Шкала номинальных напряжений электроустановок

Номинальным напряжением (U _ном) называется действующее значение линейного напряжения, при котором электроустановки могут работать нормально и развивать мощность, указанную в паспорте (номинальную мощность).

Номинальное напряжение сети это то напряжение, которое необходимо для нормальной работы электроприемников, оно совпадает с номинальным напряжением приемников. Номинальное напряжение генераторов, также как и для вторичных обмоток трансформаторов принимается на 5 % выше номинального напряжения сети. Это вызвано необходимостью учета потерь напряжения, вызванных протеканием тока по проводам сети и поддерживать у потребителя номинальное напряжение.

Номинальные напряжения установлены для согласования режимов работы всех элементов систем электроснабжения, начиная от генераторов электрических станций и кончая самыми удаленными электроприемниками. На эти же напряжения изготовляют электрическое оборудование.

Согласно ПУЭ имеются две категории напряжения до и свыше 1000 В. Шкала номинальных линейных напряжений электроустановок свыше 1000 В определяется ГОСТ 721-77, до 1000 В – ГОСТ 21128-83 (см. таблицы 1.1 – 1.3).

 

Таблица 1.1 – Шкала номинальных напряжений электроустановок до 1000 В

Вид тока	Номинальное напряжение
источников и преобразователей	СЭС, сетей и приемников
Постоянный	(6); 12; 24; (28,5); 36; 48; 60; (62); 115; 230; 460	(6); 12; 24; (27); 36; 48; 60; 110; 220; 440
Переменный: однофазный   трехфазный	(6); 12; 24; (28,5); 36; 42; (62); (115); (133); 230	(6); 12; 24; (27); 36; (40); 42; (60); (110); (127); 220; 380
36; 42; (230/133); 400/230; 690/400	36; (40); 42; (220/127); 380/220; 660/380

Таблица 1.2 – Шкала номинальных напряжений электроустановок свыше 1000 В

Сети и приемники	Генераторы и синхрон-ные ком-пенсаторы	Трансформаторы и автотрансформаторы
без РПН	с РПН
первичные обмотки	вторичные обмотки	первичные обмотки	вторичные обмотки
(3)	(3,15)	(3); (3,15)^*	(3,15); (3,3)	-	(3,15)
	6,3	6; 6,3^*	6,3; 6,6	6; 6,3^*	6,3; 6,6
	10,5	10; 10,5^*	10,5; 11	10; 10,5^*	10,5; 11
				20; 21^*
	-		38,5	35; 36,75	38,5
	-	-		110; 115	115; 121
(150)	-	-	(165)	(158)	(158)
	-	-		220; 230	230; 242
	-
	-				-
	-				-
	-				-

 

Таблица 1.3 – Классификация и применение напряжений

Напряжение, кВ	до 1 кВ	(3) 6 – 35	110 – 220	330 – 750	1150, 1500
Охват территории	местные сети	район	регион
Назначение	распределительные	системообразующие

 

При увеличении номинального напряжения сети возрастает стоимость электрооборудования. С другой стороны, при снижении напряжения увеличиваются потери мощности и энергии, так как возрастает ток при той же передаваемой мощности. Примерная зависимость приведенных затрат от напряжения показана на рисунке 1.4.

 

Напряжение, при котором затраты имеют минимум, называется рациональным. Рациональное напряжение зависит от длины линий и передаваемо мощности и может быть определено:

- по специальным таблицам;

- по номограмма;

- по эмпирическим формулам.

При определении рационального нестандартного напряжения по эмпирическим формулам (в кВ) можно воспользоваться, например, формулой Стилла:

где P – передаваемая расчетная активная мощность на одну цепь, МВт;

L – длина линии, км.

Эта формула дает приемлемые результаты при L ≤ 250 км и P ≤ 60 МВт.

При L ≤ 1000 км и P_р ≥ 60 МВт в расчетах рационального напряжения можно использовать формулу Залеского

Также для расчетов довольно часто применяют формулу Илларионова, дающую удовлетворительные результаты для шкалы напряжений от 35 до 1150 кВ при больших протяженностях линии и значительных мощностях, особенно при P ≥ 1000 МВт:

Обычно рациональное напряжение сети определяется для наиболее протяженного участка и (или) участка наибольшей мощности.

Результатом расчета по приведенным выше формулам является нестандартное рациональное напряжение, поэтому после расчета обычно намечают два ближайших стандартных напряжения (больше и меньше рационального). Окончательно номинальное напряжение электрической сети выбирается путем технико-экономического сравнения. При учебном проектировании допускается округлять рациональное напряжение до одного ближайшего стандартного.

Следует отметить, что при реальном проектировании выбор номинального напряжения весьма ограничен. Как правило, электрическая сеть не проектируется «с нуля», а представляет собой динамически развивающийся объект. Поэтому проектирование сводится к развитию сети, когда новые отдельные участки необходимо привязать к уже существующей сети. В этих условиях номинальное напряжение новых участков во многом предопределено уже имеющимися в районе напряжениями.