Для того, чтобы понять, насколько качественное напряжение поступает к нам в розетку, необходимы две вещи — знать стандарты качества и знать, как измерить эти стандарты. В статье я подробно расскажу, что такое качество напряжения и как измерить его характеристики. Это будет не теоретическая википедийная статья, а материал, максимально приближенный к реальной жизни.
Посмотрим, что мы можем измерить и посмотреть реально в питающей сети. Я приведу официальные стандарты качества и покажу, что в сети может происходить на самом деле.
Как и зачем оценивать качество напряжения в сети?
Действительно, зачем? Ведь достаточно нажать кнопку на пульте телевизора или воткнуть зарядное устройство айфона в розетку и пользоваться благами электрификации всей страны!
Но бывают моменты, когда что-то идет не так: крокодил не ловится, айфон не заряжается, кондиционер вместо прохлады выдает натужное гудение, а телевизор после щелчка не подает признаков жизни.
Тут собрались люди знающие, которые понимают, что значения основных параметров электрической сети — напряжения и частоты — можно узнать в первую очередь посредством мультиметра. Но что делать, если нужно посмотреть, что делается в розетке в течение суток? А что если нужно отследить скачок напряжения, который по времени гораздо короче интервала измерения мультиметра? Причем может быть так, что время появления этого артефакта неизвестно.
Обычно при любых проблемах с напряжением ставят стабилизаторы, но они помогают далеко не всегда. Ведь стабилизатор устраняет следствие, но не причину проблемы. А если происходит скачкообразное кратковременное изменение напряжения, то стабилизатор не только не поможет, но и усугубит положение.
И чтобы понять, что делать в том или ином случае — проверить качество контактов на вводе или поставить стабилизатор, — нужен анализатор качества электроэнергии (Power Quality Analyzer).
Анализатор качества электроэнергии дает полную картину того, что происходит в розетке.
Я использую в своей работе анализатор качества электрической энергии HIOKI 3197, фото которого будут приведены в статье.
Без анализатора качества часто вообще непонятно, что происходит в сети: какие помехи, импульсные перенапряжения и провалы, коэффициент мощности cos и так далее. Приходится действовать наугад, используя свой опыт и эксперименты. А с японцем HIOKI из Нагано все ясно-понятно. Для того, чтобы составить полную картину того, что творится в сети, прибор имеет клещи для измерения тока и зажимы для измерения напряжения, а также зажим для подключения к нейтрали. Итого — 7 точек подключения.
Реальный случай, когда без анализатора качества не обойтись. Контроллер в технологической линии периодически зависал и выдавал ошибки. Когда все перелопатили, а причину не нашли, на помощь пришел анализатор качества электроэнергии. После непродолжительного наблюдения напряжения 220 В, поступающего на питание контроллера, выяснилось, что причина в плохом контакте внутри сетевого фильтра.
Напряжение в электросети
Это самый важный параметр, определяющий в основном качество и характеристики всей энергосистемы.
Старый ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» гласит, что действующее (или среднеквадратическое, что для синуса одинаково) фазное напряжение в питающей сети должно составлять 220±10 %=198. 242 В.
Однако новый ГОСТ 29322-2014 «Напряжения стандартные» «повысил» напряжение до 230 В±10 % =207. 253 В. При этом разрешено действие напряжения 220 В. Линейные напряжения (между фазами) будут соответственно 380 и 400 В.
Получается, что если напряжение в розетке «плавает» от 198 до 253 В, то это укладывается в норму.
Рассмотрим трехфазную систему питания. Пример того, что может происходить на вводе в электрошкаф, виден на экране анализатора качества электроэнергии HIOKI 3197.
На графиках видно, что уровень фазного напряжения колеблется около среднего уровня 238–240 В за время измерения 2 минуты. Судя по одинаковым провалам на всех фазах, за это время несколько раз включалась относительно мощная трехфазная нагрузка.
График напряжения, приведенный выше, может записываться в память прибора несколько дней. Таким образом, можно проанализировать, как меняется напряжение в течение суток, и подобрать стабилизатор. Либо вообще его не ставить, а отремонтировать электропроводку или предъявить претензии энергоснабжающей организации.
Кроме того (что очень важно!), можно зафиксировать и посмотреть все артефакты на напряжении. Например, скачки и провалы напряжения (последствия плохих контактов или помех), моменты пуска мощных приводов и т. д. Пороги событий устанавливаются в настройках. Пример экрана, на котором отображены события:
Ток в электросети
Когда-то в детстве отец мне купил мой первый тестер ТЛ-4М. Я мерил все подряд, пока мою голову не посетила «гениальная» идея — измерить ток в розетке. В итоге — выбило пробки, в тестере сгорел шунт, а я понял — ток измеряется всегда только через нагрузку. С тех пор средства измерения тока сильно шагнули вперед, и для этого используются только токовые клещи (трансформаторный метод), шунты практически не применяются.
Ток, точнее, его значение, форма и составляющие, значительно зависит от нагрузки. Например, вот как выглядит форма напряжения и тока при работе диммера:
Естественно, присутствуют гармоники тока и напряжения. Гармоники говорят о том, как отличаются формы напряжения и тока от синусоидальной.
Гармоники напряжения и тока можно увидеть в графическом виде, как на скрине выше, так и в виде таблицы — с 1-й до 50-й гармоники. И для однофазной, и для трехфазной сети.
Частота
Все знают, что частота питающего напряжения у нас в розетке равна 50 Гц. Это означает, что 50 раз в секунду все повторяется. Иначе говоря, длительность периода напряжения равна 20 мс. Если точнее, то согласно ГОСТ 29322-2014 частота напряжения должна быть 50±0,2 Гц. То есть от 49,8 до 50,2 Гц.
Пожалуй, частота — единственный параметр, на который ничего не влияет. И ее стабильность зависит только от работы электростанции. Вот как график частоты выглядит на экране анализатора качества электроэнергии:
Из графика видно, что частота отклоняется не более чем на 0,03 Гц от номинала, что с большим запасом укладывается в ГОСТ.
Заключение
HIOKI умеет гораздо больше, чем изложено в этой короткой статье. Например, служить в качестве эталонного электросчетчика и строить график потребляемой мощности, измерять коэффициент мощности cos и коэффициент реактивной мощности tg. Применение прибора обосновано при проведении энергоаудита и при выявлении сложных неисправностей оборудования.
Источник: Александр Ярошенко, автор блога SamElectric.ru. Опубликовано в журнале «Электротехнический рынок» №3 2020
Источник: www.elec.ru
Какая норма напряжения в сети по ГОСТ в РФ: 220 или 230 Вольт?
Все привыкли к обозначению над розетками в 220В и практически ни кого не терзают сомнения в правдивости указанного номинала. Однако в среде экспертов часто встречаются разногласия об актуальности величины питающего напряжения. Поэтому далее мы рассмотрим, какая норма напряжения в сети по ГОСТ в РФ: 220 или 230 В является правильной.
Эволюция напряжения в сети – с чего все началось
Уровень стандартных напряжений за последние 100 лет постоянно изменялся, для отечественных бытовых сетей в зависимости от степени технологического развития. Так, на заре электрификации стран советского лагеря для потребителей электрической энергии устанавливался номинал на 127 В. Такая система номинальных параметров вошла в обиход благодаря разработкам Доливо-Добровольского, который и предложил трехфазную генерацию вместо устаревшей двухфазной. Следует отметить, что еще в конце 30-х годов прошлого века норма напряжения 127 В уже слабо соответствовала возросшим производственным нуждам, именно тогда возникли первые попытки заменить ее, но с началом Второй мировой войны эти планы так и не реализовались.
Но уже в 60-х годах начались масштабные работы по приведению номинального напряжения к новому стандарту 220/380 В вместо переменного трехфазного 127/220 В. Европейские сети, к тому моменту уже совершили массовый переход на новые номиналы, дабы избежать необоснованно затратной замены проводов на большее сечение. В попытке не уступать в эффективности советские страны также начали переход, который планировалось закончить за ближайшую пятилетку. Происходило строительство новых электростанций, замена трансформаторов и силовых агрегатов, но процесс перехода на нормы в 220 В фазного напряжения для бытовых потребителей затянулся до 80-х годов.
В 1992 году ГОСТ 29322-92 (МЭК 38-83) ввел новые нормы напряжения: 230 В фазного вместо 220 В и 400 В линейного вместо привычных 380 В.
Такой шаг преследовал стремление вывести собственную энергетическую систему в один ряд с зарубежными для:
- удобства работы с ближайшими соседями;
- возможности беспрепятственного выхода на мировые рынки;
- упрощения процедуры транзита.
Но, из-за несовершенства всей отечественной системы электроснабжения и отсутствия средств для полномасштабной реконструкции, эти нормы напряжения не установились и по сей день.
Разногласия в ГОСТах
Как же так, есть нормы, в стандарте приведены новые требования, а практическая реализация не наступила и почти что через тридцать лет. Причиной этому послужило постоянное наращивание мощности бытовыми приборами, их количеством и растущее потребление. Поэтому энергоснабжающие организации не могли достигнуть даже допустимых отклонений предыдущего стандартного номинального напряжения.
Первый из рассматриваемых нормативов – это ГОСТ 32144-2013, предназначенный для определения основных параметров качества электрической энергии. Как один из этих показателей, в стандарте установлены допустимые диапазоны для разности потенциалов.
Разумеется, рассматривать все пункты и их расчетную часть смысла не имеет, поэтому оговорим наиболее важные моменты:
- согласно п.4.2.2 номинальное напряжение считается 220 В между фазой и нулем, и 380 В для линейной нормы.
- провалы напряжения, которые, как правило, обуславливаются введением мощных потребителей, длительность провала не должна превышать 1 минуты;
- в соответствии с п.4.3.3 импульсные перенапряжения, которые могут обуславливаться атмосферными разрядами, составляют норму от 1 микросекунды до нескольких миллисекунд;
- несимметрия трехфазной сети согласно п.4.2.5 должна составлять не более 2 – 4% коэффициента несимметрии в десятиминутном интервале по недельной характеристике.
Для сравнения с предыдущими нормами, в действии находится ГОСТ 29322-2014, который относится к международным стандартам и устанавливает номинальные характеристики рядов напряжения. Был разработан в соответствии с другими нормами — IEC 60038:2009 и аннулировал действие стандарта 1992 года. Но в нем, согласно п.3.1 номинал сетей бытовой энергии устанавливается на отметку 230 В и 400 В для электрических сетей с переменным током частотой 50 Гц. Стоит сказать, что для зарубежных сетей с частотой 60 Гц имеются некоторые отличия, но допустимое отклонение частоты всего 2%, поэтому для отечественных потребителей эти поправки неактуальны.
Как примерить два нормативных документа?
Несмотря на описанные выше несоответствия, оба стандарта допускают возможное отклонение характеристик от номинальной величины на 10% как в большую, так и в меньшую сторону. Однако заметьте, что норма в 220 В будет допускать отклонение напряжения в пределах от 198 В до 242 В. В то же время, новый номинал в 230 В будет иметь разброс от 207 В до 253 В между возможным минимумом и максимумом в розетке.
Чтобы выровнять несоответствие между разными стандартами ГОСТ 29322-2014 предусматривает такие варианты напряжения для сетей 230 В в таблице А.1:
- номинальное – 230 В:
- наибольшее используемое для питания – 253 В;
- наименьшее для питания – 207 В;
- наименьшее используемое – 198 В.
Как видите, здесь нижний предел допустимой нормы напряжения расширен до 198 В, что необходимо, как один из этапов эволюции старой отечественной системы к современным стандартам. Таким образом, новые нормы не исключают 220 В, а включают их, как допустимое отклонение от международного стандарта, к которому отечественные электроснабжающие организации еще не перешли в силу тех или иных обстоятельств.
Подводя итоги
Как видите, напряжение 220 В является пережитком старой системы, которые все еще допускается в ваших розетках в качестве частного варианта, как производной от номинала 230 В. Но что касается разброса от минимума до максимума, то здесь следует быть особенно осторожным. Все дело в том, что большинство производителей выпускают бытовое оборудование на определенные пределы напряжения, к примеру от 200 до 240 В, поэтому в случае повышения разности потенциалов на отметку 250 В, являющуюся допустимой, прибор может попросту выйти со строя.
Если у вас в квартире наблюдается подобная ситуация, можете сделать простую процедуру:
- проверьте норму на интересующем вас приборе;
- измерьте напряжение в розетке;
- сопоставьте эти величины.
Если напряжение в сети значительно больше допустимого для устройства, вам понадобится стабилизатор или новый прибор. Если же номинал напряжения в сети больше допустимого ГОСТом, то срочно обращайтесь в энергоснабжающую организацию.
Список использованной литературы
- Д.Файбисович «Каким быть номинальному напряжению в распределительных сетях» 2003
- Госполитиздат «План электрификации РСФСР» 1955
- Шульц Ю. «Электроизмерительная техника: 1000 понятий для практиков» 1989
- Грищенко А.И., Зиноватный П.С. «Энергетическое право России.» 2008.
Источник: www.asutpp.ru
Что делать если в сети низкое напряжение
В современном доме используется большое количество электроприборов и без них трудно представить быт и досуг. Однако иногда лампы и электронные приборы перестают включаться, а нагреватели и электрочайники начинают хуже работать. Причиной этого чаще всего является низкое напряжение в сети.
Чем опасно низкое напряжение
Прежде всего, страдает работа нагревательных элементов. При падении напряжения уменьшается мощность этих устройств, причём её зависимость от напряжения не прямая, а квадратная.
Это связано с формулой Р=U²•R, где R — это сопротивление нагревателя. Поэтому при падении этого параметра на 10% сила нагрева уменьшается на 20%, а при падении на 30% составит всего 49% от номинальной.
Слабое напряжение в квартире опасно не только плохой работой нагревателей. Самые негативные последствия при этом будут у аппаратов, в конструкции которых имеются электродвигатели.
При понижении напряжения уменьшается вращающий момент электродвигателя, в результате чего он не может набрать необходимую скорость вращения и работает в пусковом режиме. От рабочего он отличается повышенным током и при продолжительной работе приводит к перегреву обмоток и выходу электромашины из строя.
Какой уровень напряжения считается низким
Добиться напряжения в розетке 230 В невозможно по многим причинам. Поэтому в ГОСТ 29322-2014 в таблице А.1 указаны допустимые пределы отклонения параметров сети от номинального значения. При этом различают два вида отклонения:
- Нормально допустимое ±5%. При этом электроприборы могут работать неопределённо длительное время без потери мощности и ускоренного износа. Для сети 230 В это 218-241 В
- Предельно допустимое ±10%. При этом напряжении допустима работа всех устройств, но выход параметров за эти пределы может привести к ускоренному износу или выходу их строя оборудования. Для сети 230 В эти пределы составляют 207-253 В. При этом допускается что наименьшее используемое напряжение может опускаться до198 Вольт.
| Информация! Отклонение параметров фиксируется при продолжительности явления не менее 60 секунд. |
Причины низкого напряжения
Что делать, если в сети низкое напряжение, зависит от причин явления и места аварии.
Падение напряжения в линии ЛЭП
В том случае, если имеются суточные колебания напряжения — низкое в часы пиковой нагрузки и нормальное в остальное время причина, скорее всего, в большой протяжённости кабелей и недостаточном сечении токопроводящих жил.
При протекании по кабелю электрического тока из-за имеющегося сопротивления в нём происходит падение напряжения, которое тем больше, чем выше сила тока и протяженность кабеля.
В настоящее время общая мощность электроприборов и потребляемый ток выросли. Поэтому в тех местах, где используются старые линии, не рассчитанные на современную нагрузку, в вечернее время, когда люди массово включают бытовую технику, а так же зимой при использовании электроотопления, на значительном удалении от трансформаторной подстанции, напряжение может упасть до 170 В и даже ниже.
Решить эту проблему можно заменой ЛЭП и(или) установкой дополнительного трансформатора, ближе к потребителю. Однако это требует значительных затрат, поэтому это можно сделать только для микрорайона или села целиком.
Низкая мощность распределительного трансформатора или неправильная его настройка
Ещё одной причиной пониженного напряжения может быть недостаточная мощность понижающего трансформатора. В этом случае при перегрузке сети возрастают потери в трансформаторе, однако при этом происходит его перегрев и должна сработать соответствующая защита, поэтому такая проблема встречается достаточно редко.
Более вероятна ситуация неправильной настройки параметров аппарата. В большинстве устройств имеется возможность регулировки величины выходного напряжения и при повышенных потерях в линии может оказаться целесообразным увеличить его до максимально допустимого значения.
Это необходимо для того, чтобы в конце линии оно не опускалось ниже допустимой величины.
Решить эту проблему может только организация, обслуживающая линии высокого напряжения исходя из заявления из заявления органов местного самоуправления.
Перекос фаз в распределительной сети, вызывающий снижение напряжения, и методы решения
Кроме недостаточного сечения питающих кабелей причина низкого напряжения может заключаться в неравномерном распределении потребителей по фазам. В этом случае ток в одной из фаз превосходит остальные, что ведёт к повышенным потерям в линии.
К ним добавляется падение напряжения в нейтральном проводе из-за большого уравнительного тока.
Решение этой проблемы заключается в правильном подключении квартир или частных домов к разным фазным проводникам. Эта работа производится энергокомпанией, осуществляющей подачу электроэнергии к потребителям.
Проблемы в домашней сети, приводящие к понижению напряжения и методы их устранения
Пониженное напряжение может быть из-за неисправности в электропроводке. В многоквартирном доме для этого необходимо во вводном щитке измерить напряжение в разных фазах между собой и по отношению к нейтрали.
По результатам измерений возможны несколько вариантов причин низкого напряжения:
- Параметры сети приблизительно одинаковы во всех фазах. Причина в недостаточном сечении подходящего кабеля. Возможна так же недостаточная мощность или неправильная настройка питающего трансформатора.
- Напряжение в одном из линейных проводов занижено по отношению к другим клеммам, а так же относительно нейтрали. В этом случае имеется неравномерное распределение нагрузки по фазам.
- Напряжение межу линейными проводниками одинаковое, а между этими клеммами и нейтралью в одной из фаз занижено, а в других завышено. Причина этого явления в обрыве нейтрали в подходящем кабеле.
- Все измерения показывают результат, близкий к номинальному — 380 В линейное напряжение и 220 В фазное. В данном случае имеется повреждение внутридомовой проводки.
| Важно! Проверка фазного напряжения производится по отношению к нейтрали, а не к заземлению. В противном случае невозможно проверить исправность нулевого проводника. |
Какие приборы к этому чувствительны?
Низкое напряжение в сети влияет не на все электроприборы. По степени чувствительности их можно разделить на три группы:
- Нечувствительные. Это различные нагревательные приборы, в конструкции которых отсутствует электронные компоненты и электродвигатели. Такими устройствами являются электроплиты (кроме индукционных), бойлера, электроконвектора и другие аналогичные аппараты и лампы накаливания. В зависимости от режима работы они могут работать хуже или пониженное напряжение не будет заметным. Нагреватели с электронным управлением при незначительном падении параметров сети работают хуже, а если понижение увеличивается, то аппарат перестаёт включаться.
- Электроприборы с электронным управлением. Эти устройства нормально работают до величины падения напряжения, при котором перестают включаться. Примером таких аппаратов являются светодиодные и энергосберегающие лампы, телевизоры и блоки зарядки для мобильных телефонов.
- Аппараты с электродвигателями. В связи с тем, что электромашины при пониженном напряжении могут выйти из строя, включать их в такой ситуации запрещается.
| Важно! Аппараты со сложными электронными платами, такие как двухконтурные газовые котлы и компьютеры необходимо защищать от перепадов напряжения при помощи стабилизаторов или реле контроля напряжения. |
Что делать, куда жаловаться?
Если обнаружено низкое напряжение в сети, куда жаловаться на ситуацию завит от того, в чьей «зоне ответственности» находится причина проблемы.
Если вы выяснили, что падение напряжения в доме вызвано проблемами в вашем ответвлении ЛЭП
Ответственность за состояние внутридомовых сетей несёт владелец частного дома или ЖЭК или управляющая организация в многоквартирном здании.
Для того чтобы определить необходимость обращения в эти учреждения необходимо:
- Проверить напряжение в щитке после вводного автомата. Если параметры сети соответствуют норме, значит проблема в домовой или квартирной электропроводке. Для определения места аварии следует повторить измерения в этажном щитке. Если напряжение нормальное, значит, неисправность во внутриквартирных сетях и устранять проблему придётся самостоятельно.
- В том случае, если после автоматического выключателя напряжение понижено, то необходимо проверить состояние контактов на подключении кабеля к вводному автомату или на ответвлении от воздушной линии. Если контакты находятся в пластиковом корпусе, то необходимо обратить внимание на внешний вид пластика, он должен сохранить первоначальный цвет и форму. Подгоревшие контакты ремонтирует или меняет электрокомпания, поставляющая электроэнергию в дом.
Просадка напряжения в пределах границы ответственности энергосбытовой компании
Если пониженное напряжение появляется только вечером и зимой, то причина явления находится в недостаточном сечении проводов и низкой мощности трансформатора. Решить такой вопрос намного сложнее, чем устранить аварию.
Теоретически, достаточно написать коллективную жалобу в электроснабжающую компанию и она обязана заменить кабель и трансформатор, однако эта работа может стоить несколько миллионов рублей, поэтому для её выполнения может понадобиться длительное хождение по инстанциям, а в случае с садовым кооперативом вложение личных средств пайщиков.
Вывод
Низкое напряжение в сети может быть причиной плохой работы электроприборов и даже выхода их из строя. Поэтому для защиты бытовой техники необходимо устанавливать стабилизатор или реле контроля напряжения, отключающее питание линии при выходе параметров сети за допустимые пределы.
Источник: electricvdome.ru