Nätspänning

Världskarta över nätspänningar och nätfrekvenser (från 2015)

Världskarta över befolkningens tillgång till lågspänningsnätet (från 2017) som ett mått på elektrifiering

80,1% -100%

60,1% -80%

40,1% -60%

20,1% -40%

0-20%

Den elektriska spänning som görs tillgänglig av energileverantörerna i elnäten , som används för överföring av elektrisk energi , kallas nätspänning . I smalare mening förstås linjespänningen ofta som nivån på växelspänningen i lågspänningsnäten , till skillnad från spänningarna i högspänningsnätet .

Låg spänning

Egenskaper

Av energileverantörerna (i Tyskland: Distributionssystemoperatör ) som tillhandahålls vid nätanslutningspunkten är nätspänningen i enlighet med IEC 60038 (i Tyskland: DIN EN 60038 VDE 0175-1) kännetecknad av deras

Nominell spänning:
- För enfassystem: RMS-värde för den sinusformade växelspänningen mellan ytterledaren och nolledaren
- för trefassystem : RMS-värde för den sinusformade växelspänningen mellan två yttre ledare
Nominell spänningstolerans
Nominell frekvens

I Europa specificeras ytterligare egenskaper hos spänningen (frekvens, höjd, kurvform och symmetri hos de yttre ledarspänningarna) i EN 50160 .

distribution

Europa

Lågspänningsnätets struktur

Den nätspänningen är vanligtvis distribueras till konsumenterna i låg- spänningsnätet med följande konfigurationer i TN-system :

de tre yttre ledarna (vardagliga faser ) (L1, L2 och L3),
en neutralledare (N) och
en skyddande ledare (PE = skyddsjord eller potentiell jord )

eller

de tre yttre ledarna (faserna) (L1, L2 och L3) och
en PEN -ledare . I detta fall kombineras neutralledaren och skyddsledaren i en enda ledare.

I Europa är nätspänningen 230 V ± 23 V med en nätfrekvens på 50 Hz ± 0,2 Hz.

I trefassystem är det effektiva värdet för den sinusformade AC-nätspänningen mellan en yttre ledare och nolledaren 230 V och mellan två yttre ledare cirka 400 volt.

Nord- och Sydamerika

I Kanada, USA, Mexiko och några nordstater i Sydamerika är det nominella värdet för nätspänningen 120 V (tidigare 110 V). För större konsumenter, till exempel luftkonditioneringssystem, är det dubbla nätspänningen på 240 V (tidigare 220 V) också vanligt. Nätfrekvensen är 60 Hz. Lågspänningsnäten i dessa länder är implementerade som enfasiga, tretrådiga nät ; trefas växelström är ofta inte tillgänglig för mindre konsumenter; om den finns är spänningen 208 eller 415 V.

I Brasilien, beroende på region, erbjuds 110 V, 127 V eller 220 V, var och en med 60 Hz. Södra länderna Chile, Argentina, Bolivia, Paraguay och Uruguay har 220 V vid 50 Hz.

Asien

I det japanska elnätet har nätspänningen 100 V (regionalt 50 Hz eller 60 Hz) det lägsta värdet i världen. I Taiwan är nätspänningen 110 V, i Kina, Hong Kong och Thailand är den 220 V (50 Hz). Precis som Europa har Indien ett 230 V -nätverk (vid 50 Hz).

berättelse

Fram till 1987 var nätspänningen i stora delar av Europa, inklusive Tyskland, Österrike och Schweiz , medan den var i Storbritannien . Spänningen för , som har varit giltig i Europa sedan dess , specificerades som standardspänningen i den internationella standarden IEC 60038 : 1983. ${\ displaystyle 220 (\ pm 22) \ mathrm {V}}$ ${\ displaystyle 240 (\ pm 24) \, \ mathrm {V}}$ ${\ displaystyle 230 (\ pm 23) \, \ mathrm {V}}$

Från 1987 och framåt skedde en övergång i flera etapper . Sedan 2009 har nätspänningen tillåtits ligga mellan 207 och 253 volt. ${\ displaystyle 230 _ {- 23} ^ {+ 13.8} \, \ mathrm {V}}$ ${\ displaystyle 230 (\ pm 23) \, \ mathrm {V}}$

Elektriska belastningar som specificerats för 220 volt kan också drivas när de toleranser som gällde från 1987 till 2009 beaktades utan att allvarligt bryta mot toleransvillkoren: Vid maximal spänning var 242 V. Vid maximal spänning var 243,8 volt. Detta gäller inte längre sedan 2009, eftersom maxspänningen nu är 253 V. ${\ displaystyle 230 _ {- 23} ^ {+ 13.8} \, \ mathrm {V}}$ ${\ displaystyle 220 _ {- 22} ^ {+ 22} \, \ mathrm {V}}$ ${\ displaystyle 230 _ {- 23} ^ {+ 13.8} \, \ mathrm {V}}$

Med minsta spänning var och är inte toleransbandet kränkt: 198 volts var tidigare tillåtet, men nu är det minst 207 volt.

Att öka spänningen med cirka 5% leder till ökad prestanda i många enheter. För enheter vars funktion är baserad på det ohmiska motståndet , t.ex. B. fläktvärmare eller vattenkokare , ökar förbrukningen kvadratiskt i förhållande till spänningsökningen, dvs med cirka 10% av effekten. I många fall förblir mängden energi som ska betalas ungefär densamma, eftersom en vattenkokare till exempel värmer upp den givna mängden vatten snabbare och stängs av tidigare på grund av dess högre effekt.

För glödlampor är denna ökning något lägre på grund av de vanliga PTC -termistoregenskaperna hos filamenten. Ökade spänningar orsakar högre strömmar i ledningarna. När det gäller glödlampor leder en högre glödtemperatur till en förkortning av (statistiskt trolig) livslängd.

Nätspänningsavbrott

Den sinusformade kurvan för nätspänningen störs alltmer av icke-linjära konsumenter. Dessa inkluderar gasurladdningslampor , likriktare, dimmare ( tyristor- och triac- styrenheter), frekvensomformare , kompaktlysrör och strömförsörjningar med omkopplat läge utan reaktiv effektkompensation (effektfaktorkorrektion, PFC).

Den 1 januari 2001 trädde en EMC-standard i kraft som föreskriver bestämmelser om det tillåtna lågfrekventa interferensspektrumet (övertoner) för elektroniska konsumenter från 75 watt.

Även asynkronmotorer orsakar nettoföroreningar, kallade Nutenpfeifen. Det härrör från uppdelningen av ekorrburen och den resulterande växelspänningen som matas tillbaka till nätet med en högre, hastighetsberoende frekvens.

Nätverksfrekvensen är nu mycket exakt observeras i enlighet med kraven i den europeiska nätverket , så att det kan användas som ett referensvärde, t.ex. B. för att styra elektriska klockor eller för spänningsstyrda växelriktare för matning av solenergi.

Skydd mot kontakt

Att röra ledare som bär nätspänning kan vara livshotande. Nätspänningen är högre än extra-lågspänningen eller extra-lågspänningen . Av denna anledning måste skyddsåtgärder vidtas mot elektriska stötar vid beröring av spänningsförande ledningar för både matningsledningar och enheter som drivs med nätspänning .

Detta inkluderar skyddande isolering , skyddande jordning och skyddande separering , som förhindrar tillgängliga ledande delar (t.ex. hus) från att anta farliga spänningar vid fel.

Uttag måste säkras mot beröring av spänningsförande delar. För att skydda barn finns det också barnsäkerhetslås som är utformade för att förhindra att föremål förs in i öppningarna på uttagen .

Medelspänning

Större kunder som industriföretag eller sjukhus levereras vanligtvis direkt från mellanspänningsnätet med spänningar på 10 kV ( kilovolt ) eller 20 kV, i enskilda fall upp till 30 kV, via en eller flera interna transformatorstationer .

Högspänning

Även i högspänningsnät används nästan alltid standardiserade spänningar. Till exempel används spänningarna 220 kV och 380 kV övervägande i det extra högspänningsnätet i Europa. Högspänningsnätet drivs vanligtvis med 110 kV, men det finns också 60 kV -nät (särskilt i stora städer med äldre kabelsystem).

I andra områden är andra spänningsnivåer ibland vanliga: i Ryssland finns extra högspänningsnät med 1150 kV, 750 kV, 500 kV och 330 kV, medan spänningarna i extrahögspänningsnät i USA är 765 kV, i Kanada 735 kV, 500 kV och 345 kV be. Ett värde på 132 kV är vanligt för högspänningsnät i USA.

I medelspänningsnätet, förutom 20 kV, särskilt i stadsområden, på grund av de äldre kabelsystemen där, är 10 kV också vanligt. I högspännings likström finns inga standardiserade spänningar.

I dragströmförsörjningsnät är standardspänningen i Tyskland och Österrike 110 kV, i Schweiz 66 kV och 132 kV.

Dragström

Tysk designledare (16 Hz, 15 kV) vid Thayngen tågstation, Schweiz (2018)

Många spänningar har rådt i själva järnvägen ( luftledningar ). Följande fem system dominerar mainline -järnvägar (se lista över dragströmssystem ):

Enfas växelspänning 50 Hz, 25 kV
Enfas växelspänning 60 Hz, 25 kV
Enfas växelspänning 16⅔ Hz, 15 kV (endast Tyskland, Österrike och Schweiz [alla: med några få undantag, sedan 1995: 16,7 Hz]; Norge, Sverige)
Likspänning 3 kV
Likspänning 1,5 kV (inklusive Frankrike och Nederländerna [nya höghastighetsledningar: 50 Hz, 25 kV])

Spänningen är inte standardiserad på spårvagnar och tunnelbanetåg. I Tyskland, Österrike och Schweiz används mestadels likspänningar på 500 V till 750 V här.

Se även

Översikt över nätspänningar över hela världen
Elektriskt system
Spänningskvalitet

litteratur

CENELEC: EN 60038: 2012-04 CENELEC standardspänningar . Beuth förlag.
CENELEC: EN 50163: 2004-11 Järnvägsapplikationer - Matningsspänningar för järnvägsnät . Beuth förlag.

webb-länkar

Commons : Elnät - samling av bilder, videor och ljudfiler

Nätspänning + kontaktstandarder (på undersidan av elektroteknik)
International Electrotechnical Dictionary

Individuella bevis

↑ Tillgång till el (% av befolkningen). I: Världsbankens öppna data. Världsbanken , 2019, öppnade 28 oktober 2019 .
↑ 0,2 Hz motsvarar det toleransfönster som kan kompenseras av primärstyrning .
↑ Spänningstoleranser i energiförsörjning ( Memento från 27 september 2007 i Internetarkivet ) Dipl.-Ing. Thomas Flügel vid Charité University Hospital, Division VII C 1 Electrical Engineering, visad den 7 december 2006.
↑ Kort version av EN 50160 ( minne från 26 mars 2013 i Internetarkivet ), visad den 12 november 2014.
↑ Rådets direktiv 85/374 / EEG (PDF) av den 25 juli 1985 om tillnärmning av medlemsstaternas rättsliga och administrativa bestämmelser om ansvar för defekta produkter. Denna riktlinje förklarade också att el var en produkt för vars fel producenten kan hållas ansvarig (se även produktansvarslagen ).

[WorldBankAccessEl-1] Tillgång till el (% av befolkningen). I: Världsbankens öppna data. Världsbanken , 2019, öppnade 28 oktober 2019 .

[2] 0,2 Hz motsvarar det toleransfönster som kan kompenseras av primärstyrning .

[3] Spänningstoleranser i energiförsörjning ( Memento från 27 september 2007 i Internetarkivet ) Dipl.-Ing. Thomas Flügel vid Charité University Hospital, Division VII C 1 Electrical Engineering, visad den 7 december 2006.

[EN50160-4] Kort version av EN 50160 ( minne från 26 mars 2013 i Internetarkivet ), visad den 12 november 2014.

[5] Rådets direktiv 85/374 / EEG (PDF) av den 25 juli 1985 om tillnärmning av medlemsstaternas rättsliga och administrativa bestämmelser om ansvar för defekta produkter. Denna riktlinje förklarade också att el var en produkt för vars fel producenten kan hållas ansvarig (se även produktansvarslagen ).

Languages