Стандарты напряжения в России. Системный оператор единой энергетической системы Частота и составляет 50 гц

• Сохранить в формате csv
• Сохранить в формате xml

Информация о частоте электрического тока в ЕЭС России, публикуемая ОАО «СО ЕЭС» в соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 21.01.2004 № 24 «Об утверждении стандартов раскрытия информации субъектами оптового и розничных рынков электрической энергии» (в редакции Постановлений Правительства Российской Федерации от 21.04.2009 № 334 и от 09.08.2010 № 609), размещена в подразделе «Информация о значении частоты электрического тока в ЕЭС России » раздела «Раскрытие информации о функционировании ЕЭС России »

О частоте в Единой энергетической системе России

Частота электрического тока является одним из показателей качества электрической энергии и важнейшим параметром режима энергосистемы. Значение частоты показывает текущее состояние баланса генерируемой и потребляемой активной мощности в энергосистеме. Работа Единой энергосистемы России планируется для номинальной частоты – 50 герц (Гц). Непрерывность производства электроэнергии, отсутствие возможности запасать энергию в промышленных масштабах и постоянное изменение объемов потребления требуют настолько же непрерывного контроля за соответствием количества произведенной и потребленной электроэнергии. Показателем, характеризующим точность этого соответствия, является частота.

При ведении режима ЕЭС, постоянно возникают колебания баланса мощности в основном из-за нестабильности потребления, а также (гораздо реже) при отключениях генерирующего оборудования, линий электропередачи и других элементов энергосистемы. Указанные отклонения баланса мощности приводят к отклонениям частоты от номинального уровня.

Повышенный уровень частоты в энергосистеме относительно номинальной означает избыток генерируемой активной мощности относительно потребления энергосистемы, и наоборот, пониженный уровень частоты означает недостаток генерируемой активной мощности относительно потребления.

Таким образом, регулирование режима энергосистемы по частоте заключается в постоянном поддержании планового баланса мощности путем ручного или автоматического (а чаще и того, и другого одновременно) изменения нагрузки генераторов электростанций таким образом, чтобы частота все время оставалась близкой к номинальной. При аварийных ситуациях, когда резервов генерирующего оборудования электростанций недостаточно, для восстановления допустимого уровня частоты, может применяться ограничение нагрузки потребителей.

Регулирование частоты электрического тока в ЕЭС России осуществляется в соответствии с требованиями, установленными Стандартом ОАО «СО ЕЭС» СТО 59012820.27.100.003-2012 «Регулирование частоты и перетоков активной мощности в ЕЭС России. Нормы и требования» (в редакции от 31.01.2017) и национальным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р 55890-2013 «Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Оперативно-диспетчерское управление. Регулирование частоты и перетоков активной мощности. Нормы и требования» (далее – Стандарты).

Согласно указанным Стандартам, в первой синхронной зоне ЕЭС России должно быть обеспечено поддержание усредненных на 20-секундном временном интервале значений частоты в пределах (50,00±0,05) Гц при допустимости нахождения значений частоты в пределах (50,0±0,2) Гц с восстановлением частоты до уровня (50,00±0,05) Гц за время не более 15 минут. Высокие требования к поддержанию частоты обусловлены необходимостью согласования отклонений частоты с планируемыми запасами пропускной способности контролируемых сечений ЕЭС в нормальных условиях. Для ЕЭС России, характеризующейся протяженными межсистемными связями, входящими в контролируемые сечения, более жесткие нормативы по поддержанию частоты и, соответственно, баланса мощности, позволяют максимально использовать пропускную способность этих связей.

Все вращающиеся механизмы в синхронно работающих частях энергосистемы (турбины, генераторы, двигатели и т.д.) имеют номинальные проектные обороты, пропорциональные номинальной частоте в сети. Известно, что номинальный режим работы всех вращающихся механизмов является наиболее эффективным с точки зрения их экономичности, надежности и долговечности. Отклонение от номинальных оборотов вращения приводит к нежелательным эффектам в работе оборудования электростанций и потребителей (возникновение повышенных вибраций, износа и т.д.), снижению их экономичности и надежности. Для разного оборудования существуют предельно допустимые отклонения частоты от номинальной. Поддержание частоты на уровне близком к номинальному обеспечивает максимальную экономичность работы энергетического оборудования и максимальный запас надежности работы энергосистем.

Питающее напряжение 220/230 В однофазное и 380/400 В трехфазное в РФ. Почему 220 и 230 В, 380 В и 400В это одно и то же. 50Гц / 60Гц. Почему питающее напряжение в электрических сетях пременное? Почему передающие сети (линии электропередач, ЛЭП) имеют очень высокое напряжение (высоковольтные)? Почему в в сетях потребителей напряжение ниже? Почему так. Жаргон электриков и здравый смысл.

Во первых, почему питающее напряжение в электрических сетях пременное, а не постоянное ? Первые генераторы в конце 19-го века выдавали постоянное напряжение, пока кто-то (умный!) не сообразил, что производить переменное при генерации и выпрямлять при необходимости его в точках потребления проще, чем производить постоянное при генерации и рожать переменное в точках потребления.

Во вторых, почему 50 Гц? Да просто у немцев так получилось, в начале 20 века. Нет тут особого смысла. В США и некоторых других странах 60 Гц. ()

В третьих, почему передающие сети (линии электропередач) имеют очень высокое напряжение? Тут смысл есть, если вспомнить , то: потери мощности при транспортирове равны d(P)=I 2 *R, а полная передаваемая мощность равна P=I*U. Доля потерь от общей мощности выражается как d(P)/P=I*R/U. Минимальная доля потерь общей мощности, т.о. будет при максимальном напряжении. Трёхфазные сети, передающие большие мощности, имеют следующие классы напряжения:

• от 1000 кВ и выше (1150 кВ, 1500 кВ) - ультравысокий
• 1000 кВ, 500 кВ, 330 кВ - сверхвысокий
• 220 кВ, 110 кВ - ВН, высокое напряжение
• 35 кВ - СН-1, среднее первое напряжение
• 20 кВ, 10 кВ, 6 кВ, 1 кВ - СН-2, среднее второе напряжение
• 0,4 кВ, 220 В, 110 В и ниже - НН, низкое напряжение.

В четвертых: что такое номинальное обозначение В="Вольт" (А="Ампер") в цепях переменного напряжения (тока)? Это действующее=эффективное=среднеквадратическое= среднеквадратичное значение напряжения (тока) , т.е. такое значение постоянного напряжения (тока) , которое даст такую-же тепловую мощность на аналогичном сопротивлении. Показывающие вольтметры и амперметры дают именно это значение. Максимальные амплитудные значения (например с осцилографа) по модулю всегда выше действующего.

В пятых, почему в в сетях потребителей напряжение ниже? Тут смысл тоже есть. Практически допустимые напряжения определялись доступными изоляционными материалами и их . А потом уже ничего было не поменять.

Что такое "трехфазное напряжение 380/400 В и однофазное напряжение 220/230 В"? Тут внимание. Строго говоря, в большинстве случаев (но не во всех) под трехфазной бытовой сетью в РФ понимают сеть 220(230)/380(400)В (изредка встречаются бытовые сети 127/220 В и промышленные 380/660 В!!!). Неправильные, но встречающиеся обозначения: 380/220В;220/127 В; 660/380 В!!! Итак, далее говорим об обычной сети 220(230)/380(400)Вольт, для работы с остальными - лучше бы Вам быть электриком. Итак для такой сети:

• Наша домашняя (РФ, да и СНГ...) сеть 230(220)/400(380)В-50Гц, в Европе 230/400В-50Гц (240/420В-50Гц в Италии и Испании), в США - частота 60Гц, а номиналы вообще другие
• К Вам придет как минимум 4 провода: 3 линейных ("фазы") и один нейтральный (вовсе не обязательно с нулевым потенциалом!!!)-если у Вас только 3 линейных провода, лучше зовите инженера-электрика.
• 220(230)В - это действующее напряжение между любой из "фаз"=линейный провод и нейтралью (фазное напряжение).Нейтраль - это не ноль!
• 380(400)В - это действующее значение между любыми двумя "фазами"=линейными проводами (линейное напряжение)

В шестых, почему 220В и 230В это одно и то же, почему 380В и 400В - это одно и то-же? Да потому, что ПУЭ и ГОСТы на качество питающего напряжения принимают за качественное напряжение +/- 10% от номинала. Да и электрооборудование расчитано на это.

Проект сайт предупреждает: если Вы не имеете представления о мерах безопасности при работе с электроустановками (), лучше сами и не начинайте.

• Нейтраль (всех видов) не обязательно имеет нулевой потенциал. Качество питающего напряжения на практике не соответствует никаким стандартам, а должно бы соответствовать ГОСТ 13109-97 "Электрическая энергия. Совместимость технических средств. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения" (никто не виноват...)
• Защитные автоматы (тепловые и КЗ) защищают цепь от перегрузки и пожара, а не Вас от удара током
• Заземление вовсе не обязательно имеет низкое сопротивление (т.е. спасает от удара током).
• Точки с нулевым потенциалом могут иметь бесконечно большое сопротивление.
• УЗО установленное в подающем щите не защищает никого, кто получает удар током из гальванически развязанной цепи, запитанной от этого щита .

Использование 60 Гц электродвигателей на 50 Гц. Стандарты IEC и NEMA .

NEMA - основной стандарт электрооборудования в Северной Америке. IEC стандарты существуют, как бы, «поверх» национальных. К примеру, в Германии действует VDE 0530; в Великобритании - BS 2613. Но они параллельны стандарту IEC 34-1. В целом, это же можно сказать о большинстве других стандартов в мире. Они похожи либо на клонов IEC либо, в лучшем случае, близкие производные от оного.

Более того: хотя NEMA и IEC и различны, они существенно совпадают в установленных номиналах и, для большинства распространенных применений, в серьезной мере взаимозаменяемы. В целом, NEMA может быть оценен, как более консервативный, дающий большую свободу конструкторам и практикам, что очень свойственно инженерным подходам в США. Наоборот, IEC более точен, более упорядочен, построен с существенно меньшим «Запасом прочности».

В Европе и в большей части остального мира питающие сети придерживаются стандартной частоты 50Гц, в отличие от Северной Америки, где стандартной частотой является 60Гц. Что произойдет с мотором, если он сконструирован на одну частоту, а подключен к другой? Можно ли их безопасно эксплуатировать?

Трехфазные асинхронные электродвигатели: Электродвигатель, рассчитанный на 60Гц, будет успешно работать на номинальной мощности при 50Гц, если напряжение питания будет уменьшено на 1/6. Поэтому, электродвигатель номинала 230/460В, 60Гц подключенный на «звезду» 380В, 50Гц будет работать вполне успешно на полную номинальную нагрузку, хотя скорость вращения и будет составлять 5/6 от номинальной.

При подключении на 50Гц / 230В, для трехфазного асинхронного электродвигателя номинала 230/460В, 60Гц, следует принять коэффициент понижения мощности 0.80 to 0.85 для предотвращения перегрева на частоте 50Гц. Большинство производителей в Северной Америке либо указывают в каталогах, либо с удовольствием ответят на запрос о способности двигателя работать на частоте 50Гц и соответствующей данной частоте номинальной мощности. Не ленитесь спрашивать.

Пожалуйста, запомните, что наибольший вред причиняет нагрев.

Однофазные асинхронные электродвигатели. Для однофазного асинхронного электродвигателя на 60Гц, ответом на вопрос «Можно ли использовать его на 50Гц» , в общем случае будет: НЕ НАДО! Почему? Многие из однофазных моторов чувствительны к частоте сети при пуске. Для частных применений, производитель электродвигателей иногда может предложить электродвигатель, который будет работать и на 50Гц и на 60Гц.

Вывод. По возможности, пытайтесь купить электродвигатель на номинал Вашей сети.

Толчок в развитии электричества пришелся на вторую половину XIX века. Именно в это время ученые сделали ряд открытий в этой области, которые позволили найти электричеству практическое применение. Тома Эдиссон изобрел первую электрическую лампочку и, пообещав всем очень дешевое освещение, принялся за строительство электростанций.

Первые лампы были дуговые, в них разряд происходил на открытом воздухе между двумя угольными стержнями. В это время эмпирически было установлено, что наиболее подходящим для горения дуги является напряжение 45 В. Чтобы уменьшить токи короткого замыкания, которые возникали в момент зажигания ламп (при соприкосновении углей), и для более устойчивого горения дуги включали последовательно с дуговой лампой балластный резистор. Так же было найдено, что сопротивление балластного резистора должно быть таким, чтобы падение напряжения на нем при нормальной работе составляло примерно 20 В. Таким образом, общее напряжение в установках постоянного тока сначала составляло 65 В, и это напряжение применялось долгое время. Однако часто в одну цепь включали последовательно две дуговые лампы, для работы которых требовалось 2x45 = 90 В, а если к этому напряжению прибавить еще 20 В, приходящиеся на сопротивление балластного резистора, то получится напряжение 110 В.

Ошибка Томаса Эдиссона была в том, что он для выработки тока использовал генераторы постоянного тока, и пытался передавать по проводам постоянный ток. Радиус электроснабжения не превышал нескольких сотен метров и имел громадные потери. Попытки расширить границы района электроснабжения привели к рождению так называемой трехпроводной системы постоянного тока (110x2=220 В).

Одновременно Никола Тесла вел разработку и внедрение генераторов и систем переменного тока. Применение переменного тока напряжением в несколько тысяч Вольт позволило упростить и удешевить электрическую сеть и увеличить радиус электроснабжения (более 2 км при потере до 3 % напряжения в магистральных проводах вместо 17-20 % в сетях постоянного тока). А при на выходе к потребителям через трансформаторы напряжение понижалось до 127 вольт (3 фазы= 220 вольт, 1 фаза= 127 вольт по формуле √220/3).

Так продолжалось до 60-x годов прошлого века и в СССР, пока колличество электроприборов не обогнало колличество на селения. Чтобы как-то снизить нагрузку нужно было или утолщать провода в кабельных линиях или увеличить напряжение (I=U/R). Выбрали меньшее из зол и увеличили напряжение в сети до тех же 220 вольт только на каждую фазу.

Русский ученый Доливо-Добровольский первым предложил разложить ток на активную и пассивную состовляющие и рекомендовал принять в качестве основной формы кривой тока синусоиду. В отношении частоты тока он высказался за 30-40 Гц. Позднее в результате критического отбора получили применение лишь две частоты промышленного тока: 60 Гц в Америке и 50 Гц в других странах. Эти частоты оказались оптимальными, ибо повышение частоты ведет к чрезмерному возрастанию скоростей вращения электрических машин (при том же числе полюсов), а снижение частоты неблагоприятно сказывается на равномерности освещения.

Вот поэтому у нас в розетках 220 В 50 Гц

Под этим термином "переменный электрический ток" следовало бы понимать ток, изменяющийся во времени любым образом, соответственно введенному в математику понятию "переменная величина". Однако в электротехнику термин "переменный электрический ток" вошел в значении электрического тока, вменяющегося по направлению (в противовес ), а следовательно, и по величине, так как физически нельзя представлять себе изменения электрического тока по направлению без соответствующих изменений по величине.

Движение электронов в проводе сначала в одну сторону, а затем в другую называют одним колебанием переменного тока. За первым колебанием следует второе, затем третье и т. д. При колебаниях тока в проводе вокруг него происходит соответствующее колебание магнитного поля.

Время одного колебания называют периодом и обозначают буквой Т. Период выражают в секундах или в единицах, составляющих доли секунды. К ним относятся: тысячная доля секунды - миллисекунда (мс), равная 10 -3 с, миллионная доля секунды - микросекунда (мкс), равная 10 -6 с, и миллиардная доля секунды - наносекунда (нс), равная 10 -9 с.

Важной величиной, характеризующей , является частота. Она представляет собой число колебаний или число периодов в секунду и обозначается буквой f или F. Единицей частоты служит герц, названный в честь немецкого ученого Г. Герца и обозначаемый сокращенно буквами Гц (или Hz). Если в одну секунду происходит одно полное колебание, то частота равна одному герцу. Когда в течение секунды совершается десять колебаний, то частота составляет 10 Гц. Частота и период являются обратными величинами:

и

При частоте 10 Гц период равен 0,1 с. А если период равен 0,01 с, то частота составляет 100 Гц.

Частота - важнейшая характеристика переменного тока. Электрические машины и аппараты переменного тока могут нормально работать только на той частоте, на которую они рассчитаны. Параллельная работа электрических генераторов и станций на общую сеть возможна только на одной и той же частоте. Поэтому во всех странах частота переменного тока, производимого электростанциями, стандартизуется законом.

В электрической сети переменного тока частота равна 50 Гц. Ток пятьдесят раз в секунду идет в одну сторону и пятьдесят раз в обратную. Сто раз в секунду он достигает амплитудного значения и сто раз становится равным нулю, т. е. сто раз меняет свое направление при переходе через нулевое значение. Лампы, включенные в сеть, сто раз в секунду притухают и столько же раз вспыхивают ярче, но глаз этого не замечает, благодаря зрительной инерции, т. е. способности сохранять полученные впечатления около 0,1 с.

При расчетах с переменными токами пользуются также угловой частотой, она равна 2пиf или 6,28f. Ее следует выражать не в герцах, а в радианах в секунду.

При принятой частоте промышленного тока 50 гц максимально возможное число оборотов генератора - 50 об/сек (р = 1). На такое число оборотов строятся турбогенераторы, т. е. генераторы, приводимые паровыми турбинами. Число оборотов гидротурбин и приводимых ими гидрогенераторов зависит от природных условий (прежде всего от напора) и колеблется в широких пределах, снижаясь иногда до 0,35 - 0,50 об/сек.

Число оборотов оказывает большое влияние на экономические показатели машины - габаритные размеры и вес. Гидрогенераторы с несколькими оборотами в секунду имеют наружный диаметр в 3 - 5 раз больший и вес во много раз больший, чем турбогенераторы той же мощности с n = 50 об/сек. В современных генераторах переменного тока вращается их магнитная система, а проводники, в которых индуктируется э.д.с, размещаются в неподвижной части машины.

Переменные токи принято разделять по частоте. Токи с частотой меньше 10000 Гц называют токами низкой частоты (токами НЧ). У этих токов частота соответствует частоте различных звуков человеческого голоса или музыкальных инструментов, и поэтому они иначе называются токами звуковой частоты (за исключением токов с частотой ниже 20 Гц, которые не соответствуют звуковым частотам). В радиотехнике токи НЧ имеют большое применение, особенно в радиотелефонной передаче.

Однако главную роль в радиосвязи выполняют переменные токи с частотой более 10000 Гц, называемые токами высокой частоты, или радиочастоты (токи ВЧ). Для измерения частоты этих токов применяют единицы: килогерц (кГц), равный тысяче герц, мегагерц (МГц), равный миллиону герц, и гигагерц (ГГц), равный миллиарду герц. Иначе килогерц, мегагерц и гигагерц обозначают kHz, MHz, GHz. Токи частотой в сотни мегагерц и выше называют токами сверхвысокой или ультравысокой частоты (СВЧ и УВЧ).

Радиостанции работают с помощью переменных токов ВЧ, имеющих частоту от сотен килогерц и выше. В современной радиотехнике для специальных целей применяются токи с частотой в миллиарды герц и имеются приборы, позволяющие точно измерять такие сверхвысокие частоты.