Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности

Что такое переменное напряжение?

Как известно электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц, которое возникает под действием разности потенциалов или напряжения. Одной из основных характеристик любого типа напряжения является его зависимость от времени. В зависимости от данной характеристики различают постоянной напряжение, значение которого с течением времени практически не изменяется и переменное напряжение, изменяющееся во времени.

Переменное напряжение в свою очередь бывает периодическим и непериодическим. Периодическим называется такое напряжение, значения которого повторяются через равные промежутки времени. Непериодическое напряжение может изменять своё значение в любой период времени. Данная статья посвящена периодическому переменному напряжению.

Постоянное (слева), периодическое (в центре) и непериодическое (справа) переменное напряжение.

Минимальное время, за которое значение переменного напряжения повторяется, называется периодом. Любое периодическое переменное напряжение можно описать какой-либо функциональной зависимостью. Если время обозначить через t, то такая зависимость будет иметь вид F(t), тогда в любой период времени зависимость будет иметь вид

где Т – период.

Величина обратная периоду Т, называется частотой f. Единицей измерения частоты является Герц, а единицей измерения периода является Секунда

Наиболее часто встречающаяся функциональная зависимость периодического переменного напряжения является синусоидальная зависимость, график которой представлен ниже

Синусоидальное переменное напряжение.

Из математики известно, что синусоида является простейшей периодической функцией, и все другие периодические функции, возможно, представить в виде некоторого количества таких синусоид, имеющих кратные частоты. Поэтому необходимо изначально рассмотреть особенности синусоидального напряжения.

Таким образом, синусоидальное напряжение в любой момент времени, мгновенное напряжение, описывается следующим выражением

где Um – максимальное значение напряжения или амплитуда,

ω –угловая частота, скорость изменения аргумента (угла),

φ – начальная фаза, определяемая смещением синусоиды относительно начала координат, определяется точкой перехода отрицательной полуволны в положительную полуволну.

Величина (ωt + φ) называется фазой, характеризующая значение напряжения в данный момент времени.

Таким образом, амплитуда Um, угловая частота ω и начальная фаза φ являются основными параметрами переменного напряжения и определяют его значение в каждый момент времени.

Обычно, при рассмотрении синусоидального напряжения считают, что начальная фаза равна нулю, тогда

В практической деятельности, довольно часто, используют ещё ряд параметров переменного напряжения, такие как, действующее напряжение, среднее напряжение и коэффициент формы, которые мы рассмотрим ниже.

Автономные энергосистемы [ править ]

Кабельная разводка для систем сверхнизкого напряжения, таких как системы электроснабжения удаленных районов (RAPS), спроектирована так, чтобы минимизировать потери энергии при максимальной безопасности. Для более низких напряжений требуется более высокий ток при той же мощности. Чем выше ток, тем больше резистивные потери в кабеле. Поэтому при выборе кабеля необходимо учитывать максимальное потребление, падение напряжения на кабеле и допустимую нагрузку по току . Падение напряжения обычно является основным фактором, но допустимая токовая нагрузка не менее важна при рассмотрении коротких и сильноточных пробегов, например, между батареей и инвертором.

Дуги риск в системах постоянного тока П, и некоторые типы предохранителей , которые могут вызвать нежелательное искрение включают полузакрытые, rewireable и автомобильные предохранители типа. Вместо этого для RAPS рекомендуются предохранители с высокой отключающей способностью и автоматические выключатели соответствующего номинала . Концевая заделка кабеля и соединения должны быть выполнены надлежащим образом, чтобы избежать искрения, пайка не рекомендуется.

ПОЧЕМУ СЛЕДУЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ИСПЫТАНИЯ СНЧ

Метод испытания напряжением СНЧ был введён в практику с 1986 г.; основной причиной этого явилась необходимость разработки новых методов испытаний для кабелей с полимерной изоляцией и огромное количество проблем, связанных с эффектами водных триингов (водный триинг или дендрит — образование разветвлённой микроструктуры в виде объёмной сетки или микрокустов в теле диэлектрика) в кабелях с изоляцией из сшитого полиэтилена первого поколения (рис. 1). Целый ряд исследователей продемонстрировали, что традиционно использовавшийся метод испытания постоянным напряжением применительно к кабелям с полимерной изоляцией приводит к образованию в полимерном материале объёмных зарядов. Подобные объёмные заряды могут сохраняться внутри аморфных областей полимерного материала до 24 часов. Если на кабель будет возобновлена подача энергии до того, как все объёмные заряды исчезнут, то возникнет локальное перенапряжение, которое может привести к электрическому триингу, и в результате вскоре после ввода кабеля в эксплуатацию произойдёт его пробой.

Рис. 1. Водный триинг критической длины может эффективно выявляться с помощью метода испытания СНЧ

Именно по этой причине в большинстве стран метод испытания постоянным напряжением запрещён к применению для кабелей с полиэтиленовой/сшитой полиэтиленовой изоляцией, а также из-за ряда других недостатков, присущих данному методу, таким, как описано в источнике : 

  • нечувствительности к целому ряду дефектов, например, к чистым полостям или надрезам;
  • невозможности воспроизвести существующее распределение нагрузки при переменном сетевом напряжении. Распределение нагрузки чувствительно к температуре и температурному распределению.

Кроме того, использование метода СНЧ имеет ряд дополнительных преимуществ по сравнению с методами испытания переменным напряжением с частотой 50 Гц или резонансной: 

  • меньший вес испытательного оборудования;
  • большая допустимая ёмкость испытываемого кабеля;
  • меньше повреждений исправной изоляции.
Популярные статьи  Как сделать лазерный уровень своими руками?

На рис. 2 показан график зависимости напряжения пробоя от частоты испытательного напряжения для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена при наличии и отсутствии механических повреждений. Из графика чётко видно, что величина напряжения пробоя для кабеля без механических повреждений имеет максимальное значение на частоте 0,1 Гц, т.е. проведение испытания методом СНЧ на кабеле с целостной изоляцией не приводит к повреждениям/старению изоляции, в то время как испытания на рабочей частоте или более высокой имеют существенно меньшее напряжение пробоя. Это означает, что напряжение с частотой 50 Гц существенно сильнее воздействует на изоляцию, чем напряжение СНЧ на частоте 0,1 Гц.

Рис. 2. Напряжение пробоя как функция частоты напряжения для модели кабеля
с изоляцией из сшитого полиэтилена без и с механическими дефектами

С другой стороны, эффективность поиска повреждений или водных триингов выше всего на частоте 0,1 Гц (рис. 3) . Третий и четвёртый столбцы соответствуют механическому повреждению внутри кабеля и водному триингу. Как следует из рис. 3, напряжение пробоя для этих дефектов имеет наименьшую величину на частоте 0,1 Гц и, таким образом, метод СНЧ лучше всего подходит для идентификации дефектов в изоляции кабеля.

Рис. 3. Относительное напряжение пробоя на объектах формы от прутка до пластины
и для кабеля с дефектами и без них для нескольких напряжений различной формы

Теоретические расчеты значения разности потенциалов

Бывают ситуации, когда наведенное напряжение на ВЛ измерить не получается. В этом случае производится расчет значений по исходным данным:

Типовая формула: E = M × L × I

  • E — значение ЭДС на проводнике, подверженном влиянию наведенного поля;
  • М — коэффициент индуктивного влияния (определяется по справочным материалам);
  • L — длина, при которой проводники расположены параллельно;
  • I — максимально возможный ток влияющего проводника или электроустановки.

Также можно рассчитать разность потенциалов от точки проведения работ до «земли». В формуле применяется уже полученное значение ЭДС:

U = E/2 + E×X/L

  • U — разность потенциалов;
  • E — значение ЭДС;
  • X — расстояние от точки проведения работ до «земли»;
  • L — длина, при которой проводники расположены параллельно.

Цветовое обозначение классов напряжения

В отечественной практике расчётов и управления энергосистемами при графическом отображении электрических схем сетей и систем принято использовать унифицированное цветовое обозначение классов напряжений. При этом есть несколько стандартов и несколько вариантов цветовых схем классов напряжения, в частности внимания заслуживают прежде всего Стандарт СО ЕЭС и Стандарт ФСК ЕЭС. Таблицах ниже указаны общепринятые цветовые обозначения раздичных классов напряжения по этим стандартам.

Цветовая схема согласно стандарту СО ЕЭС
Класс напряжения Образец цвета Цвет в системе RGB
1150 кВ 205:138:255
750 кВ (800 кВ ППТ) 065:065:240
500 кВ 184:000:000
400 кВ (ЛЭП, цепи ППТ) 135:253:194
330 кВ 000:204:000
220 кВ 204:204:000
128:128:000
150 кВ 170:150:000
110 кВ 070:153:204
27 — 60 кВ 194:090:090
6 — 24 кВ 164:100:164
Генераторное напряжение 204:100:204
Без напряжения 204:204:204
150:150:150
Заземлено 255:153:000
Перегрузка 255:000:000
Неизвестно 140:140:140
Цветовая схема согласно стандарту ФСК ЕЭС
Класс напряжения Образец цвета Цвет в системе RGB
1150 кВ 205:138:255
750 кВ (800 кВ ППТ) 000:000:200
500 кВ 165:015:010
400 кВ 240:150:30
330 кВ 000:140:000
220 кВ 200:200:000
150 кВ 170:150:000
110 кВ 000:180:200
35 кВ; 20 кВ 130:100:050
10 кВ 100:000:100
6 кВ 200:150:100
до 1 кВ 190:190:190
Генераторное напряжение 230:070:230
Обесточено 255:255:255
Заземлено, ремонт 205:255:155

Разница палитр, как не трудно заметить, не драматична и не препятствует использованию ни одной из них, но предагаемый стандартом ФСК вариант, подразумевает работу в программном комплексе с черным фоном, из-за чего обесточенные участки предлагается показывать белым цветом. Таким образом, ориентация на цветовую схему стандарта СО ЕЭС является более удобной для рядовых расчётов. Категорически соблюдать требования к классам напряжения необходимо только при сотрудничестве непосредственно с соответствующими организациями.

Пригласить на тендер

Если у Вас идет тендер и нужны еще участники:

Выберите из списка инересующий вас вид работАудит промышленной безопасностиИдентификация и классификация ОПО, получение лицензии на эксплуатацию ОПОРазработка ПЛА, планов мероприятий, документации, связанной с готовностью предприятий к ГОЧС и пожарной безопасностиОбследование и экспертиза промышленной безопасности зданий и сооруженийРаботы на подъемных сооруженияхРаботы на объектах котлонадзора и энергетического оборудованияРаботы на объектах газового надзораРаботы на объектах химии и нефтехимииРаботы на объектах, связанных с транспортированием опасных веществРаботы на производствах по хранению и переработке растительного сырьяРаботы на металлургических литейных производствахРаботы на горнорудных производствахОценка соответствия лифтов, техническое освидетельствование лифтовРазработка обоснования безопасности опасного производственного объектаРазработка документации системы управления промышленной безопасностьюРазработка деклараций промышленной безопасностиРаботы на объектах Минобороны (ОПО воинских частей) и объектах ФСИН России (ОПО исправительных учреждений)ПроектированиеРемонтно-монтажные работыРемонт автомобильной грузоподъемной техникиЭлектроремонтные и электроизмерительные работыРазработка и производство приборов безопасности для промышленных объектовРазработка и изготовление нестандартных металлоизделий и оборудованияНегосударственная экспертиза проектной документации (инженерных изысканий)Предаттестационная подготовка по правилам и нормам безопасностиПрофессиональное обучение (рабочие профессии)Обучение по охране труда, пожарной безопасности и электробезопасности, теплоэнергетикеСпециальная оценка условий труда (СОУТ) и оценка профессиональных рисковАккредитация и аттестация в системе экспертизы промышленной безопасностиСертификация оборудования, декларирование соответствияЭнергоаудитРазработка схем теплоснабжения и водоснабженияДругие работыПовышение квалификации, профессиональная переподготовкаОсвидетельствование стеллажейСкопируйте в это поле ссылку на Ваш тендер, для этого перейдите в браузер, откройте Вашу площадку, выделите и скопируйте строку адреса, затем вставьте в это поле. Если не получится напишите просто номер тендера и название площадки.персональных данных

Популярные статьи  В чем измеряется освещенность

безопасное сверхнизкое напряжение (БСНН) — это… Что такое безопасное сверхнизкое напряжение (БСНН)?

1.2.42. безопасное сверхнизкое напряжение (БСНН): Действующее значение напряжения переменного тока (см. примечание 1), не превышающее 50 В между фазами или между фазой и землей в цепи, которая изолирована от сети питания посредством безопасного разделительного трансформатора или преобразователя с разделенными обмотками.

Примечания

1. Значение напряжения постоянного тока — в стадии рассмотрения.

2. Указанное значение напряжения не должно быть превышено ни при полной нагрузке, ни на холостом ходу, при этом предполагается, что трансформатор или преобразователь работает при нормируемом напряжении сети.

1.2.42 безопасное сверхнизкое напряжение (БСНН): Действующее значение напряжения переменного тока (см. примечание 1), не превышающее 50 В между фазами или между фазой и землей в цепи, которая изолирована от сети питания посредством безопасного разделительного трансформатора или преобразователя с разделенными обмотками.

Примечания

1 Значение напряжения постоянного тока — в стадии рассмотрения.

2 Указанное значение напряжения не должно быть превышено ни при полной нагрузке, ни на холостом ходу, при этом предполагается, что трансформатор или преобразователь работают при нормируемом напряжении сети.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

  • безопасное сверхнизкое напряжение
  • безопасное состояние

Смотреть что такое «безопасное сверхнизкое напряжение (БСНН)» в других словарях:

  • безопасное сверхнизкое напряжение — 3.22 безопасное сверхнизкое напряжение (safety extra low voltage SELV): Система со сверхнизким напряжением (обычно не более 50 В переменного тока или 120 В постоянного тока без пульсации), которая электрически изолирована от земли и от других… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • БСНН (безопасное сверхнизкое напряжение) — 1.2.42.2 БСНН (безопасное сверхнизкое напряжение) (SELV (safety low voltage)): СНН в цепи, которая изолирована от сети питания изоляцией не хуже изоляции между первичными и вторичными цепями безопасного разделительного трансформатора по МЭК 61558 …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р МЭК 60598-1-99: Светильники. Часть 1. Общие требования и методы испытаний — Терминология ГОСТ Р МЭК 60598 1 99: Светильники. Часть 1. Общие требования и методы испытаний оригинал документа: 1.2.6 базовый светильник: Светильник, состоящий из минимального комплекта деталей, который может обеспечить выполнение требований… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р МЭК 60598-1-2003: Светильники. Часть 1. Общие требования и методы испытаний — Терминология ГОСТ Р МЭК 60598 1 2003: Светильники. Часть 1. Общие требования и методы испытаний оригинал документа: 1.2.6. базовый светильник: Светильник, состоящий из минимального комплекта деталей, который может обеспечить выполнение требований …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р МЭК 536-94: Классификация электротехнического и электронного оборудования по способу защиты от поражения электрическим током — Терминология ГОСТ Р МЭК 536 94: Классификация электротехнического и электронного оборудования по способу защиты от поражения электрическим током оригинал документа: 2.6 безопасное сверхнизкое напряжение (БСНН): Напряжение, не превышающее 50 В… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р МЭК 60598-1-2011: Светильники. Часть 1. Общие требования и методы испытаний — Терминология ГОСТ Р МЭК 60598 1 2011: Светильники. Часть 1. Общие требования и методы испытаний оригинал документа: 1.2.6 базовый светильник (basic luminaire): Светильник, состоящий из минимального комплекта деталей, который может обеспечить… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ 30030-93: Трансформаторы разделительные и безопасные разделительные трансформаторы. Технические требования — Терминология ГОСТ 30030 93: Трансформаторы разделительные и безопасные разделительные трансформаторы. Технические требования оригинал документа: 2.2. Безопасное сверхнизкое напряжение напряжение в цепи, электрически отделенной от питающей сети… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Как измерить среднеквадратичное значение напряжения

Для правильного замера среднеквадратического значения напряжения у нас должен быть мультиметр с логотипом T-RMS. RMS — как вы уже знаете — это среднеквадратическое значение. А что за буква «T» впереди? Думаю, вы помните, как раньше была мода на одно словечко: «тру». «Она вся такая тру…», «Ты тру или не тру?» и тд. Тру (true) — с англ. правильный, верный.

Так вот, T-RMS  расшифровывается как True RMS —  «правильное среднеквадратическое значение». Мои токоизмерительные клещи могут замерять этот параметр без труда, так как на них есть логотип «T-RMS».

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности
мультиметр с True RMS

Проведем небольшой опыт. Давайте соберем вот такую схемку:

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности

Выставим на моем китайском генераторе частоты треугольный сигнал с частотой, ну скажем, 100 Герц

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности
генератор частоты

А вот осциллограмма этого сигнала. Внизу, в красной рамке, можно посмотреть его параметры

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности
треугольный сигнал

И теперь вопрос: чему будет равно среднеквадратическое напряжение этого сигнала?

Так как один квадратик у нас равняется 1 Вольт (мы это видим внизу осциллограммы в красной рамке), то получается, что амплитуда Umax этого треугольного сигнала равняется 4 Вольта. Для того, чтобы рассчитать среднеквадратическое напряжение, мы воспользуемся формулой:

Итак, смотрим нашу табличку и находим интересующий нас сигнал:

Популярные статьи  Освещение в подвале: подробное руководство

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности

Для нас не важно, пробивает ли сигнал «пол» или нет, главное, чтобы сохранялась форма сигнала. Видим, что наш коэффициент амплитуды Ka= 1,73

Подставляем его в формулу и вычисляем среднеквадратическое значение нашего треугольного сигнала

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности

Проверяем нашим прибором, так ли оно на самом деле?

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности

Супер! И в правду Тrue RMS.

Замеряем это же самое напряжение с помощью моего китайского мультиметра

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности

Он меня обманул :-(. Он умеет измерять только среднеквадратическое значение синусоидального сигнала, а у нас сигнал треугольный.

Самый интересный сигнал в плане расчетов — это двуполярный меандр, ну тот есть тот, который «пробивает пол».

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности

Его амплитудное Umax, средневыпрямленное Uср.выпр. и среднеквадратичное напряжение U равняется одному и тому же значению. В данном случае это 1 Вольт.

Вот вам небольшая картинка, чтобы не путаться

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности
среднее, среднеквадратичное и пиковое значения напряжения

  • Сред.  — средневыпрямленное значение сигнала. Это и есть площадь под кривой
  • СКЗ — среднеквадратичное напряжение. Как мы видим, для синусоидальных сигналов, оно будет больше, чем средневыпрямленное.
  • Пик. — амплитудное значение сигнала
  • Пик-пик. — размах или двойная амплитаду. Или иначе, амплитуда от пика до пика.

Так что же все-таки показывает мультиметр при измерении переменного напряжения? Показывает он НЕ амплитудное, НЕ среднее  и НЕ среднее выпрямленное напряжение, а среднее квадратическое, то есть действующее напряжение! Об этом всегда помним.

Что это такое?

Под термином «наведенное напряжение» скрывается потенциал, который возникает в зоне электромагнитного влияния действующих электроустановок или проводников электротока.

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности

Такая наводка может возникать в зоне высоковольтных линий, электрических установок высокого U и даже бытовой сети. Явление наведенного напряжения состоит из 2-х составляющих, которые рассмотрим подробнее.

Электростатика

Создание потенциала объясняется распространением электрического поля от источника электричества, находящегося в непосредственной близости.

Наибольшее воздействие характерно для двух проводов, которые расположены рядом и находятся параллельно друг относительно друга. При этом один находится под U, а второй нет.

Величина наведенного напряжения зависит от следующих аспектов:

  1. Размер разности потенциалов.
  2. Расстояние от источника питания с напряжением до другого элемента.

Для лучшего понимания систему можно сравнить с одним или несколькими конденсаторами. Формально наводка формируется по всей длине проводника.

Во избежание накопления заряда необходимо заземлить отключенный проводник. В таком случае наведенное напряжение пойдет в землю, а работа будет безопасна для человека.

Для расчета статического напряжения необходимо перемножить два элемента:

  1. Коэффициент емкостного воздействия. Его размер можно получить в справочнике, а сам параметр зависит от расстояния до источника U и типа проводника.
  2. Рабочее напряжение.

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности

Чем больше U и чем ближе находится проводник, тем выше наведенный параметр.

Для расчета максимального наведенного напряжения применяется формула:

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности

Электромагнитная составляющая

Существует еще один тип наводки — ЭМ наведенное напряжение. Его суть состоит в распространении магнитного поля на определенной территории во все стороны от проводника.

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности

Чем сильнее ЭМ поле, тем выше наведенное U в отключенном проводнике.

Наведенная ЭДС в отключенной линии электропередача будет равна:

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности

При заземлении проводника в месте соединения с землей потенциал будет равен нулю, но по мере удаления от этого места он увеличится. Это означает, что максимальный параметр разницы потенциалов будет на наиболее удаленных концах линии (ВЛ или КЛ).

Напряжение в точке х относительно земли будет равно:

Сверхнизкое напряжение (снн): что это такое, определение, диапазон, особенности

Меры защиты

Учитывая то, что наведённые токи могут достигать предельно опасных значений, особенно на участках ВЛ или в электроустановках, при их обслуживании следует применять меры защиты :

  • использовать сигнализаторы напряжения;
  • обеспечивать безопасный уровень напряжения на участках, где предстоит работа;
  • использовать защитную одежду, диэлектрические коврики и т.п.;
  • пользоваться указателями напряжения, универсальными электроизолирующими штангами для оценки значений токов наводки.
  • применять приспособления для снятия напряжений.

Перед проведением работ на линиях с наводкой устанавливайте переносные заземления с двух сторон повреждённого участка ВЛ на небольшом расстоянии. Заземляйте провода с поверхности земли, используя изоляционные штанги. Выдерживайте расстояния срабатывания защиты заземлений.

На рисунке 5 показано как влияет расстояние от заземления на снижение наведённого напряжения.

Рис. 5. Снижение наведённого напряжения

Измерение напряжения проводите в изолирующих перчатках и ботах, а измерительные приборы располагайте на ковриках или подставках. Используйте только те измерительные устройства, которые предназначены для указанных целей и рассчитаны на измерение в соответствующих пределах. Помните, что штатные защитные приспособления для наведённого тока не предназначены. Нельзя проводить измерения в условиях тумана, осадков, а также при сильном ветре.

Всегда проверяйте наличие фазного тока на всех проводах. Если с помощью прибора УПСФ-10 вы определили линейное рабочее напряжение, то использовать переносное заземление запрещается.

В целях безопасности всегда считайте нулевой кабель таким, что находится под напряжением.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: