Jaký pokles napětí je považován za přijatelný?

Při navrhování elektrických spotřebičů, včetně domácích spotřebičů, se berou v úvahu jmenovité charakteristiky sítě, ze které budou pracovat. V napájecích systémech však mohou nastat procesy, které způsobují odchylky od jmenovitých parametrů. Přípustná odchylka síťového napětí, frekvence a dalších charakteristik je upravena požadavky GOST 13109-97 (mezinárodní norma přijatá v Rusku, Běloruské republice, Ukrajině a většině ostatních zemí SNS). Poskytujeme informace o přípustných normách odchylek a důvodech, které je způsobují.

Normy elektrického napětí podle GOST

Regulační dokument definuje několik ukazatelů, které umožňují charakterizovat kvalitu elektřiny v přípojných bodech (vstup do spotřebitelských sítí). Uvádíme nejdůležitější parametry a u každého z nich uvádíme povolené rozsahy odchylek:

• Pro ustálenou odchylku napětí ne více než 5,0 % jmenovité hodnoty (přípustná norma) po dlouhou dobu a až 10 % pro krátkodobou anomálii (maximální přípustná norma). Upozorňujeme, že tyto ukazatele musí být uvedeny ve smlouvě o poskytování služeb a tyto normy musí odpovídat aktuálním normám. Například pro domácí sítě (220 V) by mělo být v rozsahu 198,0-220,0 V a pro třífázové (0,40 kV) – ne méně než 360,0 V a ne více než 440 voltů.
• Pokles napětí, takové odchylky jsou charakterizovány amplitudou, trváním a frekvencí intervalů. Normálně přípustný rozsah amplitudy by neměl překročit 10,0 % normy. Změny zahrnují i ​​dávku flickeru (blikání světla vlivem změn napětí způsobující únavu), tento parametr měří speciální zařízení (flickometr). Přípustná krátkodobá dávka je 1,38, dlouhodobá – 1. Příklad zjištěné odchylky a kolísání napětí
• Hody a neúspěchy. První zahrnuje krátkodobé zvýšení amplitudy napětí přesahující nominální hodnotu 1,10. Druhý jev znamená pokles amplitudy o více než 0,9 od normálu s následným návratem k normálním parametrům. Vzhledem k povaze procesů nejsou tyto odchylky standardizovány. Pokud k tomu dochází často, doporučuje se nainstalovat omezovač napětí (pro ochranu před přepětím) a UPS (pro časté poklesy).
• Přepětí elektrické sítě, tato definice znamená překročení nominální hodnoty o více než 10 % trvající déle než 10 milisekund. Příklady přepětí a poklesu (A), přepětí (B)
• Nevyváženost napětí. Přípustná odchylka koeficientu asymetrie od normy je 2,0 %, maximum je 4,0 %.
• Nesinusové napětí. Zjišťuje se výpočtem koeficientu zkreslení, načež je výsledná hodnota porovnána se standardními hodnotami. Příklad porušení sinusoidy napětí
• Frekvenční odchylky. Podle současných požadavků je běžně přípustná odchylka tohoto parametru 0,20 Hz, maximální přípustná je 0,40 Hz.

Hlavní příčiny odchylek napětí v síti

Nyní se podívejme na to, co by mohlo způsobit změnu charakteristik sítě:

• Ustálené odchylky napětí jsou spojeny s následujícími důvody:

1. Zvýšení zátěže v důsledku připojení jednoho nebo více výkonných spotřebitelů. Typickým příkladem je sezónní nárůst zatížení energetických systémů v důsledku připojení topných zařízení a také denní špičky.
2. Zvýšení počtu spotřebitelů bez modernizace energetického systému.
3. Přerušení nebo nedostatečná kvalita kontaktu nulového kabelu v třífázových systémech.

V situacích popsaných v prvním odstavci dodavatel normalizuje napětí pomocí speciálních prostředků regulace. V ostatních případech se provádějí opravy.

• Příčina poklesu napětí je spojena se spotřebiči elektrické energie, s prudce se měnícím zatížením (zpravidla se mění i jalový výkon). Příkladem jsou hutní podniky vybavené obloukovými pecemi. Podobný efekt lze pozorovat při provozu elektrického svařovacího zařízení nebo jednotek pístového kompresoru.
• Příčiny minimálního napětí (poklesy) jsou ve většině případů spojeny se zkraty, které se mohou vyskytnout v domácí síti, na vstupních nebo elektrických vedeních. Doba trvání poklesů se pohybuje od milisekund do sekund a napětí může klesnout až na 90 % normálu. Nejcitlivější na takové změny je elektronika, jejíž provoz lze normalizovat pomocí UPS.
• Výskyt pulzních napětí může být způsoben spínacími procesy, úderem blesku do venkovního vedení a také jinými důvody. V tomto případě může být velikost impulsu mnohonásobně vyšší než standardní napětí v bytě podle GOST. Přirozeně výrazné zvýšení maximálních hodnot tohoto parametru povede k selhání zařízení připojeného k síti, abyste tomu zabránili, měli byste použít přepěťovou ochranu. Princip činnosti tohoto ochranného zařízení a instalační schéma naleznete na našich webových stránkách. Konstrukce omezovače přepětí (SPD).
• Při krátkodobých přepětích je úroveň odchylek mnohem nižší než u přepětí, ale přesto to může způsobit poruchu zařízení zapojeného do zásuvek. V tomto případě vás nezachrání svodič přepětí, ale pomůže napěťové relé, které provede ochranné vypnutí a po normalizaci situace obnoví spojení. Meze změny odezvy (regulační rozsah) lze nastavit nezávisle nebo lze použít výchozí nastavení. Pokud jde o příčiny přepětí, jsou spojeny se spínacími procesy a zkraty.
• Nevyváženost vzniká v důsledku nerovnováhy zátěže mezi fázemi. Situace je napravena transpozicí napájecích vedení.
• K porušení sinusoidy dochází v případech, kdy je k napájecímu systému připojeno výkonné zařízení, které se vyznačuje nelineární charakteristikou I-V. Jako takové můžeme uvést průmyslové měniče napětí s tyristorovými prvky.
• Frekvence sítě přímo souvisí s vyvážením činných výkonů zdroje a spotřebiče. Dojde-li k nerovnováze v důsledku nedostatečné kapacity generátoru, dochází k poklesu frekvence v energetickém systému, dokud není ustavena nová rovnováha. V souladu s tím, s přebytkem energie, dochází k opačnému procesu, což způsobuje zvýšení frekvence.

Důsledky odchylky od norem

Odchylka od jmenovitého napětí může způsobit mnoho nežádoucích důsledků, od poruch domácích spotřebičů až po narušení výrobních procesů a vytváření nouzových situací. Zde jsou nějaké příklady:

• Dlouhodobé odchylky napětí nad stanovenou normu vedou ke snížení životnosti elektrického zařízení.
• Hody pravděpodobně poškodí elektronická zařízení a další zařízení připojená k síti.
• Když dojde k selhání, dojde k selhání výpočetního výkonu, což zvyšuje riziko ztráty informací.
• Fázová nerovnováha vede ke kritickému zvýšení napětí, které v nejlepším případě spustí ochranu v zařízení a v nejhorším případě ji úplně vyřadí.
• Změna frekvence okamžitě ovlivní rychlost otáčení asynchronních motorů a povede také ke snížení činného výkonu. Kromě toho odchylky povedou ke změně EMF generátorů, což způsobí lavinový proces.

Uvedli jsme jen několik příkladů, ale jsou dostačující k tomu, aby bylo jasné, jak důležité je dodržovat normy uvedené v těchto normách a PUE.

Tento článek bude mluvit o normy přípustné odchylky napětí na svorkách elektrických přijímačů v souladu s GOST, NTP, RD, SP a různými referenčními knihami o napájení.

V současné době jsou přípustné odchylky napětí regulovány následujícími regulačními dokumenty:

• GOST 32144 – 2013 (nahrazuje GOST R 54149-2010) odpovídá evropské normě EN 50160:2010 a je přijata v zemích jako Arménie, Bělorusko, Kyrgyzstán, Ruská federace, Tádžikistán a Uzbekistán.
• DSTU EN 50160:2014 (nahrazuje GOST 13109-87) byl vyvinut na základě evropské normy EN 50160:2010 a přijat na Ukrajině.
• NTP 99 (nahrazuje SN 357-77) – Technologické konstrukční normy. Projektování silnoproudých elektroinstalací průmyslových podniků.
• RD 34.20.185-94 – Pokyny pro projektování městských elektrických sítí.
• SP 31-110-2003 – Projektování a montáž elektroinstalací bytových a veřejných budov.

Podle klauzule 32144 GOST 2013 – 4.2.2 musí být maximální přípustná hodnota ustálené odchylky na svorkách elektrických přijímačů v rozmezí ± 10 % jmenovité hodnoty sítě.

V souladu s tím bude jmenovité napětí v mezích:

• pro síť 220 V – od 198 do 242 V;
• pro síť 380 V – od 342 do 418 V;

Vezměte prosím na vědomí, že pro normální provoz elektrických přijímačů je normálně přijatelná odchylka napětí ±5 %. GOST 32144 – 2013 o tom nic neříká, na rozdíl od GOST 13109-87 (nahrazena) tabulka 1.

Současné regulační dokumenty obsahují také následující znění:

RD 34.20.185-94, odstavec 5.2.2:

SP 31-110-2003, odstavec 7.23:

V referenční knize o projektování elektrických sítí a elektrických zařízení. Yu.G. Barybina. 1991 Tabulka 2.58, strana 170, uvádí dovolené odchylky napětí na svorkách elektrických přijímačů. Tato tabulka plně odpovídá tabulce uvedené v regulačním dokumentu SN 357-77 – nahrazeno.

Srovnání DSTU EN 50160:2014 a GOST 13109-87

Na základě analýzy těchto regulačních dokumentů jsou navrženy srovnávací tabulky s termíny a standardy hlavních regulačních dokumentů o kvalitě elektrické energie, které mohou být užitečné pro praktické využití těchto dokumentů. Zjištěné nedostatky nových regulačních dokumentů, které je třeba odstranit v jejich dalším vydání.

Více podrobností o srovnání DSTU EN 50160:2014 a GOST 13109-87 lze nalézt v takových materiálech, jako jsou:

• MDT 621.314 – Rutinní analýza hlavních regulačních dokumentů o kvalitě elektrické energie. Trunová I. M., Ph.D., Lebedeva Ya. A., doktor technických věd Tento článek nabízí tabulky s podmínkami a normami hlavních regulačních dokumentů o kvalitě elektrické energie. Byly zjištěny nedostatky nových regulačních dokumentů, které je třeba odstranit při jejich následném znovuvydání.
• MDT 621.312 – Akty zásobování potravinami podle DSTU EN 50160:2014. Trunová I. M., Ph.D., Lebedeva Ya. A., doktor technických věd Tento článek zkoumá rozpory současných norem pro napěťové charakteristiky a nabízí doporučení pro použití DSTU EN 50160:2014 v podmínkách aktuální GOST 13109-97.

Všechny regulační dokumenty (GOST, NTP, RD, SP, konstrukční pokyny), referenční knihy o napájení a vědecké články, které byly citovány v tomto článku, lze nalézt v archivu.