Стандарты высокого напряжения: Стандартные напряжения выше 1000 В

В линиях электропередачи и распределения электроэнергии обычно используется напряжение от десятков до сотен киловольт. Линии могут быть надземными или подземными. Высокое напряжение используется в распределительной сети для снижения омических потерь при транспортировке электроэнергии на большие расстояния.

Промышленное

Он используется в производстве полупроводников для напыления тонких слоев металлических пленок на поверхность пластины. Он также используется для электростатического флокирования, чтобы покрыть предметы с небольшими волокнами, стоящими на краю.

Научный

Искровые разрядники исторически использовались как ранняя форма радиопередачи. Точно так же, грозовые разряды в атмосфере Юпитера , как полагают, является источником мощных планеты радио выбросов частот.

Высокое напряжение использовалось в важных экспериментах и ​​открытиях в области химии и физики элементарных частиц. Электрические дуги были использованы для выделения и открытия элемента аргона из атмосферного воздуха. Индукционные катушки питали первые рентгеновские трубки. Мозли использовал рентгеновскую трубку, чтобы определить атомный номер набора металлических элементов по спектру, излучаемому при использовании в качестве анодов. Высокое напряжение используется для генерации электронных лучей для микроскопии . Кокрофт и Уолтон изобрели умножитель напряжения для преобразования атомов лития в оксиде лития в гелий путем ускорения атомов водорода.

Безопасность

символ высокого напряжения.

Напряжение более 50 В, приложенное к сухой неповрежденной коже человека, может вызвать фибрилляцию сердца, если оно создает электрические токи в тканях тела, которые проходят через область груди . Напряжение, при котором существует опасность поражения электрическим током, зависит от электропроводности сухой кожи человека. Живые человеческие ткани могут быть защищены от повреждений за счет изоляционных свойств сухой кожи до 50 вольт. Если та же самая кожа становится влажной, если есть раны или если напряжение подается на электроды, которые проникают в кожу, то даже источники напряжения ниже 40 В могут быть смертельными.

Случайный контакт с любым высоким напряжением, обеспечивающим достаточную энергию, может привести к серьезным травмам или смерти. Это может произойти, поскольку тело человека обеспечивает путь для прохождения тока, вызывая повреждение тканей и сердечную недостаточность. Другие травмы могут включать ожоги от дуги, возникшей при случайном контакте. Эти ожоги могут быть особенно опасными, если поражены дыхательные пути пострадавшего. Травмы также могут быть получены в результате физических сил, которые испытывают люди, падающие с большой высоты или брошенные на значительное расстояние.

Низкоэнергетическое воздействие высокого напряжения может быть безвредным, например, искра, возникающая в сухом климате при прикосновении к дверной ручке после прогулки по покрытому ковром полу. Напряжение может быть в диапазоне тысяч вольт, но средний ток является низким.

Стандартные меры предосторожности во избежание травм включают работу в условиях, при которых электрическая энергия не протекает через тело, особенно через область сердца, например, между руками или между рукой и ногой. Электричество может течь между двумя проводниками в высоковольтном оборудовании, и тело может замкнуть цепь. Чтобы этого не произошло, рабочий должен носить изолирующую одежду, такую ​​как резиновые перчатки, использовать изолированные инструменты и не прикасаться к оборудованию более чем одной рукой за раз. Электрический ток также может протекать между оборудованием и заземлением. Чтобы этого не произошло, рабочий должен стоять на изолированной поверхности, например, на резиновом коврике. Защитное оборудование регулярно проверяется, чтобы гарантировать, что оно по-прежнему защищает пользователя. Правила тестирования различаются в зависимости от страны. Испытательные компании могут проводить испытания при напряжении до 300 000 вольт и предлагать услуги от тестирования перчаток до тестирования Elevated Working Platform (или EWP).

Распределение

Прикосновение к проводам или близкое приближение к ним представляет опасность поражения электрическим током . Контакт с воздушными проводами может привести к травмам или смерти. Металлические лестницы, сельскохозяйственное оборудование, лодочные мачты, строительная техника, воздушные антенны и подобные предметы часто вступают в смертельный контакт с воздушными проводами. Посторонние лица, взбирающиеся на опоры электропередач или электрические устройства, также часто становятся жертвами поражения электрическим током. При очень высоких напряжениях передачи даже близкое приближение может быть опасным, поскольку высокое напряжение может вызвать дугу через значительный воздушный зазор.

Копание в закопанном кабеле также может быть опасным для рабочих на месте раскопок. Землеройное оборудование (ручные инструменты или привод от машин), которое соприкасается с проложенным кабелем, может подать напряжение на трубопровод или землю в этом районе, что приведет к поражению электрическим током ближайших рабочих. Неисправности в линии передачи высокого напряжения или подстанции могут привести к высоким токам , протекающих по поверхности Земли, производя подъем потенциала земли , что также представляет опасность поражения электрического тока.

Для линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения специально обученный персонал использует методы « линии под напряжением», чтобы обеспечить непосредственный контакт с оборудованием, находящимся под напряжением. В этом случае рабочий электрически подключен к высоковольтной линии, но полностью изолирован от земли, так что он имеет такой же электрический потенциал, что и линия. Поскольку подготовка к таким операциям является длительной и по-прежнему представляет опасность для персонала, только очень важные линии электропередачи подлежат техническому обслуживанию во время эксплуатации. Вне этих должным образом спроектированных ситуаций изоляция от земли не гарантирует отсутствие тока на землю, поскольку заземление или искрение на землю могут возникать неожиданными способами, а токи высокой частоты могут обжечь даже незаземленного человека. По этой причине прикосновение к передающей антенне опасно, а высокочастотная катушка Тесла может выдержать искру только с одной конечной точкой.

Защитное оборудование на высоковольтных линиях электропередачи обычно предотвращает образование нежелательной дуги или обеспечивает ее гашение в течение десятков миллисекунд. Электрические устройства, прерывающие цепи высокого напряжения, предназначены для безопасного направления образовавшейся дуги, чтобы она рассеивалась без повреждений. В высоковольтных выключателях часто используется струя воздуха под высоким давлением, специальный диэлектрический газ (например, SF ₆ под давлением) или погружение в минеральное масло для гашения дуги при разрыве цепи высокого напряжения.

Проводка в оборудовании, таком как рентгеновские аппараты и лазеры, требует осторожности. Секция высокого напряжения физически удалена от стороны низкого напряжения, чтобы уменьшить вероятность образования дуги между ними. Во избежание корональных потерь проводники должны быть как можно короче и без острых концов. В изолированном пластиковом покрытии не должно быть пузырьков воздуха, которые приводят к корональным разрядам внутри пузырьков.

Электростатические генераторы

Высокое напряжение не обязательно опасно, если оно не может обеспечить значительный ток . Несмотря на то, что электростатические машины, такие как генераторы Ван де Граафа и машины Вимшерста, вырабатывающие напряжение, приближающееся к одному миллиону вольт, они дают кратковременный удар. Это потому, что ток низкий, например, движется только относительно небольшое количество электронов. Эти устройства имеют ограниченное количество накопленной энергии, поэтому средний вырабатываемый ток невелик и обычно в течение короткого времени с импульсами, достигающими пика в диапазоне 1 А в течение наносекунды.

Разряд может включать в себя очень высокое напряжение в течение очень короткие периоды, но производить фибрилляции сердца, электрический источник питания должны производить значительный ток в сердечной мышце может продолжаться в течение многих миллисекунд , и должны внести полную энергию в диапазоне , по крайней мере , мДж или выше. Поэтому относительно высокий ток, превышающий примерно пятьдесят вольт, может быть значимым с медицинской точки зрения и потенциально смертельным.

Во время разряда эти машины прикладывают высокое напряжение к телу всего на одну миллионную секунды или меньше. Таким образом, слабый ток применяется в течение очень короткого времени, а количество вовлеченных электронов очень мало.

Катушки Тесла

Несмотря на то, что катушки Тесла внешне похожи на генераторы Ван де Граафа, они не являются электростатическими машинами и могут непрерывно генерировать значительные радиочастотные токи. Ток, подаваемый к человеческому телу, будет относительно постоянным, пока поддерживается контакт, в отличие от электростатических машин, которым обычно требуется больше времени для накопления заряда, а напряжение будет намного выше, чем напряжение пробоя кожи человека. Как следствие, выход катушки Тесла может быть опасным или даже фатальным.

Опасность вспышки дуги

В зависимости от предполагаемого тока короткого замыкания, имеющегося в составе распределительного устройства , существует опасность для обслуживающего и обслуживающего персонала из-за возможности возникновения электрической дуги высокой интенсивности . Максимальная температура дуги может превышать 10 000 кельвинов , а тепловое излучение, расширяющийся горячий воздух и взрывное испарение металла и изоляционного материала могут нанести серьезный вред незащищенным работникам. Такие комплекты распределительных устройств и источники дуги высокой энергии обычно присутствуют на электрических подстанциях и генерирующих станциях, промышленных предприятиях и крупных коммерческих зданиях. В Соединенных Штатах Национальная ассоциация противопожарной защиты опубликовала нормативный стандарт NFPA 70E для оценки и расчета опасности вспышки дуги и предоставляет стандарты защитной одежды, необходимой для электрических рабочих, подвергающихся таким опасностям на рабочем месте.

Опасность взрыва

Даже напряжение, недостаточное для разрушения воздуха, может обеспечить достаточно энергии для воспламенения атмосферы, содержащей горючие газы или пары, или взвешенную пыль. Например, газообразный водород , природный газ или пары бензина / бензина, смешанные с воздухом, могут воспламениться от искр, производимых электрическими устройствами. Примерами промышленных объектов с опасными зонами являются нефтехимические заводы, химические заводы , элеваторы и угольные шахты .

Меры, принятые для предотвращения таких взрывов, включают:

• Искробезопасность за счет использования устройства, сконструированного так, чтобы не накапливать достаточное количество накопленной электрической энергии, чтобы вызвать взрыв.
• Повышенная безопасность, которая распространяется на устройства, использующие такие меры, как маслонаполненные корпуса для предотвращения искр.
• Взрывозащищенные (огнестойкие) корпуса, которые сконструированы таким образом, чтобы взрыв внутри корпуса не мог выйти и воспламенить окружающую взрывоопасную атмосферу (это обозначение не означает, что устройство может выдержать внутренний или внешний взрыв)

В последние годы стандарты защиты от взрыва стали более единообразными в европейской и североамериканской практике. Система классификации «зон» теперь используется в измененной форме в Национальных электротехнических правилах США и Канадских электротехнических правилах . Устройства искробезопасности теперь одобрены для использования в Северной Америке.

Токсичные газы

Электрические разряды, включая частичный разряд и коронный разряд , могут производить небольшие количества токсичных газов, которые в замкнутом пространстве могут представлять опасность для здоровья. Эти газы включают окислители, такие как озон и различные оксиды азота . Их легко идентифицировать по характерному запаху или цвету, что позволяет свести к минимуму время контакта. Оксид азота невидим, но имеет сладкий запах. Он окисляется до диоксида азота в течение нескольких минут, который имеет желтый или красновато-коричневый цвет в зависимости от концентрации и запаха газообразного хлора, как в бассейне. Озон невидим, но имеет резкий запах, напоминающий запах воздуха после грозы. Это недолговечный вид, и половина его распадается на O
^{₂ в течение суток при нормальной температуре и атмосферном давлении.}

Молния

Опасности от молнии, очевидно, включают прямой удар по людям или имуществу. Однако молния также может создавать опасные градиенты напряжения в земле, а также электромагнитный импульс и может заряжать протяженные металлические объекты, такие как телефонные кабели, заборы и трубопроводы, до опасного напряжения, которое может быть перенесено на много миль от места удара. . Хотя многие из этих объектов обычно не являются проводящими, очень высокое напряжение может вызвать электрический пробой таких изоляторов, заставляя их действовать как проводники. Эти переданные потенциалы опасны для людей, домашнего скота и электронных устройств. Удары молнии также вызывают пожары и взрывы, которые приводят к гибели людей, травмам и материальному ущербу. Например, ежегодно в Северной Америке от ударов молнии возникают тысячи лесных пожаров .

Меры по борьбе с молнией могут снизить опасность; к ним относятся молниеотводы , экранирующие провода и соединение электрических и конструктивных частей зданий с образованием сплошного ограждения.

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка

диапазонов напряжения и электричество в вашем доме

Для большинства из нас единственная проблема с электричеством в наших домах — есть ли оно у нас или нет. Кроме того, это простой вопрос о наличии достаточного количества розеток и «Если я отключу этот шнур, отключится ли что-то важное?» Но что на самом деле происходит с электрическими схемами за стенами? Почему летом гаснет свет или выключаются приборы? Или во время шторма случаются отключения электроэнергии?

Чтобы ответить на эти вопросы, прежде всего важно понять диапазоны напряжения, действующие в вашем доме.

И еще до этого, что на самом деле подразумевается под термином «напряжение».

При обсуждении электрических цепей часто используется аналогия с резервуарами и трубами, заполненными водой. В этом сценарии электрический ток подобен потоку воды (измеряется в амперах), электрический заряд — это количество воды (измеряется в кулонах), а напряжение — это давление, которое толкает воду, или, точнее, разница в давлении между двумя точками (измеряется в вольтах).

Теперь представьте, что у вас есть два отдельных резервуара для воды, в которых количество воды (заряда) одинаково, но ширина труб разная.

Поскольку в обоих резервуарах содержится одинаковое количество жидкости, давление (напряжение) одинаково. Однако, когда вода выпускается, поток (ток) в более узкой трубе меньше, чем в более широкой.

Это означает, что для получения одинаковых результатов с обоими резервуарами нам придется увеличить количество воды в резервуаре с помощью более узкой трубы, что, в свою очередь, приведет к увеличению давления.

Этот вариант важен для понимания того, как электричество поступает и действует в вашем доме.

Например, подумайте о размерах шнура для всех ваших приборов — теперь сравните размер шнура вашего смартфона с размером шнура сушильной машины. Есть большая разница, правда? Длина и ширина этих шнуров аналогична размеру водопроводных труб в приведенной выше аналогии. Для более крупных предметов, таких как сушилка или кондиционер, потребуется гораздо больше энергии, чем для лампы.Однако, если начальная плата для обоих одинакова, ограничение размера шнура становится особенно важным.

Но ширина и длина шнура электроприбора — это не единственное, что регулирует мощность в вашем доме.

Это начинается с вашего автоматического выключателя.

Как работает электричество в вашем доме

Когда электричество впервые попадает в ваш дом, оно проходит через коробку автоматического выключателя и разделяется на различные диапазоны напряжения.

Каждый дом в США и Канаде работает по двухфазной системе, состоящей из 3-х проводов; два линейных провода и один заземляющий. Это означает, что хотя мощность, которая поступает в ваш дом, составляет 240 В, она затем делится на главном автоматическом выключателе на две половины по 120 В. Эти половинки затем проходят через один из линейных проводов и заземленный центр и используются для питания ваших основных приборов, таких как лампы.

Для более крупных бытовых приборов, таких как электрические плиты или сушилки, питание проходит одновременно через линейные провода и землю при полном напряжении 240 В.Это позволяет системе балансировать между ними при увеличении электрических нагрузок.

Но где эти диапазоны вписываются в общую картину?

Ниже мы создали простое руководство, которое поможет вам лучше понять различные диапазоны напряжения и их терминологию.

Диапазоны напряжения в США и Канаде

Номинальное напряжение: Это стандартное напряжение, производимое энергокомпанией.

Номинальное напряжение: Это максимальное напряжение, которое может безопасно достигаться при работе прибора.

В США и Канаде номинальное напряжение составляет 120/240, , а номинальное напряжение обычно составляет 125/250. Однако номинальное напряжение может варьироваться до 5 процентов с плюсом или минусом.

Выход за пределы номинального и номинального напряжения может стать немного сложнее.

Хотя вы, возможно, видели маркеры напряжения LV (низкое напряжение), , MV (среднее напряжение), , HV (высокое напряжение), или даже ELV (сверхнизкое напряжение), и EHV (сверхнизкое напряжение). High Voltage) , точные значения напряжения для этих диапазонов могут варьироваться в зависимости от того, кого вы спрашиваете.Это связано с различиями в отраслевых стандартах, штатах и ​​рейтингах, установленных Северным электрическим кодексом (NEC) и Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE).

Но не беспокойтесь, что вы запутаетесь, каждый прибор в вашем доме должен иметь соответствующую маркировку с указанием напряжения, необходимого для его безопасной работы!

И для большинства случаев домашнего использования стандарты National Electric Code (NEC) — единственные, о которых вам нужно беспокоиться. Проще говоря —

• Низкое напряжение (LV) — это диапазон напряжений с низким риском травм и обычно ниже 100 В.Например, если вы прикоснетесь к проводу, по которому идет ток низкого напряжения, сухими руками, вряд ли вас ударит током.
• Высокое напряжение (ВН) , с другой стороны, определяется как любое напряжение выше 100 В, которое потенциально может причинить вред.

Вне вашего дома и классификации NEC числа могут быть немного мрачнее. Однако для домашнего использования они обычно следующие:

Для среднеквадратичного напряжения переменного тока

• Сверхнизкое напряжение (ELV) будет указано как любое напряжение ниже 50 В.
• Низкое напряжение (LV) от 50 В до 1000 В
• Высокое напряжение (ВН) : 1000 В и выше.

Для постоянного напряжения

• ELV будет указано как что-либо ниже 120V
• LV составляет от 120 В до 1500 В
• HV : 1500 В и выше

Если вы все еще не уверены в диапазонах напряжения в вашем собственном доме или опасаетесь, что они могут быть отключены, вы всегда можете приобрести цифровой измеритель напряжения, чтобы проверить свои розетки.

Причина колебаний мощности

Итак, если диапазоны напряжения, поступающие в ваш дом, регулируются, почему колебания мощности все еще происходят?

Скачки напряжения, провалы, отключения и отключения электроэнергии — все это вызвано нарушением стабильных уровней напряжения. Например, отключение или выключение больших устройств, таких как блоки переменного тока или электродвигатели, может вызвать скачки напряжения. Эти приборы потребляют много энергии при использовании, поэтому их остановка может вызвать внезапное повышение уровня напряжения.

Возможно, вы заметили, что ваш свет летом имеет тенденцию гаснуть или выключаться в течение дня. Эти отключения вызваны постоянным снижением уровней напряжения, как правило, по вине энергокомпании. Они делают это, потому что снижение уровней мощности в часы пик — отличный способ предотвратить перегрузки в электрических сетях.

У себя дома вы можете предотвратить это с помощью ограничителей мощности или кондиционеров, которые будут поддерживать стабильный уровень напряжения.

Источники:

HVS — Стандарт высокого напряжения

• ВЫСОКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ
• ВЫСОКАЯ ТОЧНОСТЬ
• УНИКАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ЗАЩИТЫ
• МОДУЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Ohm-Labs HVS High Voltage Standard включает в себя инновации, основанные на многолетнем производстве и калибровке прецизионных высоковольтных делителей.

В HVS используются прецизионные согласованные резисторы для обеспечения высокой точности; это модифицированная конструкция перегородки Park.

Секция низкого сопротивления представляет собой стандартный резистор Ohm-Labs серии 100. Его можно удалить для отдельной калибровки или заменить другим эталоном для получения других соотношений. После удаления эталона с низким сопротивлением HVS можно использовать в качестве прецизионного высоковольтного резистора.

Инновационная конструкция защиты снижает ошибки утечки за счет экранирования каждого резистора при его номинальном напряжении. Защитная структура образует вторичный делитель с отдельным выходом для контроля напряжения во время испытаний.

Высоковольтные резисторы заключены в акриловую трубку, защищающую их от пыли и загрязнений. Низковольтный вентилятор отводит тепло через верхнюю часть делителя.

Базовый блок HVS включает в себя одну высоковольтную батарею 50 кВ (35 кВ переменного тока, действующее значение), один эталон сопротивления 100-Seires, основание и верхний тороид. Каждый дополнительный сумматор HVS-A включает в себя одну батарею 50 кВ и промежуточный тороид. Сумматоры легко складываются друг в друга для увеличения диапазона напряжений.

Сборки одного базового блока HVS плюс дополнительные блоки сумматора HVS-A можно заказать как HVS-100, HVS-150 и т. Д.

Тороиды HVS, высоковольтные секции, основание и стандарт сопротивления легко разбираются для безопасной транспортировки. Доступен индивидуально подобранный транспортировочный футляр (запросите футляр HVS).

ISO17025 включает до 150 кВ постоянного тока и до 100 кВ переменного тока среднеквадратичного значения (50 или 60 Гц).

Модель	Макс кВ постоянного / переменного тока	DC Точность	Точность переменного тока
HVS	50 постоянного / 35 переменного тока	<0. 01%	<0,1%
HVS-A	50 постоянного / 35 переменного тока	<0,01%	<0,1%
HVS-100	100 постоянного / 50 переменного тока	<0,01%	<0,1%
HVS-150	150 постоянного / 100 переменного тока	<0,01%	<0.1%

Физические

• HVS: 60x60x35 см (24x24x14 дюймов), 14 кг (30 фунтов)
• HVS-A: 50x50x30 см (20x20x12 дюймов), 8 кг (18 фунтов)

Консультации — Специалист по спецификациям | Проектирование электрических систем среднего напряжения

Цели обучения

• Проанализируйте, как и почему выбрана определенная система среднего напряжения (СН) для данной конструкции.
• Оцените применимые нормы и стандарты и их влияние на проектирование электрических систем.
• Напомним, что следует учитывать при проектировании систем распределения мощности среднего напряжения.

Мы привыкли рассматривать электрическую мощность так же, как и любые другие коммунальные услуги, поставляемые в наш дом или бизнес. И это правильный взгляд на это. Так же, как вода и природный газ, электроэнергия передается и распределяется для общего пользования. Подобно тому, как давление (или разница давлений между двумя точками) перемещает воду и газ, напряжение «перемещает» электрический ток. Чтобы электроэнергия была доставлена ​​конечным пользователям, она должна пройти несколько итераций.

Источники, распределение электроэнергии

Электроэнергия вырабатывается с использованием магнитной и кинетической энергии. Когда магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами, прерывается движущейся катушкой, в эту катушку индуцируется электрический ток. Именно так сегодня производится большая часть электроэнергии. Например, атомная станция использует ядерную энергию для производства пара высокого давления, который приводит в движение лопатки турбины. Затем это движение передается на ротор турбины.Магнитное поле генератора, соединенного с валом турбины, используется движущимся ротором для создания электрического тока в обмотке якоря. Угольные электростанции также используют тепло горящего угля для создания пара и выработки энергии с помощью паровой турбины, но с гораздо меньшей эффективностью, чем атомные станции. Гидроэлектростанция использует потенциальную энергию падающей воды для перемещения лопастей турбины. Точно так же ветряная турбина использует кинетическую энергию ветра для вращения лопастей. Установки на солнечных элементах не используют турбину, но они используют энергию солнца для стимуляции электронов специально изготовленных фотоэлектрических модулей, создавая таким образом постоянный ток (dc).Этот постоянный ток затем преобразуется в переменный ток (ac) через инверторы.

Несмотря на то, что существует так много источников энергии, которые можно преобразовать в электрическую, строительство электростанции везде, где требуется электроэнергия, непрактично и часто неосуществимо. Чтобы преодолеть эту проблему, электроэнергия передается от источника туда, где она необходима. Для перехода от инженерных сетей к конечному потребителю коммунальные предприятия используют подстанции. Эти подстанции снижают напряжение на уровне передачи до напряжения на уровне распределения.С этих подстанций, называемых коммунальными подстанциями, энергия передается (распределяется) жилым, коммерческим и промышленным пользователям.

Виды тока

Электроэнергия может передаваться через постоянный или переменный ток. Первой электростанцией была станция Перл-Стрит (построенная Edison Illuminating Co., которую возглавлял Томас Эдисон) в Нью-Йорке. Эта станция поставляла электроэнергию постоянного тока потребителям, находящимся поблизости от станции. Однако проблема с постоянным током заключается в том, что его нельзя транспортировать на большие расстояния, потому что он не может быть преобразован в более высокие напряжения. Никола Тесла был убежден, что способ преодолеть дистанционный барьер — это чередовать, а затем передавать мощность более высокого напряжения с помощью трансформаторов. Westinghouse запатентовал идею Теслы и построил первую линию электропередачи переменного тока в штате Нью-Йорк, по которой энергия передается от Ниагарского водопада в Буффало. Сегодняшние технологические достижения позволяют экономично передавать постоянный ток высокого напряжения — и это вполне может стать перспективой в будущем.

Первая линия электропередачи переменного тока была построена в 1886 году в Черки, Италия, которая передавала на 17 миль при напряжении 2000 В.Чтобы избежать высокой стоимости проводников, необходимых для передачи большого тока, и потерь, связанных с протеканием большого тока, были разработаны линии передачи более высокого напряжения. В 1936 году в США была проложена линия электропередачи 287 кВ: линия от плотины Гувера до Лос-Анджелеса. В настоящее время в Соединенных Штатах для передачи мощности обычно используется напряжение до 345 кВ. Возможно использование более высоких напряжений, но проводится тщательный анализ экономики, поскольку цена оборудования существенно возрастает при переходе на более высокий уровень напряжения.

Уровни напряжения

Есть несколько причин для выбора одного уровня напряжения вместо другого для передачи электроэнергии. Основная причина — стоимость. Чем выше напряжение, тем меньше меди для проводки, но больше денег на электрооборудование — это баланс. Еще одна причина — длина линий. Для более длинных линий электропередачи имеет смысл использовать более высокое напряжение, но это требует большего расстояния между проводами. Часто на решение влияют существующие линии электропередачи в конкретном районе.Использование одной и той же системы напряжения облегчает объединение различных линий в сеть, и это может сделать определенный уровень напряжения очень привлекательным, даже если непосредственные затраты выше.

Уровни напряжения стандартизированы, чтобы производители могли сконцентрироваться на разработке определенных типов оборудования. ANSI C84.1 определяет среднее напряжение (MV) как «класс номинальных системных напряжений от 1000 В до 100 кВ». IEEE 141 (Красная книга) ссылается на ANSI C84.1 в распознавании тех же уровней напряжения, связанных с диапазоном MV.Из всех возможных уровней напряжения от 1 кВ до 100 кВ стандартные напряжения, наиболее часто используемые в Соединенных Штатах, составляют 4160 В, 12 470 В, 13 200 В, 13 800 В, 24 940 В и 34 500 В для четырехпроводных систем и 69 000 V для трехпроводных систем. Также используются другие системы напряжения, такие как 2400 В, 4800 В, 6900 В, 8320 В, 12 000 В, 20 780 В, 22 860 В, 23 000 В и 46 000 В. Определенные напряжения, такие как 4,1 кВ, 6,9 кВ и 13,8. кВ, совпадают со стандартными напряжениями двигателя, поэтому они предпочтительны.

В зависимости от размера кампуса конечный пользователь должен будет выбрать, какой уровень напряжения распределять мощность. При выборе уровня напряжения необходимо принять несколько решений. Помимо стоимости проекта, одним из важнейших аспектов является безопасность. Много лет назад электрики обычно работали с оборудованием, находящимся под напряжением, и не только с оборудованием низкого напряжения (1000 В или меньше), но и с оборудованием среднего напряжения. Эта практика очень ограничена, потому что она очень опасна. В тех случаях, когда работы по техническому обслуживанию оборудования под напряжением по-прежнему выполняются, безопасность является первоочередной задачей.В целях обеспечения безопасности NFPA: Статья 110 Национального электротехнического кодекса (NEC) «Требования к электроустановкам» требует наличия определенных зазоров в рабочем пространстве вокруг электрического оборудования — чем выше номинальное напряжение, тем больше требуемый зазор. Техническое обслуживание оборудования — еще один фактор при принятии решения об уровне напряжения электрической системы. Если группа технического обслуживания уже обучена работе с определенным оборудованием, работающим под напряжением, имеет смысл продолжать использовать тот же уровень напряжения. В противном случае потребуется дополнительное обучение.

Использование системы распределения среднего напряжения имеет несколько преимуществ по сравнению с распределением низкого напряжения. Напряжение и ток имеют обратную зависимость. При определенной потребности в мощности, чем выше напряжение, тем ниже ток, согласно уравнению:

P = V x I

Где P = мощность, V = напряжение и I = ток.

Иногда проблема не в расстоянии, а в количестве распределяемой мощности. Жилые дома не имеют большой потребности в электроэнергии, поэтому использование НН им хорошо подходит.Но коммерческие клиенты обычно требуют большого количества энергии. Предположим, что определенному клиенту требуется мощность 10 МВт (или 12 МВА). При распределении этой мощности на НН (например, 480 В) объекту потребуется почти 14 450 ампер. Это огромный ток, который требует огромного количества проводов. Для сравнения, те же 12 МВА будут производить только около 500 ампер при 13,8 кВ. Это решение с низким потреблением тока дает владельцу гибкость в подаче электроэнергии через здание как можно ближе к нагрузке, а затем понижает мощность до низкого уровня для потребления.Выбор распределения электроэнергии через MV также помогает минимизировать потери мощности, что увеличивает эксплуатационную экономию. Верно и обратное: чем ниже напряжение, тем выше ток. Система среднего напряжения обеспечивает то же количество мощности за счет меньшего количества тока по сравнению с системой низкого напряжения. Меньшая сила тока дает меньшие проводники и / или меньшее количество наборов проводников для распределения мощности, что приводит к значительной экономии. Более низкие уровни тока также приводят к меньшим потерям мощности и, как следствие, меньшему падению напряжения.Меньшее падение напряжения делает возможным распределение мощности на большие расстояния. Очень часто в кампусе имеется распределительная система на 13,8 кВ с понижением напряжения до 480 В в здании и 4160 В и 480 В в центральном хозяйственном здании. Если расстояния от основной подстанции кампуса до отдельных зданий велики, можно использовать более высокие напряжения, но распределительная система на 13,8 кВ очень распространена. Другие распространенные напряжения составляют 12,47 кВ, 24 кВ и 24,9 кВ (номинально 25 кВ).

Проектирование системы распределения

При проектировании распределительной системы среднего напряжения особое внимание следует уделять размерам оборудования, номинальным характеристикам и свободным зазорам. Размеры оборудования для систем среднего напряжения больше, чем для систем низкого напряжения. Поэтому пространство, отведенное под оборудование, становится очень важным, и его следует выделять на ранних этапах процесса проектирования. В таблице 1 показано сравнение электрооборудования для двух очень распространенных систем напряжения 480 В и 13.8 кВ, на оборудовании того же производителя.

Рабочие зазоры вокруг оборудования среднего напряжения также больше, чем зазоры оборудования низкого напряжения. Статья 110 NEC описывает минимальные рабочие расстояния вокруг электрического оборудования. В таблице 2 сравниваются рабочие зазоры для тех же двух распределительных систем, которые перечислены в таблице 1.

Условие 1 выполняется, если на одной стороне есть открытая токоведущая часть, но нет токоведущих или заземленных частей на противоположной стороне рабочего пространства.Если с обеих сторон находятся токоведущие части, Условие 1 выполняется только в том случае, если части защищены изоляционными материалами. Условие 2 применяется, когда на одной стороне рабочего пространства находятся открытые токоведущие части, а с другой — заземленные, при этом бетон, кирпич и плитка считаются заземленными. Условие 3 — это наихудший сценарий с открытыми токоведущими частями по обе стороны рабочего пространства.

Если оборудование среднего напряжения находится на открытом воздухе, оно должно быть как минимум ограничено забором, который, в зависимости от уровня напряжения, должен находиться на расстоянии не менее 10 футов от токоведущих частей или корпуса. Для системы с номинальным напряжением 13,8 кВ зазор должен составлять 15 футов. См. Статью 110.31 NEC для получения более подробной информации.

СН не обладает такой гибкостью, как оборудование низкого напряжения. Для низковольтных систем существуют автоматические выключатели всех размеров, а более крупные выключатели оснащены легко регулируемыми расцепителями. В простых системах среднего напряжения для защиты могут использоваться предохранители, и эти предохранители также бывают разных размеров. Однако в сложных системах распределения среднего напряжения, таких как критически важные объекты, использование выключателей среднего напряжения становится необходимостью.Наименьший автоматический выключатель для номинальной системы 13,8 кВ (распределительное устройство 15 кВ) рассчитан на 1200 ампер. Следующий размер — 2000 ампер, затем 3000 ампер. Как упоминалось ранее, большим преимуществом систем среднего напряжения является низкий ток, но в настоящее время нет выключателя, достаточно маленького для этих систем. Однако для систем Международной электротехнической комиссии (МЭК) доступны автоматические выключатели на 630 ампер. Этот автоматический выключатель мы называем «тупым» выключателем. Его называют тупым, потому что он не обладает никаким интеллектом и не знает, когда устранить ошибку.По этой причине используются реле. Реле предлагают отличные возможности и схемы защиты, но это не отменяет того факта, что самый маленький автоматический выключатель среднего напряжения на 1200 ампер очень часто оказывается слишком большим для протекающего тока. Это отсутствие гибкости имеет финансовые последствия, которые необходимо учитывать.

Защита от сбоев для систем среднего напряжения становится важной из-за последствий отказа защиты. Автоматический выключатель на 1200 ампер, рассчитанный на 480 В, может выдерживать мощность около 1 МВА (при номинальном токе 100 и нагрузке).Для сравнения: автоматический выключатель на 1200 А при 13,8 кВ может выдерживать более 28 МВА. Как мы видим, выключатель среднего напряжения обеспечивает гораздо большую нагрузку, поэтому крайне важно обеспечить защиту. Из-за того, что единичный отказ оказывает большое влияние на систему распределения, надежность системы становится важной частью проектных усилий. IEEE 493-2007: Industrial Power Systems Design (Золотая книга) — хороший ресурс для анализа надежности. На основе этого анализа и потребностей владельца в систему может быть встроено резервирование.Избыточность может быть N + x (где x может быть 1, 2 или любым числом) или 2N. Система 2N требует двух источников питания для каждой единицы оборудования, каждый из которых полностью способен выдержать всю нагрузку (см. Рисунок 1). В случае неисправности на стороне «A», питание по-прежнему доступно через сторону «B». Когда сторона A недоступна, система не переходит в состояние 2N, пока сторона A не будет снова введена в эксплуатацию. Резервирование важно учитывать на любом уровне напряжения, но оно становится особенно важным в системах среднего напряжения, поскольку обеспечивается большое количество энергии, которое может быть потеряно.Используя тот же пример, выключатель на 1200 ампер при 480 В может выдерживать около 1 МВА, а при 13,8 кВ может выдерживать более 28 МВА. Потеря 28 МВА может иметь гораздо больший эффект, чем потеря 1 МВА мощности.

Для больших и сложных электрических систем защиту для системы среднего напряжения можно легко спроектировать с помощью реле, но она может стать сложной и ее необходимо тщательно продумать. Существует много видов схем защиты, и обычно в надежной системе задействовано много различных типов реле и функций.Каждому типу реле присвоен номер, как и каждому устройству защиты, описанному в ANSI / IEEE C37.2, что упрощает проектирование и понимание конструкций других людей. Реле дифференциальной защиты (87) суммирует входящие токи и сравнивает их с суммой выходящих токов. Этот вид защиты является одним из самых распространенных, поскольку он быстродействующий. Дифференциальная защита применяется к главной шине оборудования и зоне, которая охватывает все выключатели. Дифференциальная защита также может быть предусмотрена для трансформаторов среднего напряжения и фидеров значительной длины.Другие распространенные типы защиты — это максимальная токовая защита (51), мгновенная защита (50), защита от перенапряжения (59), минимальное напряжение (27), защита от обратной мощности (32) и многие другие. Отличным источником по защите электрических систем является IEEE 242-2001: Защита и координация промышленных и коммерческих энергосистем.

В последнее десятилетие предпринимались попытки централизовать защиту оборудования среднего напряжения. Отдельные реле отправляют сигналы на центральное устройство, которое затем обрабатывает информацию и решает, какое действие, если оно есть, должно быть выполнено, чтобы избежать ложного срабатывания.Сигнал может передаваться туда и обратно по оптоволоконной проводке или по беспроводной сети. Эта технология была впервые разработана в Европе, и ее стандартом является IEC 61850: Power Utility Automation. Эта технология многообещающая, но пока не получила широкого распространения.

СН также имеют тенденцию быть больше и дороже, чем трансформаторы низкого напряжения. Из-за воздействия, которое неисправность трансформатора может оказать на всю систему, больше внимания уделяется защите трансформаторов среднего напряжения. В дополнение к обычной защите от перегрузки по току, которую могут получить трансформаторы низкого напряжения, трансформаторы среднего напряжения оснащены тепловым реле (49) для контроля температуры масла, реле давления (63) для контроля давления в масляном баке и реле уровня жидкости (71). для контроля уровня масла (см. рисунок 2).Все эти реле отключают выключатель при заданном значении соответствующих параметров, выходящих за пределы допустимых диапазонов. Для пояснения, некоторые трансформаторы низкого напряжения могут иметь все эти уровни защиты, но для трансформаторов среднего напряжения такая защита является обычным делом.

Резервное питание

MV предлагают те же преимущества, что и сторона энергоснабжения, на стороне резервного (или резервного) питания. Например, для системы на 13,8 кВ можно использовать генераторы на 13,8 кВ. Резервная мощность, производимая генераторами, может быть так же легко распределена как можно ближе к нагрузке, например, со стороны электросети.В зависимости от типа конструкции распределительной системы часто возникает необходимость в параллельном подключении этих генераторов среднего напряжения для резервного копирования всей системы.

При параллельном подключении генераторов среднего напряжения необходимо учитывать несколько моментов. Один из них — надежность. Например, если для поддержки энергосистемы в случае полного отказа энергосистемы требуется четыре генератора, следующим решением будет масштаб резервирования. Если требуется N + 1, нам нужно будет задействовать пять генераторов, причем четыре из пяти необходимы в любой момент времени.Надежность (доступность) такой системы составляет 0,999. Если допустима меньшая надежность, можно использовать только четыре генератора для доступности 0,96. Для получения подробной информации о том, как рассчитать надежность энергосистем, см. Золотую книгу IEEE.

Еще одно решение — как система резервного копирования взаимодействует с утилитой. Во многих случаях достаточно открытого перехода, когда резервная система отключается от нагрузки до того, как к ней снова подключено электроснабжение. Открытые переходы проще и проще реализовать.В некоторых случаях требуется закрытый переход — когда система резервного питания и система электроснабжения подключены параллельно в течение очень короткого периода времени, обычно несколько циклов.

Примеры систем с закрытым переходом можно найти в больницах и центрах обработки данных. Закрытый переход усложняет систему распределения, потому что элементы управления и ретрансляции должны включать больше зон контроля.

Кроме того, из-за параллельного подключения энергоснабжения к электросети и резервному источнику, наличие тока короткого замыкания увеличивает наихудший сценарий отказа, происходящего во время замкнутого перехода. Это увеличение аварийной нагрузки может подтолкнуть КРУ к следующему более высокому стандартному рейтингу, что может значительно повлиять на затраты (см. Рисунок 3).

Система среднего напряжения, поддерживаемая резервными генераторами, также требует пристального внимания к заземлению и защите от замыканий на землю. Заземление электрических систем — это обширная тема, которая здесь не рассматривается, за исключением того, чтобы направить читателя к двум полезным ресурсам: IEEE 142-1991: Заземление промышленных и коммерческих систем питания и IEEE C37.101: Руководство по защите заземления генераторов.

MV за и против

СН имеют много преимуществ по сравнению с распределителями низкого напряжения, но у них есть и некоторые недостатки. Выбор должен быть результатом тщательного анализа, в котором преобладающими факторами являются стоимость и безопасность. Преимущества систем среднего напряжения включают использование гораздо меньшего количества меди в виде проводов меньшего размера и меньшего количества наборов проводов, меньшие потери мощности, меньшее падение напряжения и, как следствие, распределение гораздо большей мощности на нагрузку.К недостаткам систем среднего напряжения относятся большие размеры оборудования, большие рабочие зазоры, необходимые для электрического оборудования, большие инвестиции в обучение и более длительные периоды технического обслуживания для ремонта оборудования.

Независимо от этих преимуществ и недостатков, иногда распределение на НН невозможно, и в этом случае используется распределение СН (см. Рисунок 4). В таких случаях следует тщательно продумать вопросы безопасности рабочих, разработав подробные процедуры обслуживания оборудования среднего напряжения.Также следует внимательно относиться к безопасности не обслуживающего персонала. Самый эффективный способ обеспечить безопасность — запереть двери помещений, где размещается оборудование среднего напряжения, и не допускать проникновения посторонних лиц.

Эдуард Пакуку — старший инженер-электрик в Concord Engineering. Он тратит большую часть своего времени на проектирование электрических систем для университетов, медицинских учреждений, критически важных объектов и высотных коммерческих зданий.

7 типов уровней напряжения ELV LV MV HV EHV Сверхвысокое напряжение

Различные типы уровней напряжения:

В системах передачи и распределения энергосистемы используются другие типы обозначений напряжения.Посмотрим тип напряжения.

• Номинальное напряжение
• Номинальное напряжение
• Сверхнизкое напряжение
• Низкое напряжение
• Среднее напряжение
• Высокое напряжение
• Сверхвысокое напряжение

Номинальное напряжение:

Максимальное стандартное напряжение, которое может вырабатывать электростанция, называется номинальным напряжением с учетом запаса прочности. Номинальное напряжение обычно считается максимальным напряжением генератора.

Номинальное напряжение:

Заранее определенное системное напряжение называется номинальным напряжением.то есть генератор переменного тока рассчитан на выработку 11 кВ + или — 5%, но он выдает 11,1 кВ, что означает, что номинальное напряжение генератора составляет 11 кВ, а номинальное напряжение — 11,1 кВ. Мы не можем точно поддерживать работу генератора при номинальном напряжении.

Сверхнизкое напряжение:

Уровень напряжения ниже 70 В называется сверхнизким напряжением. Человек может прикоснуться к токоведущему проводнику, и это не повредит. Но во влажных условиях человек может испытать легкий шок.

Пример: Подмышечное питание электронного инструмента, 12 В, батарея 24 В, выход для зарядного устройства телефона, медицинское оборудование и т. Д.

Низкое напряжение:

Уровень напряжения составляет от 70 до 600 вольт, что называется низким напряжением. Человек не прикасается к этим токоведущим проводам нормальной рукой. В условиях повышенной влажности человек получает опасное потрясение, которое приводит к стадии комы или смерти.

Пример: Электропитание бытовых или бытовых приборов, однофазное или двухфазное, электродвигатель 230 В, 440 В и 110 В, домашний генератор и т. Д.

Среднее напряжение

ANSI / IEEE 1585-2002 относится к: среднему напряжению (0,6 кВ — 33 кВ), а IEEE Std 1623-2004 относится к: устройствам, рассчитанным на среднее напряжение (1 кВ — 33 кВ).[Предполагается, что это ac.]

Пример: Сельские линии электропередачи, Промышленное распределение электроэнергии, автоматические выключатели от 690 В до 33 кВ.

Высокое напряжение:

Уровень напряжения от 33 кВ до 220 кВ называется высоким напряжением. Кроме того, линия передачи высокого напряжения называется линиями передачи высокого напряжения.

Пример: Тяжелые опоры электропередачи

Что такое сверхвысокое напряжение:

Сверхвысокое напряжение добавляется в соответствии с требованиями потребителя.Обычно уровень напряжения от 220 кВ до 760 кВ называется сверхвысоким напряжением.

Пример для 400 кВ: Линия Дехар — Панипат

Пример для 760 кВ: Анпара — Уннао

Сверхвысокое напряжение:

Линии сверхвысокого напряжения — это не что иное, как уровень напряжения выше 800 кВ, который называется сверхвысоким напряжением.

Пример: 1200 кВ Bina National

Как определить уровень напряжения башни при использовании фарфорового изолятора:

В Индии для передачи энергии используются в основном фарфоровые изоляторы.Изолятор состоит из дисков, каждый из которых способен выдерживать напряжение до 12 кВ. Посмотрите на изображение фарфорового изолятора 66кВ.

Изолятор состоит из 8 дисков, каждый из которых выдерживает напряжение до 12 кВ. Отсюда 8 * 12кВ = 96кВ.

Рассчитано на основе линейного напряжения + допуск 15% + один дополнительный диск для безопасности.

Следовательно, 66 кВ + 9,9 кВ + 12 кВ = 87,9 кВ. Следовательно, согласно нашим расчетам, нам необходимо установить диск 9.

Руководство по двигателям среднего и высокого напряжения

Несмотря на то, что низковольтные двигатели имеют широкий спектр потенциальных применений в промышленности, все же существуют случаи, когда для выполнения работы требуется более высокое напряжение.В 2018 году Hoyer расширит свою линейку продукции линейкой двигателей среднего напряжения с напряжением от 3 до 11 кВ, которые хорошо подходят для тяжелых нагрузок.

Технический менеджер Хойера, Бьярне Нор, знакомит с двигателями среднего и высокого напряжения.

Держим лимиты под контролем

Могут быть разные представления о том, что считать двигателем низкого, среднего или высокого напряжения.

«Некоторые люди считают все, что выше 1000 В, высоким напряжением.Однако пределы четко определены в стандарте IEC 60038: низкое напряжение — до 1000 В, среднее напряжение — от 1000 В до 35 кВ, а высокое напряжение — более 35 кВ. Таким образом, все двигатели нашей новой серии относятся к категории среднего напряжения », — говорит Бьярне Нор.

Более высокое напряжение дает возможность экономии

Среднее и высокое напряжение особенно актуально для тяжелых условий эксплуатации, где требуется двигатель мощностью от 400 кВт и выше. Здесь более высокое напряжение позволяет использовать кабели меньшего диаметра, что значительно снижает затраты на распределительные кабели.

«Увеличивая напряжение, можно снизить ток. Это означает, что можно использовать распределительные кабели меньшего размера. Более высокое напряжение также является очевидным выбором, если кабели необходимо прокладывать на большие расстояния, например, в туннелях ».

В этих секторах следует учитывать среднее и высокое напряжение

Двигатели среднего и высокого напряжения особенно хорошо подходят для профессионалов, работающих с большими нагрузками.

«Продукт идеально подходит для отрасли HVAC, например, для производителей промышленных вентиляторов и винтовых компрессоров, а также для насосной отрасли.”

Система изоляции отличается от низковольтной

С чисто механической точки зрения двигатели среднего напряжения не сильно отличаются от стандартных асинхронных двигателей низкого напряжения. Мы по-прежнему говорим о двигателе с ребристым охлаждением и смазывающими подшипниками. Однако есть некоторые важные отличия, — объясняет Бьярне Нор:

«Статор двигателя среднего напряжения имеет улучшенную систему изоляции, позволяющую рассчитать его на среднее напряжение. Это включает в себя систему вакуумной пропитки, при которой все углубления заполняются лаком вместе с материалами для защиты от коронного разряда для предотвращения электрического износа изоляционного материала.Кроме того, увеличиваются пути утечки и воздушные зазоры от проводника до земли ».

В отличие от двигателя низкого напряжения, двигатель среднего напряжения не имеет клеммной колодки, а вместо этого подключается с помощью изоляторов высокого напряжения.

Протестировано как на электрическую, так и на тепловую долговечность

Чем выше напряжение, тем больше влияние на срок службы двигателя. Таким образом, когда речь идет об обеспечении качества двигателей, к документации и испытаниям предъявляются всесторонние требования.

«В то время как низковольтные двигатели будут испытываться только на тепловой срок службы, наши двигатели среднего напряжения проверяются как на электрическую, так и на тепловую долговечность. У нас есть документация на все наши двигатели на минимальный срок службы 20 000 часов. Естественно, у нас также есть кривые производительности и тому подобное, а также возможность классификации на основе проекта для морского сегмента ».

Если требуется регулируемая частота вращения, можно установить двигатели с токоизолированными подшипниками, как те, которые используются в двигателях низкого напряжения, так что срок службы может быть дополнительно увеличен за счет снижения тока подшипников.

Требуется авторизованная установка и исчерпывающий совет

В то время как большинство электриков могут подключить двигатель низкого напряжения, использование более высокого напряжения сложнее. Поэтому использование двигателей среднего напряжения требует исчерпывающих советов и тесного диалога.

«У вас должно быть специальное разрешение на установку двигателя среднего напряжения и подключение к электросети. И наши продавцы, и наш технический отдел готовы предложить поддержку, например, в выборе правильного типа двигателя и установке электрического интерфейса, включая зажимы и кабели », — завершает Бьярне Нор.

Факты о двигателях среднего напряжения, выбранных компанией Hoyer

С начала 2018 года Hoyer будет предлагать стандартную программу двигателей среднего напряжения со следующими типами напряжения:

• 3 кВ / 3,3 кВ
• 6 кВ / 6,6 кВ
• 10 кВ / 11 кВ

Существует также разработанная программа с возможностью индивидуальных решений.

ANSI / NETA ECS — Международная ассоциация электрических испытаний

Область применения

Целью данных спецификаций является обеспечение того, чтобы протестированное электрическое оборудование и системы работали, соответствовали применимым стандартам и допускам производителя и были установлены в соответствии с проектными спецификациями.

Три класса напряжения оборудования подробно описаны в ANSI / NETA ECS

• Низковольтные системы (менее 1000 В)
• Системы среднего напряжения (более 1000 вольт и менее 100000 вольт)
• Системы высокого и сверхвысокого напряжения (более 100 кВ и менее 1000 кВ)

Описание
Стандарт ANSI / NETA для технических требований к вводу в эксплуатацию электрооборудования для электроэнергетического оборудования и систем был разработан для использования лицами, ответственными за испытания и ввод в эксплуатацию вновь установленных или модернизированных электроэнергетических систем и оборудования, чтобы помочь им в определении и выполнение необходимых проверок, испытаний, измерений и проверки производительности системы для ввода в эксплуатацию инфраструктуры энергосистемы. Этот документ помогает обеспечить безопасную и надежную работу электроэнергетического оборудования и систем. Очень важно вводить в эксплуатацию недавно установленное и модернизированное оборудование и системы электроснабжения. Кроме того, приемочные испытания оборудования предоставляют результаты базовых испытаний для программ технического обслуживания и анализа тенденций в отношении оборудования, а ввод в эксплуатацию подтверждает, что электрическое оборудование и система соответствуют проектным требованиям владельца и основам проектирования. Стандарт 2020 ANSI / NETA для технических требований к вводу в эксплуатацию электрооборудования для электроэнергетического оборудования и систем — это второе издание и самая последняя редакция этого документа, который был утвержден в качестве американского национального стандарта 9 сентября 2019 года.

Новое в ANSI / NETA ECS-2020

• Обновленный процесс ввода в эксплуатацию
• Обновленные процедуры ввода в эксплуатацию и проверки для систем низкого, среднего, высокого и сверхвысокого напряжения

Выбор напряжения системы в соответствии со стандартом ANSI C84.1

Проектирование энергосистемы

Выбор напряжения системы имеет решающее значение для успешного проектирования энергосистемы. В справочнике перечислены стандартные напряжения для США и их диапазоны.Номинальные напряжения приведены в таблице 1 ниже.

Как видно, ANSI C84.1-1989 делит напряжения системы на «классы напряжения».

Выбор рабочего напряжения ограничен теми напряжениями, которые предоставляет обслуживающая сеть. В большинстве случаев доступен только один вариант электрической сети и, следовательно, только один выбор рабочего напряжения. По мере увеличения требований к питанию увеличивается вероятность того, что энергосистеме потребуется более высокое рабочее напряжение для данной установки.

Таблица 1 — Стандартные номинальные напряжения трехфазной системы в соответствии с ANSI C84.1-1989

В некоторых случаях энергоснабжающая организация может выбрать желаемое рабочее напряжение, и в этом случае потребуется анализ различных вариантов, чтобы прийти к правильному выбору. .

В целом, чем выше рабочее напряжение , тем дороже будет оборудование, необходимое для его размещения.

Затраты на техническое обслуживание и установку также увеличиваются с увеличением рабочего напряжения. Однако для такого оборудования, как большие двигатели, может потребоваться рабочее напряжение 4160 В или выше, и, кроме того, надежность обслуживания имеет тенденцию повышаться при более высоких рабочих напряжениях.

Еще один фактор, который следует учитывать в отношении рабочего напряжения, — это регулирование напряжения в системе электроснабжения.Напряжения, определяемые энергокомпанией как « распределение », в большинстве случаев должны иметь адекватное регулирование напряжения для обслуживаемых нагрузок.

Напряжения, определяемые как « субпередача » или « передача », однако, часто требуют использования регуляторов напряжения или трансформаторов с переключением ответвлений нагрузки на обслуживающем оборудовании для обеспечения адекватного регулирования напряжения. Такая ситуация обычно возникает только при рабочем напряжении выше 34,5 кВ, , однако может возникнуть при напряжении от 20 кВ до 34.5 кВ. В случае сомнений следует проконсультироваться с обслуживающим предприятием.

Напряжение использования определяется требованиями обслуживаемых нагрузок.

Для большинства промышленных и коммерческих объектов это будет 480 Y / 277 В , хотя 208 Y / 120 В также требуется для розеток и небольшого оборудования. Для больших двигателей может потребоваться 4160 В или выше. Распределение в пределах объекта может быть 480 Y / 277 V или, для больших распределительных систем, может потребоваться распределение среднего напряжения.

Распределение среднего напряжения подразумевает рабочее напряжение среднего (или более высокого) напряжения и приведет к более высоким затратам на оборудование, установку и обслуживание, чем распределение низкого напряжения.