисправностью в сети, например, коротким замыканием между фазой и землей, приведет к увеличению разности потенциалов до уровня линии. Другими словами, вместо 220 В электроприбор получит 380 В. Аналогично, высокое напряжение может возникнуть при пробое изоляции между стороной высокого и низкого напряжения, обрыве одной фазы и возникновении токов нулевой последовательности.

Несоответствия в стандартах ГОСТ

Как такое возможно, что существуют стандарты и новые требования в стандарте, но практическая реализация не произошла спустя почти тридцать лет. Причиной этому является постоянное увеличение мощности бытовых приборов, их количество и растущее потребление. Поэтому энергетические компании не могли даже достичь допустимых отклонений от прежнего стандартного номинального напряжения.

Первым из рассматриваемых нормативных документов является ГОСТ 32144-2013целью которого является определение основных параметров качества электроэнергии. В качестве одного из таких показателей стандарт определяет допустимые диапазоны разности потенциалов.

Конечно, нет смысла перечислять все пункты и их расчеты, поэтому отметим наиболее важные моменты:

• Согласно разделу 4.2.2, номинальное напряжение составляет 220 В между фазой и нулем и 380 В для линейного стандарта.
• Падение напряжения, которое обычно вызывается введением потребителей с большим током, не должно превышать 1 минуты;
• Согласно пункту 4.3.3, импульсные перенапряжения, которые могут быть вызваны молнией, составляют от 1 микросекунды до нескольких миллисекунд;
• асимметрия трехфазной сети в соответствии с разделом 4.2.5 не должна превышать 2 – 4% коэффициента асимметрии в десятиминутном интервале времени в соответствии с недельными характеристиками.

Для сравнения с предыдущими стандартами в действующем ГОСТ 29322-2014который ссылается на международные стандарты и определяет номинальные характеристики серии напряжения. Он разработан в соответствии с другими стандартами -. IEC 60038:2009 и отменил стандарт 1992 года. Но в нем, согласно разделу 3.1, номинальное значение для национальных электросетей установлено на уровне 230В и 400В для электрических сетей переменного тока частотой 50Гц. Стоит сказать, что для зарубежных сетей с частотой 60 Гц есть некоторые отличия, но допустимое отклонение частоты составляет всего 2%, поэтому для отечественных потребителей эти изменения незначительны.

Как согласовать эти два нормативных документа?

Несмотря на описанные выше расхождения, оба стандарта допускают возможное отклонение характеристик на 10% от номинального значения как в большую, так и в меньшую сторону. Обратите внимание, однако, что стандарт 220 В допускает разброс напряжения от 198 В до 242 В. В то же время, новый стандарт 230 В будет иметь разброс от 207 до 253 В между возможным минимумом и максимумом на розетке.

Чтобы компенсировать несоответствие между различными стандартами ГОСТ 29322-2014 предусматривает следующие варианты напряжения для сети 230 В в таблице A.1:

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

Как видно, нижний предел допустимого регулирования напряжения здесь расширен до 198 В, что необходимо как один из шагов в эволюции старой национальной системы к современным стандартам. Таким образом, новые стандарты не исключают напряжение 220 вольт, а включают его как допустимое отклонение от международного стандарта, на который национальные электроснабжающие организации пока не перешли в силу различных обстоятельств.

Какое напряжение должно быть 220 или 230 вольт?

Традиционно ответ на вопрос "какое напряжение в розетке" был однозначным – 220 В. На это указывали предупреждающие надписи "220 В" на розетках и "220/380 В" на трансформаторах и распределительных устройствах в жилых помещениях.

С 1993 года ситуация изменилась, и ответ перестал быть однозначным. Согласно ГОСТ 29322-92 и ГОСТ 30804.4.30-2013, напряжение в розетках составляет 230 В при частоте 50 Гц, и переход на эти параметры должен был произойти к 2003 году.

Однако ГОСТ 29322-2014 допускает розетки на 220 В, а стандарт напряжения сети в ГОСТ 32144-2013, который используют поставщики электроэнергии, – 220 В.

Это изменение в стандартах было введено для гармонизации параметров российских и европейских электросетей. Помимо России, аналогичные нормы действуют в Украине и странах Балтии.

Стандарт сетевого напряжения по ГОСТ 29322-2014

30.09.2014 года ГОСТ 29322-92 был заменен на ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009). Этот нормативный документ определяет новые параметры электрической сети.

В соответствии с ним новые стандарты требуют, чтобы напряжение в розетке составляло 230 В ±10% (207-253 В). Частота должна составлять 50±0,2 Гц. Новые параметры сети 230/400 В заменяют стандарты 220/360, 220/380 и 240/415 В, ранее действовавшие в России и других европейских странах.

Это было сделано для упрощения импорта и экспорта электроэнергии, а также для стандартизации бытового и промышленного оборудования.

• 230 – фазное напряжение (между фазным проводником L и нейтральным проводником N);
• 400 – линейное напряжение (между любыми двумя фазными проводниками L1, L2 или L3).

Номинальное напряжение, согласно данному ГОСТу, в сетях до 1 кВ зависит от частоты и приведено в таблице А1:

• в сети 50Гц – 230/400 (фаза/линия) В;
• в сети 60Гц: 120/208, 240 (линия), 230/400 и 277/400 В.

Основные причины колебаний напряжения в сети

Давайте теперь рассмотрим, что могло привести к изменению характеристик сети:

• Установленные отклонения напряжения объясняются следующими причинами:

1. Увеличение величины нагрузки, вызванное подключением одного или нескольких тяжелых потребителей. Типичными примерами являются сезонные увеличения нагрузки на сеть из-за подключения отопительных приборов, а также суточные пики.
2. Увеличение числа потребителей без модернизации системы электроснабжения.
3. Открытый или недостаточный нейтральный контакт в трехфазных системах.

В ситуациях, описанных в первом пункте, поставщик нормализует напряжение с помощью специальных мер контроля. В других случаях проводится ремонт.

• Причиной колебаний напряжения являются потребители электроэнергии с быстро меняющейся нагрузкой (обычно также с переменной реактивной мощностью). Примером могут служить металлургические заводы, оснащенные дуговыми печами. Аналогичный эффект может наблюдаться при использовании электросварочного оборудования или поршневых компрессоров.
• Причины пониженного напряжения (провалов) в основном связаны с короткими замыканиями, которые могут возникать в домашней сети, на входных линиях или на линиях электропередачи. Продолжительность провалов варьируется от миллисекунд до секунд, а напряжение может упасть на 90% от нормального значения. Электроника наиболее чувствительна к таким изменениям и может быть нормализована с помощью ИБП.
• Возникновение перенапряжения может быть вызвано процессами коммутации, ударами молнии в воздушные линии и другими причинами. В этом случае величина перенапряжения может во много раз превышать стандартное плоское напряжение по ГОСТу. Очевидно, что значительное увеличение максимальных значений этого параметра приведет к выходу из строя оборудования, подключенного к сети, и для предотвращения этого необходимо использовать устройство подавления перенапряжений. Принцип работы этого защитного устройства и схему установки можно найти на нашем сайте.
• В случае кратковременных скачков напряжения уровень отклонения гораздо ниже, чем в случае перенапряжения, но они все равно могут привести к выходу из строя оборудования, подключенного к розеткам. Ограничитель перенапряжения не спасет ситуацию, но реле напряжения может помочь, обеспечив защитное отключение и восстановив соединение после нормализации ситуации. Пределы срабатывания (диапазон регулирования) можно установить самостоятельно или использовать настройки по умолчанию. Что касается причин перенапряжения, то они связаны с процессами коммутации и короткими замыканиями.
• Дисбаланс возникает из-за перекоса нагрузки между фазами. Ситуация исправляется путем транспозиции питающих линий.
• Синусоидальные аномалии возникают при подключении к энергосистеме крупных машин с нелинейными характеристиками. Это происходит с промышленными преобразователями напряжения с тиристорными элементами.
• Частота сети напрямую связана с балансом между активным источником питания и нагрузкой. Если возникает дисбаланс из-за недостаточной мощности генератора, частота сети будет снижаться до тех пор, пока не будет достигнуто новое равновесие. Соответственно, в случае избыточной мощности происходит обратный процесс, вызывающий повышение частоты.

Последствия стандартных отклонений

Отклонения от номинального напряжения могут вызвать множество нежелательных последствий, начиная от неисправности бытовых приборов и заканчивая сбоями в производственном процессе и авариями. Вот лишь несколько примеров:

• Длительные колебания напряжения выше определенного стандарта приводят к сокращению срока службы электрооборудования.
• Перепады напряжения могут повредить электронные приборы и другое оборудование, подключенное к электросети.
• Перепады вызывают сбои в работе вычислительной техники, повышая риск потери информации.
• Перекос фаз приведет к критическому повышению напряжения, что в лучшем случае приведет к срабатыванию защитных устройств оборудования, а в худшем – к его полному отключению.
• Изменение частоты немедленно скажется на скорости асинхронных двигателей, а также приведет к снижению активной мощности. Помимо отклонений, изменится и электромагнитное поле генераторов, что вызовет лавинный процесс.

Мы привели лишь несколько примеров, но их достаточно, чтобы показать, насколько важно соблюдать нормы, содержащиеся в данных стандартах и правилах установки.