ГОСТом установлен ряд номинальных междуфазных напряжений электрических сетей, каждому из которых соответствует наибольшее длительно допускаемое рабочее напряжение (см. табл.).
Для электрооборудования введено понятие класса напряжения, причем каждому классу от 3 до 20 кВ соответствуют несколько номинальных напряжений сети, а для классов выше 20 кВ номинальные напряжения сети совпадают с классом напряжения оборудования. Для оборудования также установлены наибольшие рабочие напряжения.
Каждой обмотке трансформатора соответствует свой класс напряжения, номинальное и наибольшее рабочее напряжение. Классом напряжения трансформатора в целом считается класс напряжения обмотки ВН.
В трансформаторах с ответвлениями для регулирования напряжения за номинальное напряжение обмотки обычно принимают напряжение среднего ответвления, в некоторых случаях — напряжение наиболее часто работающего (основного) ответвления.
Классы напряжения электрооборудования (по ГОСТ 1516.3-96)
Класс напряжения электрооборудования, кВ | Наибольшее | Номинальное напряжение электрической сети, кВ | Наибольшее |
1 | 1,1 | 1,0 | 1,1 |
3 | 3,6 | 3,0 | 3,5 |
3,15 | 3,5 | ||
3,3 | 3,6 | ||
6 | 7,2 | 6,0 | 6,9 |
6,6 | 7,2 | ||
10 | 12,0 | 10,0 | 11,5 |
11,0 | 12,0 | ||
15 | 17,5 | 13,8 | 15,2 |
15,0 | 17,5 | ||
15,75 | 17,5 | ||
20 | 24,0 | 18,0 | 19,8 |
20,0 | 23,0 | ||
22,0 | 24,0 | ||
24 | 26,5 | 24,0 | 26,5 |
27 | 30,0 | 27,0 | 30,0 |
35 | 40,5 | 35,0 | 40,5 |
110 | 126,0 | 110,0 | 126,0 |
150 | 172,0 | 150,0 | 172,0 |
220 | 252,0 | 220,0 | 252,0 |
330 | 363,0 | 330,0 | 363,0 |
500 | 525,0 | 500,0 | 525,0 |
750 | 787,0 | 750,0 | 787,0 |
В эксплуатации на изоляцию трансформатора действуют следующие напряжения:
- рабочее напряжение, вплоть до наибольшего, неограниченно длительно;
- повышения рабочего напряжения сверх наибольшего значения при аварийных режимах, ограниченные по длительности;
- коммутационные (внутренние) перенапряжения;
- атмосферные перенапряжения.
Максимальные уровни и длительности повышения рабочего напряжения определяются классом напряжения сети и особенностями ее работы. Их значения не нормируются стандартами, но могут указываться в нормативных документах на конкретные трансформаторы.
Рис. Форма импульсных перенапряжений, а) коммутационный колебательный импульс. б) коммутационный апериодический импульс, в) грозовой импульс с крутым фронтом, г) грозовой импульс со срезом
Уровни коммутационных и атмосферных перенапряжений зависят от класса напряжения сети, вида ЛЭП (воздушные или кабельные), электрической прочности изоляции сети, устройства и характеристик защиты от перенапряжений ЛЭП и подстанций (в первую очередь от защитного уровня разрядников и ограничителей перенапряжений — ОПН). Перенапряжения представляют собой единичные (иногда повторяющиеся) импульсы разнообразной формы (см. рис.) — колебательные и апериодические, с разной частотой колебаний и скоростью затухания, с пологим и крутым фронтом, в некоторых случаях с резким (скачкообразным) спадом напряжения (срезом). Длительность коммутационных перенапряжений может достигать десятков миллисекунд, атмосферных — сотен микросекунд. Минимальная длительность фронта и среза может составлять десятые и даже сотые доли микросекунды. Таким образом, диапазон эквивалентных частот напряжений, воздействующих на обмотки трансформаторов, очень широк — от десятков герц до десятков мегагерц.