Каким должно быть напряжение в розетке домашней электросети: 220В или 230В?
4 мая 2018
Каким должно быть напряжение в розетке домашней электросети? На этот вопрос большинство ошибочно ответит – 220 В. Не многие знают, что введённый в 2015 году ГОСТ 29322-2014 устанавливает в нашей стране величину стандартного бытового напряжения не 220 В, а 230 В. В нашей статье мы сделаем небольшой экскурс в историю электрического напряжения, которое применялось ранее в России, и выясним, с чем связан переход к новой норме.
Содержание
Стандарт бытового напряжения в СССР до 60-х годов XX века
В СССР вплоть до 60-х годов XX века эталоном бытового напряжения считались 127 В. Это значение обязано своим появлением талантливому инженеру русско-польского происхождения Михаилу Доливо-Добровольскому, разработавшему в конце XIX века трёхфазную систему передачи и распределения переменного тока, отличную от ранее предложенной Николой Тесла – двухфазной.
Изначально в трехфазной системе Добровольского линейное напряжение (между двумя фазными проводниками) составляло 220 В. Фазное напряжение (между нейтральным и фазным проводником), которое мы используем в бытовых целях, меньше линейного на «корень из трёх» – соответственно для данного случая получаем указанные 127 В.
Новый стандарт сетевого напряжения в Европе
Дальнейшие развитие электротехники и появление новых электроизоляционных материалов привели к повышению указанных значений: сначала в Германии, а затем и во всей Европе был принят стандарт 380 В – для линейного напряжения и 220 В – для фазного (бытового). Сделано это было с целью экономии – при росте напряжения (с сохранением установленной мощности) в цепи снижается сила тока, что позволило использовать проводники с меньшей площадью сечения и сократить потери в кабельных линиях.
СССР переходит на новый стандарт – 220/380 В
В Советском Союзе, несмотря на наличие прогрессивного стандарта 220/380 В, при реализации плана массовой электрификации строили сети переменного тока преимущественно по устаревшей методике – на 127/220 В.
Переход растянулся на десятилетия: новые подстанции строили уже под номинал 220/380 В, а большинство старых переводили лишь после плановой замены отслуживших свой срок трансформаторов. Поэтому в СССР долгое время параллельно сосуществовали два стандарта для сетей общего пользования – 127/220 В и 220/380 В. Окончательное переключение на 220 В некоторых однофазных потребителей, по свидетельствам очевидцев, произошло только в конце 80-х — начале 90-х годов.
Сетевое напряжение в США
Стоит отметить, что не все страны перешли на общий стандарт напряжения. Например, в США установленное напряжение однофазной бытовой сети – 120 В, при этом к большинству жилых домов подводятся не фаза и нейтраль, а нейтраль и две фазы, позволяющие в случае необходимости запитать мощных потребителей линейным напряжением. Кроме того, в Соединённых Штатах отлична и частота – 60 Гц, в то время как общеевропейский стандарт – 50 Гц.
Дальнейшее увеличение номинальных напряжений – 230/400 В
Потребление электрического тока постоянно росло и в конце ХХ века в Европе было принято решение о дальнейшем увеличении номинальных напряжений в трехфазной системе переменного тока: линейного с 380 В до 400 В и, как следствие, фазного с 220 В до 230 В. Это позволило повысить пропускную способность существующих цепей питания и избежать массовой прокладки новых кабельных линий.
В целях унификации параметров электрических сетей новые общеевропейские стандарты были предложены Международной электротехнической комиссией и другим странам мира.
Российская Федерация согласилась их принять и разработала ГОСТ 29322-92, предписывающий электроснабжающим организациям перейти на 230 В к 2003 году. ГОСТ 29322-2014, как уже выше упоминалось, устанавливает значение номинального напряжения между фазой и нейтралью в трехфазной четырехпроводной или трехпроводной системе равным 230 В, однако допускает применение и систем с 220 В.
Пятипроцентное изменение их номинала не должно сказаться на функционировании привычных бытовых электроприборов, так как они имеют определённый диапазон допустимых значений питающего напряжения. Обе величины, 220 и 230 В, в большинстве случаев, входят в этот диапазон. Однако определённые трудности при переходе на европейские стандарты всё-таки могут возникнуть. Они, в первую очередь, коснутся работы осветительного оборудования с лампами накаливания, рассчитанными на 220 В. Увеличение входного напряжения вызовет перенакал вольфрамовой нити, что негативно скажется на её долговечности – такие лампы будут чаще перегорать.
В заключение следует сказать, что различные нештатные ситуации, возникающие в отечественных электросетях (резкие перепады напряжения или прекращение подачи электричества), представляют для электрооборудования намного большую опасность, чем плановый переход на европейские стандарты электропитания. Кроме того, энергоснабжающие компании часто не соблюдают требования к качеству электроэнергии, допуская сильные отклонения от установленных номинальных значений.
Защитить современную технику от пагубных влияний различных сетевых колебаний могут специальные устройства – стабилизаторы напряжения и источники бесперебойного питания. Группа компаний «Штиль» выпускает данное оборудование с различными значения выходного напряжения: 220 В, 230 В или 240 В.
Подробнее о стабилизаторах напряжения «Штиль»:
Инверторные стабилизаторы напряжения «Штиль».
Модельный ряд.
Что это такое и как это работает?
До тех пор, пока мы не столкнемся с перебоями в подаче электроэнергии, мы склонны воспринимать электроэнергию, которую получаем из нашей энергосистемы, как должное.
Мы ожидаем электричества по запросу, и многие из нас удивлены, встревожены, а иногда и не знают, как реагировать, когда у нас нет электричества.
Электросеть поставляет электроэнергию от электростанций в дома и предприятия по всей стране . Его обширная сеть производства, передачи и доставки электроэнергии гарантирует, что мы можем функционировать в современном мире. Электрическая сеть обеспечивает нас электроэнергией по требованию.
Хотя эта сеть является неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, большинство людей мало знают о ней и о том, как она работает. Мы надеемся демистифицировать нашу систему электроснабжения, объясняя, как работает энергосистема, ее уязвимые места и способы ее улучшения.
Что такое энергосистема и ее функции?
Называете ли вы это электросетью, электрораспределительной сетью, электрической сетью или национальной сетью, эта электрическая сеть генерирует и распределяет электроэнергию на большой территории. В сеть входят энергетические компании и поставщики энергии, которые доставляют электроэнергию в ваш дом или бизнес.
Электросеть также состоит из инфраструктуры для производства и распределения электроэнергии.
Когда люди говорят о сети, они обычно имеют в виду одну из трех небольших региональных сетей, также называемых межсетевыми соединениями. Восточная, Западная и Техасская системы межсоединений составляют энергосистему. Эти три сети ограниченным образом связаны на станциях энергосистемы, но в основном работают независимо. Восточные и западные соединения также включают части Канады.
Энергосистема делает три вещи: она обеспечивает использование энергоресурсов на основе передового опыта, обеспечивает большую мощность энергоснабжения и делает работу энергосистемы более экономичной и надежной.
Генерирующие станции соединены между собой, чтобы уменьшить резервную генерирующую мощность, известную как вращающийся резерв, в каждой области.
Сколько электросетей в континентальной части США?
Электросеть в континентальной части США представляет собой многоуровневую систему, включающую три основных соединения. Восточная и Западная сети, как правило, работают независимо друг от друга, хотя они позволяют передавать мощность между сетями. Не путать с коммунальными предприятиями, которые являются балансирующими органами (сетевыми операторами), работающими в рамках Восточного и Западного межсоединений.
Сетевые операторы обеспечивают баланс между спросом и предложением в режиме реального времени. Это обеспечивает безопасную и надежную работу энергосистемы. Без баланса спроса и предложения существует риск локальных и региональных отключений электроэнергии.
- Все, что находится к востоку от Скалистых гор и часть северного Техаса, находится в Восточном соединении.
Eastern Interconnection имеет 36 балансирующих органов, в том числе пять в Канаде. - Western Interconnection простирается к западу от Скалистых гор и включает 37 сетевых операторов, в том числе двух в Канаде и одного в Мексике.
- Совет по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT), название оператора сети и название регулирующего органа, несет единоличную ответственность за большую часть Техаса.
Eastern Interconnection имеет 36 балансирующих органов, в том числе пять в Канаде.Почему в Техасе отдельная электрическая сеть?
Соединение Техаса, которым управляет Совет по надежности электроснабжения Техаса (ERCOT), в основном ограничивается Техасом. Согласно Texas Tribune, Техас контролирует отдельную энергосистему, чтобы избежать федерального регулирования.
В 1935 году, когда Федеральный закон об энергетике стал законом, северная и южная системы Техаса объединились. Кроме того, коммунальные предприятия Техаса поняли, что могут избежать регулирования, если не будут пересекать границы штата. ERCOT появился после одного из самых серьезных отключений электроэнергии в стране в 1965, что привело к дальнейшему федеральному регулированию.
Недостатком независимости Техаса от регулирующих органов является изоляция Texas Interconnection. Техасу сложно импортировать электроэнергию из других энергосистем страны в случае отключения электроэнергии, например, в феврале 2021 года.
Тем не менее, нерегулируемый энергетический рынок штата позволяет жителям Техаса выбирать свою собственную электроэнергетическую компанию и дает им возможность выбрать лучший план для своих нужд.
Как работает электрическая сеть?
Электрическая сеть представляет собой сложную сеть производства, передачи и распределения электроэнергии. Сетевые операторы — организации, которые управляют производством и поставкой энергии, — это региональные организации, которые контролируют электроэнергию, когда она проходит через стационарную инфраструктуру.
Эта инфраструктура, состоящая из электростанций, линий электропередач и линий распределения, разбросана по всей Америке. Иногда называемые системными операторами или балансирующими органами, сетевые операторы управляют электросетью для доставки вашей электроэнергии.
Семь уравновешивающих органов известны как независимые системные операторы (ISO) или региональные передающие органы (RTO). Эти органы часто называют сетевыми операторами. Сетевые операторы контролируют электросеть, сигнализируя электростанциям, когда требуется больше энергии, и поддерживают поток электроэнергии из электросети в линии электропередачи и распределительную сеть.
Электросеть выполняет три функции: генерация, передача и распределение. На каждом этапе работают сложные процессы.
Как электростанция производит электроэнергию?
источник
Электростанция вашей электростанции вырабатывает электроэнергию из трех видов энергоресурсов:
- Ископаемые виды топлива, такие как природный газ и уголь
- Атомная энергетика
- Возобновляемые источники энергии, включая солнечную, ветровую и гидроэнергию
Мощность электростанции измеряется в мегаваттах, а мегаватт (МВт) равен одному миллиону ватт.
Электрическая мощность, количество вырабатываемой электроэнергии, варьируется в зависимости от размера электростанции. Средняя угольная электростанция вырабатывает около 750 МВт электроэнергии.
Электростанции используют источники энергии для выработки электроэнергии. Турбогенераторы производят электроэнергию на электростанции, используя топливо одного из трех вышеперечисленных классов: пар, воду или ископаемое топливо. Ветряные турбины и солнечные фотоэлектрические установки также могут производить электроэнергию. Соответственно, они используют кинетическую энергию и химическую энергию для выработки электроэнергии.
Чтобы заставить лопасти турбины вращаться, турбогенератор работает, толкая жидкость, будь то вода, пар, воздух или дымовые газы (выхлопы от сгорания). Затем вал ротора турбины, соединенный с генератором, преобразует кинетическую энергию ротора (также известную как механическая энергия) в электрическую энергию.
Что делают трансформеры?
Трансформатор представляет собой электрическое устройство, которое перемещает электрическую энергию от одной электрической цепи к другой, используя принципы электромагнитной индукции.
Трансформаторы не производят электричество; вместо этого трансформаторы передают мощность от одного переменного тока к другому.
Трансформаторы могут повышать или понижать напряжение переменного тока, что называется повышением или понижением напряжения. Например, когда электричество покидает электростанцию, оно проходит через трансформатор для повышения напряжения.
Зачем нужны высоковольтные линии электропередачи?
Высоковольтные линии электропередач передают электроэнергию высокого напряжения на большие расстояния и играют важную роль в доставке электроэнергии в распределительные сети энергосистемы. Эти высоковольтные линии электропередач имеют напряжение до 500 000 вольт. Крупному промышленному предприятию также могут потребоваться высоковольтные линии непосредственно от воздушных линий электропередач. Без высоковольтных линий электропередачи сложность и уязвимость энергосистемы становятся более дорогими и сложными в управлении.
Энергия передается при высоком напряжении для повышения эффективности за счет предотвращения потери энергии.
Более высокое напряжение означает более низкий ток. В свою очередь, меньший ток уменьшает потери сопротивления в проводниках. Пониженное сопротивление приводит к меньшим потерям энергии, поскольку электричество перемещается на большие расстояния, что делает линии электропередачи важной частью энергосистемы.
Есть два вида электрических линий. Высоковольтные линии передают энергию от электростанций к подстанциям, часто на большие расстояния. От подстанции распределительные линии передают энергию жилым и коммерческим потребителям. Распределительные линии имеют гораздо более низкое напряжение.
Что такое подстанции и для чего они?
Когда электричество по высоковольтным линиям электропередач поступает на подстанцию, трансформаторы понижают напряжение для передачи в дома и на предприятия. Это происходит на подстанциях.
Подстанции оборудованы предохранителями, которые разделяют ток на несколько распределительных линий. С помощью автоматических выключателей, переключателей и конденсаторов операторы сети могут также изолировать и контролировать интерфейс между высоковольтными линиями электропередач и распределительными линиями.
Когда электроэнергия покидает подстанцию по распределительным линиям, она готова для доставки в дома и на предприятия.
Какие существуют два типа соединений для межсоединений?
Связи между сетями могут быть высокого напряжения переменного тока (HVAC) или высокого напряжения постоянного тока (HVDC).
Линия HVAC представляет собой жесткое синхронное соединение между двумя соединительными системами, которые должны иметь почти одинаковое регулирование частоты. Однако существуют ограничения или проблемы, связанные с синхронными соединениями переменного тока:
- Если в одной системе возникают помехи частоты, они передаются в другую систему.
- Колебания мощности в одной системе влияют на другую систему и могут привести к частым отключениям. В свою очередь, это приводит к сбою всей взаимосвязанной системы.
- Если операторы сети используют соединительную линию переменного тока, уровень неисправности увеличивается.
Связь постоянного тока свободно соединяет две системы переменного тока, и это несинхронное (или асинхронное) соединение. Прямая текущая связь имеет некоторые преимущества:
- Связь постоянного тока позволяет двум системам подключаться на одной и той же частоте или на разных частотах, позволяя каждой из них работать независимо, сохраняя при этом свои соответствующие стандарты частоты. Соединения
- HVDC обеспечивают быстрый и надежный контроль величины и направления потока мощности, что увеличивает пределы переходной устойчивости.
- Колебания мощности в сетях переменного тока модулируются путем регулирования потока мощности постоянного тока через связь постоянного тока.
Что вызывает отказ энергосистемы?
Одно событие не вызывает отключения электросети; Отказ сети также может быть результатом серии аварий и ошибок, которые завершаются каскадным отказом. Каскадный отказ возникает, когда элемент системы частично или полностью выходит из строя.
Обрушение создает скачок напряжения на других близлежащих элементах системы, которые подвергаются сверхмощной нагрузке, что приводит к их отказу.
Например, энергосистема может выйти из строя, если частота упадет ниже нижнего предела (490,5–50,2 Гц) или выходит за пределы верхнего предела. Когда это происходит, линии электропередачи перестают принимать электроэнергию, а это означает, что другие элементы сети, в том числе электростанции, отключаются.
Итак, как мы можем решить эти проблемы? Во-первых, Конгресс распорядился установить интеллектуальную сеть для защиты энергосистемы, приняв Закон об энергетической независимости и безопасности от 2007 года.
электричества. Такие усовершенствования, утверждают авторы, сделают энергосистему более эффективной и безопасной.
Насколько безопасна наша энергосистема?
Национальная энергосистема уязвима для кибератак, поскольку ее инфраструктура использует систему из двух частей. Во-первых, сеть передачи должна соответствовать строгим федеральным стандартам защиты.
Однако система распределения, регулируемая государственными органами, имеет очень слабую защиту от кибератак, поскольку у этих субъектов нет надежных стандартов защиты.
Чтобы вывести из строя энергосистемы страны, потребуются большие деньги и изощренность, но возможность не игнорируется. Как говорит вице-президент Edison Electric Institute по безопасности и обеспечению готовности Скотт Ааронсон, «мы готовимся к такой возможности сегодня». Кроме того, погодные условия и лесные пожары могут угрожать всем частям энергосистемы.
Какие факторы угрожают электросетям?
Вызванные изменением климата экстремальные погодные явления, такие как аномальная жара, метели или ураганы, могут повлиять на электросеть. Например, 96% отключений электроэнергии (блэкаутов) были связаны с погодными условиями или стихийными бедствиями, повредившими инфраструктуру систем распределения электроэнергии.
Удивительно, но рост возобновляемых источников энергии также угрожает сети.
Это связано с тем, что солнечная и ветровая энергия иногда может производить больше электроэнергии, чем сетевые операторы включают в систему энергосистемы.
Старение инфраструктуры энергосистемы — еще одна угроза для сети. Усталость металла и износ оборудования все больше играют роль в процессе старения сети. По состоянию на этот год средний возраст энергосистемы составляет 31 год.
Можно ли взломать энергосистему?
Согласно республиканскому сенаторскому политическому документу, промышленные системы управления (ICS) энергосистемы подвержены риску кибератак. ICS управляет электрическими процессами и физическими функциями, используемыми для работы электрической сети. Враждебно настроенные иностранные правительства, преступные организации, террористы и «хактивисты» потенциально могут стать мишенью для АСУ, поскольку она все больше подключается к Интернету.
Что произойдет, если выйдет из строя электрическая сеть?
Когда часть электросети выходит из строя, кто-то где-то остается без электричества.
В большинстве случаев достаточно просто перенаправить электроэнергию из другого сектора сети или даже из другого сетевого соединения.
Однако, как пережили жители Техаса во время зимнего шторма в феврале 2021 года, может оказаться невозможным импортировать электроэнергию из другого межсоединения или даже из другого сектора в пределах одного межсоединения.
К сожалению, крупномасштабное хранение энергии невозможно, потому что электричество является бинарным товаром (есть оно у вас или нет). Тем не менее, многие коммунальные предприятия используют литий-ионные батареи в качестве краткосрочного решения для хранения энергии. Кроме того, гидроэнергетика зависит от обильных водных ресурсов, потенциального источника энергии, к которому легко получить доступ в ответ на возросший спрос.
Электросеть: необходимость в современной жизни
Электросеть Америки представляет собой обширный массив электростанций и линий электропередач, разделенных на три географические области, называемые межсетевыми соединениями.
Восточная и Западная межсистемные связи могут на ограниченной основе передавать мощность от одного к другому. Тем не менее, Техас стоит особняком, почти полностью полагаясь на ERCOT для удовлетворения потребностей штата в электроэнергии.
Наш современный образ жизни возможен, потому что существует электрическая сеть. По мере старения и развития технологий такой образ жизни становится все более уязвимым. Многие системы и инфраструктура были построены в прошлом веке, поэтому их модернизация и замена уже давно назрели.
Несмотря на то, что технологии повышают эффективность повседневных операций, энергосистема подвержена риску погодных явлений и кибератак. Однако с улучшением процессов безопасности и технического управления интеллектуальная сеть может защитить энергосистему.
Предоставлено вам justenergy.com
Все изображения предоставлены по лицензии Adobe Stock.
Избранное изображение:
Переосмысление и восстановление энергосистемы Америки
Министерство энергетики
10 июня 2021 г.
По мере того, как мы переосмысливаем и перестраиваем Америку, чтобы подготовиться к будущему с нулевым потреблением энергии, модернизированная электросеть является важнейшим компонентом повышения отказоустойчивости наших наиболее важных услуг и инфраструктуры. Укрепление электросети уменьшит сбои, вызванные злоумышленниками, уменьшит перебои в подаче электроэнергии в домах по всей Америке и поможет снизить счета за электроэнергию для всех американцев за счет доставки более дешевой и чистой электроэнергии туда, где она больше всего нужна.
Электрическая сеть США состоит не только из электростанций. Сюда входят линии электропередач, предназначенные для передачи энергии на большие расстояния, и системы распределения, по которым электроэнергия доставляется отдельным потребителям. Это сложная сеть владельцев активов, производителей, поставщиков услуг и государственных чиновников на федеральном уровне, уровне штата и местном уровне, которые работают вместе для обеспечения надежного, отказоустойчивого и безопасного электроснабжения.
Сегодняшняя электрическая сеть устаревает, и ее заставляют делать больше, чем было изначально задумано. Сеть 21-го века должна быть гибкой и умной, поскольку наш энергетический баланс продолжает меняться, с акцентом на переход на устойчивые возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия и ветер. Добавляя мощности чистой энергии, мы также должны защитить энергосистему от хакеров, иностранных игроков и стихийных бедствий, которые становятся все более частыми и экстремальными из-за изменения климата.
Министерство энергетики работает над тем, чтобы к 2035 году энергетический сектор был на 100% безуглеродным, чтобы поддержать климатические цели президента Байдена. Одним из способов достижения этого является модернизация сети. Это означает поддержку исследований и разработок, которые могут оптимизировать подачу энергии и повысить отказоустойчивость, внедрить новые интерактивные возможности, позволяющие системе легче реагировать на изменения, а также новые измерения, анализ данных и модели, использующие последние научные достижения в области математики и вычислений.
для повышения эффективности и надежности.
Помимо модернизации сети, инвестиции в энергетическую инфраструктуру, подобные тем, которые предлагаются в Американском плане создания рабочих мест, увеличат наши мощности по производству экологически чистой энергии и создадут миллионы рабочих мест. Инвестиции в устойчивость сети включают технологии, которые укрепят наши системы передачи и распределения, такие как:
- Микросети — это самодостаточная группа источников энергии, таких как солнечная или ветровая энергия, которые обеспечивают потребности в энергии на местном уровне, как кампус колледжа или больничный комплекс. Микросети могут отключаться от национальной инфраструктуры, чтобы продолжать работу, пока основная сеть не работает. Благодаря этому микросети могут повысить устойчивость сети, сократить количество перебоев в подаче электроэнергии и предоставить энергетические ресурсы для более быстрого реагирования и восстановления системы.
- Demand Response — это реакция потребителя на высокий спрос на электроэнергию. Ограничивая или откладывая потребление энергии в период высокого спроса, потребители могут помочь коммунальным предприятиям справиться с возросшей нагрузкой на сеть. Некоторые коммунальные предприятия предоставляют потребителям скидки за реагирование на спрос.
- Усовершенствованный учет, или интеллектуальный учет позволяет потребителям узнать, как и когда они используют электроэнергию, чтобы они могли сократить потребление. Усовершенствованные измерения также могут помочь потребителям сократить свои счета за электроэнергию, информируя их о периодах времени с более высокой стоимостью электроэнергии.
- Сетевые весы E Устройства хранения энергии могут помочь коммунальным предприятиям продолжать обеспечивать электроэнергией во время пиковых нагрузок, когда сеть может быть не в состоянии удовлетворить все потребности в электроэнергии. Эти устройства могут накапливать электроэнергию, выработанную из безуглеродных источников, чтобы ее можно было использовать, когда она больше всего нужна.
- Сетевое оборудование имеет решающее значение для передачи, преобразования и управления питанием. Большая часть усилий по модернизации сети была сосредоточена на передовых цифровых информационных и коммуникационных технологиях, но физическое оборудование, необходимое для передачи электроэнергии, также нуждается в обновлении.
Ограничивая или откладывая потребление энергии в период высокого спроса, потребители могут помочь коммунальным предприятиям справиться с возросшей нагрузкой на сеть. Некоторые коммунальные предприятия предоставляют потребителям скидки за реагирование на спрос.
Сеть будущего должна также поддерживать электромобили и зарядные станции, новые подключенные сообщества и более широкую интеграцию безуглеродных ресурсов, таких как солнечная энергия и ветер. Надежная и отказоустойчивая энергосистема — это больше, чем просто поддержание света, она жизненно важна для сохранения безопасности нашей страны, экономического процветания и средств к существованию всех американцев. Это означает, что деньги, сэкономленные для семей, у которых есть более эффективные дома, способные выдержать более жаркое лето и более холодную зиму. Это означает новые предприятия с хорошо оплачиваемыми рабочими местами, созданные предпринимателями, которые могут помочь каждому району страны удовлетворить потребности в области устойчивого развития.