Трансформаторная подстанция — что это и какие виды бывают

Что такое трансформаторная подстанция и как она работает?

Электроэнергия используется во всех сферах современной жизни, где используется для выполнения таких функций как:

  • выполнения механической работы (различные электродвигатели);
  • освещение с помощью светильников на основе ламп накаливания, электролюминесцентных, светодиодных источников;
  • обогрева электрическими нагревателями.

Доставка электроэнергии к потребителям осуществляется электрическими сетями, один из ключевых компонентов которой – трансформаторная подстанция. Электрическую сеть целесообразно строить по иерархическому принципу с узлами различного уровня, на которых выполняется ряд функций, в том числе изменения напряжения с помощью трансформаторов.

Что такое трансформаторная подстанция?

Устройство

Трансформаторная подстанция, как это прямо следует из ее наименования, содержит один или несколько трансформаторов, а также ряд иных узлов и блоков. Последние необходимы для обеспечения выполнения преобразования напряжения, легкости, удобства текущего управления этого технического объекта. Дополнительное оборудование:

  • обеспечивает безопасность текущей эксплуатации в штатных/нештатных режимах (ограничители напряжения, разрядники);
  • позволяет управлять подстанцией, контролировать ее текущие параметры (элементы телемеханики, исполнительные устройства, разъединители, приборы учета);
  • обеспечивает распределение электрической энергии по потребителям.

Для выполнения служебных функций предусмотрено вспомогательные устройства. К таковым относят, например, выпрямители, аккумуляторные батареи бесперебойного питания. Необходимую эксплуатационную надежность достигают установкой молниезащиты, внедрением оборудования пожаротушения, применением сигнализации.

Нормальные условия эксплуатации обеспечивают установкой оборудования в отдельном строении или непосредственно в специально подготовленном помещении здания.

Принцип работы

Основной компонент трансформаторной подстанции – силовой трансформатор, который обеспечивает на выходе получение напряжения необходимого уровня. Простейший трансформатор состоит из двух обмоток, которые одеты на сердечник из мягкой электротехнической стали. Переменный ток, протекающий по первичной обмотке этого статического устройства, создает магнитный поток, который наводит ток во вторичной обмотке.

Трансформатор отличается большим КПД, поэтому соотношения между токами/напряжениями первичной/вторичной обмоток пропорциональны/обратно пропорциональны количеству витков для напряжения/тока, соответственно. Частота тока/напряжения первичной/вторичной обмоток одинакова.

При небольшой мощности применяют т.н. сухую конструкцию, когда отсутствие короткого замыкания между обмотками и сердечниками обеспечено только изоляцией проводов обмоток. Маслозаполненные конструкции характерны для высоких мощностей. Они содержат залитый минеральным маслом бак с установленными обмотками, рисунок 1. Такое исполнение улучшает тепловые параметры устройства: масло эффективно отводит излишки выделяемого тепла.

Рис. 1. Маслонаполненный трансформатор

Для регулирования выходного напряжения вторичную обмотку снабжают несколькими отводами.

Назначение

Любая подстанция по отношению к электроэнергии реализует по меньшей мере одну из функций:

Наличие подстанций заметно уменьшает потери электроэнергии. Для этого передачу осуществляют на высоком напряжении, при котором снижаются потери энергии на разогрев проводов. Обеспечение работоспособности различных электрических устройств выполняют на небольшом напряжении, что позволяет увеличить ток и нарастить мощность приемника.

Кроме того, введение подстанций в состав электрораспределительной сети наращивает эксплуатационную гибкость системы электроснабжения за счет возможности выбора маршрутов передачи электроэнергии простым переключением линий в штатном режиме функционирования, а также в аварийных ситуациях.

Классификация ТП

Объекты сетей электроснабжения общего назначения

Трансформаторные подстанции можно классифицировать по различным признакам, но наиболее часто для этой цели привлекают место нахождения станции на уровне иерархии электрической сети. Соответственно, по мере понижения уровня происходит снижение рабочего напряжения. Кроме того, как средство инженерного обеспечения недвижимости они могут находиться вне предприятия или же непосредственно на его территории. Общепринятые наименования таких подстанций и их основные параметры представлены в табл. 1.

Таблица 1. Разновидности подстанций

Уровень иерархииНазвание подстанцииТиповое рабочее напряжение, кВМесто расположения
1Узловая распределительная110 — 220На обслуживаемой территории
2Главная понижающая (иначе понизительная)35 – 110
3Глубокого ввода6 – 35На территории предприятия
4Трансформаторный пункт0,22 – 0,4

Трансформаторные пункты, находящиеся на нижнем уровне иерархии электрической сети, — отличаются наибольшей многочисленностью. В зависимости от категории обслуживаемого объекта их оборудуют одним (3-я категория) или двумя (категории 1 и 2) трансформаторами. Кроме того, при их создании таких пунктов массово применяют типовые решения.

По виду взаимодействия с электрораспределительной сетью подстанции делят на несколько разновидностей, табл. 2. Кроме того, ГОСТ 24291-90 дополнительно вводит понятие опорной подстанции, которая обеспечивает функционирование других объектов обычно более низкого уровня.

Таблица 2. Разновидности подстанций по исполнению

НаименованиеМесто расположения в сети и особенности подключения
ТипиковаяПолучение энергии от одного источника
ПроходнаяНаходится в разрыве одной или двух линий
Разветвительная (ответвительная)Обслуживает две или более выходящие линии
УзловаяВзаимодействует с двумя или более входными и выходными линиями

По конструктивному исполнению различают открытые (выполнены как отдельный объект) и закрытие (смонтированные в здании) подстанции.

По месту расположения подстанции наружной установки дополнительно делят на наземные, подземные и мачтовые.

Последние монтируют прямо на опорах, для чего применяют специальные конструкции и арматуру, рисунок 2.

Рис. 2. Вариант исполнения мачтовой подстанции

Тяговые подстанции электрифицированного наземного транспорта

Тяговые подстанции электрифицированного транспорта несколько отличаются от обычных.

Их главные особенности:

  • обеспечивают балансировку нагрузки при параллельном включении;
  • могут подавать на контактные провода как постоянный, так и переменный токи.

Специфика железной дороги, метрополитена, городских видов электротранспорта учтена конструктивным исполнением. Подключение к сети возможно по воздушным или кабельным линиям. Пример воздушного ввода показан на рисунке 3.

Рис. 3. Пример железнодорожной тяговой подстанции

Снижение затрат на строительство и эксплуатацию

Известно, что полная стоимость владения любого технического объекта (иначе, приведенные расходы) складывается из капитальных затрат и текущих эксплуатационных расходов.

Для снижения капитальных затрат на создание подстанций привлекается несколько основных приемов.

Первый из них — реализация по типовым проектам. Часто встречающиеся киосковые подстанции со сварным металлическим корпусом – хороший пример его практического использования, рисунок 4. Наибольший эффект дают в местностях с умеренным климатом.

Второй прием – поставка готового для установки оборудования на место монтажа непосредственно с предприятия-изготовителя.

Рис. 4. Киосковая подстанция

Экономия на эксплуатационных расходах достигается внедрением современной микропроцессорной и компьютерной техники, максимально полно берущей на себя решение рутинных задач автоматического управления. Такие объекты, отличающиеся заметно более высокими функциональными возможностями, называют цифровыми.

Вопросы безопасности

Подстанции вне зависимости от их назначения функционируют при высоком опасном для жизни напряжении. Эта особенность определяет необходимость жесткого соблюдения норм ТБ и иных правил при их текущем эксплуатационном обслуживании. Основные из них сводятся к следующему.

Для работ любого вида допускают только персонал, прошедший обучение с дополнительным предварительным инструктажем. Кроме того, навыки безопасной работы постоянно поддерживаются на должном уровне такими мероприятиями как:

  • ежемесячные повторные инструктажи;
  • ежеквартальные противоаварийные тренировки;
  • противопожарные тренировки (дважды в год);
  • ежегодные проверки профессиональных знаний;
  • медосмотры (раз в два года).

Работы любого вида могут:

  • производиться исключительно в спецодежде и обуви, в каске, с монтерским поясом (при необходимости);
  • осуществляться только исправным инструментом, качество изоляции которого проходит периодическую поверку.

При выполнении любых действий требуется предельная концентрация, аккуратность, отсутствие спешки.

Подстанция — объект повышенной опасности. Ограничение доступа к ним посторонних лиц при открытой установке достигается оградами, а при закрытой – надежными запираемыми металлическими дверями, которые дополнительно оборудуют сигнализацией. Все объекты обязательно снабжаются хорошо различаемыми надписями, предупреждающими о смертельной опасности.

Для предотвращения вредного влияния на человека мощных электрических и магнитных полей подстанции следует размещать на определенном расстоянии от жилых домов. Конкретные нормы с разбивкой по типу объекта и мощностью содержаться в законе 52-ФЗ от 1999 года. Минимальные расстояния установлены в пределах от 50 до 1000 м.

Трансформаторные подстанции – какими бывают?

Трансформаторная подстанция – вид электроустановки, основное назначение которой – получение, преобразование (повышение/понижение напряжения) и дальнейшее распределение по потребителям электрической энергии. Основными элементами электрической системы на трансформаторной подстанции являются силовые трансформаторы, которые и преобразуют электроэнергию.

Как устроена подстанция

Кроме трансформаторов не менее важными элементами являются:

● распределительные устройства высшего и низшего напряжения;

● устройства высоковольтной защиты;

● масляные, воздушные и вакуумные высоковольтные выключатели;

● трансформаторы тока и трансформаторы напряжения;

● системы и секции шин;

● устройства измерения и учёта электроэнергии;

● система питания собственных нужд;

● вспомогательное оборудование и др.

Силовые трансформаторы, которые повышают входное напряжение, называются повышающими, а трансформаторы, понижающие входное напряжение, называются понижающими. В зависимости от вида установленных силовых трансформаторов, подстанции могут быть повышающими и понижающими.

Читайте также:  Как взять ипотеку в Улан-Удэ?

Повышающие трансформаторные подстанции находятся обычно на электростанциях. Значение напряжения, вырабатываемое генератором электростанции, увеличивается при помощи повышающего трансформатора.

Повышение напряжения необходимо для возможности дальнейшей передачи электроэнергии большой мощности на большие расстояния и с наименьшими потерями. Повышенное напряжение позволяет сэкономить на электрических проводниках при монтаже линий электропередач.

Для большинства остальных случаев необходимо понижение входящего напряжения и, соответственно, в таких случаях используются понижающие трансформаторные подстанции.

Все трансформаторные подстанции делят на четыре основных вида:

● УРП (узловая распределительная подстанция);

● ГПП (главная понижающая/понизительная подстанция);

● ПГВ (подстанция глубокого ввода);

● ТП (трансформаторный пункт).

Данный вид электроустановки представляет собой центральную подстанцию, получающую электроэнергию от энергосистемы напряжением 110-220кВ. На УРП электроэнергия высокого напряжения распределяется либо с трансформацией при помощи силовых трансформаторов, либо вообще без трансформации.

С узловой подстанции распределение электроэнергии осуществляется на подстанции глубокого ввода, которые располагаются на территории крупных промышленных предприятий.

Узловые подстанции обычно находятся за пределами предприятий, которые они питают электроэнергией. В этом случае обслуживание и эксплуатацию всего электрооборудования УРП осуществляет энергоснабжающая организация.

В случае расположения УРП на территории промышленного предприятия, обязанности по обслуживанию подстанции возлагаются на электротехнический персонал данного предприятия.

Главная понижающая подстанция получает электроэнергию напрямую от районной энергосистемы. Значение входного напряжения 35-220кВ. Назначение главной понижающей подстанции – распределение электроэнергии по предприятию при более низких значениях напряжения.

Данная подстанция получает электроэнергию напряжением 35-220кВ или напрямую от энергосистемы, или от центрального распредпункта предприятия, на котором она расположена. Основное назначение ПГВ – электроснабжение отдельного объекта на предприятии или определённой группы электроустановок. Территориально подстанции глубокого ввода располагаются на небольшом расстоянии от наиболее энергозатратных технологических объектов предприятия.

Трансформаторный пункт представляет собой небольшую подстанцию, на которую подаётся входное напряжение в 6, 10 или 35кВ. При помощи силовых трансформаторов это напряжение понижается до значений 380В (400В).

Одним из видов трансформаторного пункта является комплектная трансформаторная подстанция (КТП). Количество силовых трансформаторов КТП обычно равно одной или двум единицам. Иногда встречаются КТП на три силовых трансформатора. Число трансформаторов зависит от категории надёжности электроснабжения электрических потребителей, которые питает трансформаторная подстанция.

Комплектные трансформаторные подстанции, расположенные на производстве, называют цеховыми, а КТП, питающие городских потребителей, называют городскими.

Другие типы подстанций

Кроме основных видов трансформаторных подстанций, которые осуществляют питание мощных потребителей, в энергосистеме используются и подстанции для узкоспециализированных нужд. К таким подстанциям можно отнести так называемые тяговые подстанции, осуществляющие питание электрических линий общественного транспорта (троллейбусы, трамваи).

В зависимости от вида, назначения и размеров подстанции, могут использоваться как масляные трансформаторы, так и трансформаторы сухого исполнения. К примеру, современные КТП очень часто комплектуются сухими силовыми трансформаторами.

По способу присоединения к линии

В зависимости от варианта или способа подключения к питающей линии электропередач бывают:

● тупиковые подстанции (получают электроснабжение от одной или двух отдельных линий);

● проходные подстанции (транзитные);

● ответвительные подстанции (для подачи электроэнергии используются специальные ответвления (отпайки) от проходящих линий электропередач).

Место расположения

Трансформаторные подстанции по месту расположения делят на два вида:

Открытые подстанции располагаются на открытой территории. Закрытые трансформаторные подстанции находятся в производственных цехах, в закрытых помещениях.

Иногда трансформаторы находятся на специальных мачтах. Таким расположением трансформаторов характеризуются мачтовые трансформаторные подстанции.

Трансформаторная подстанция – виды, устройство, типы

Электрическая установка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии различным потребителям называется трансформаторной подстанцией. Трансформаторная подстанция имеет в своём составе трансформаторы, устройства управления, распределительные и другие вспомогательные устройства. Данная установка является важнейшим элементов электрической сети и широко применяется для эксплуатации на сельскохозяйственных и промышленных объектах, а также для передачи электричества населенным пунктам.

Классификации трансформаторных подстанций.

По типу преобразования электрической энергии с применением силовых трансформаторов выделяют:

  • Повышающие трансформаторные подстанции – с их помощью увеличивается значение напряжения, вырабатываемое генератором электростанции. Такие подстанции чаще всего используют на электростанциях, они служат для передачи электроэнергии большой мощности на дальние расстояния с наименьшими потерями;
  • Понижающие (или понизительные) трансформаторные подстанции, наоборот, понижают первичное напряжение сети.

По месту и способу присоединения к электрической сети подстанции классифицируют на:

  • ответвительные, присоединяющиеся к одной или двум проходящим линиям при помощи глухой отпайки;
  • тупиковые, получающие энергию по одной или двум параллельным линиям (по радиальным схемам);
  • проходные, присоединяющиеся в рассечку от воздушных линий электропередачи с запитыванием от резервных источников питания или без резервного питания;
  • узловые, к которым присоединено несколько питающих линий от одной или двух питающих электроустановок. Такой тип электрической установки представляет собой центральную подстанцию, получающую электроэнергию от энергосистемы напряжением 110-220кВ.

Проходные и узловые подстанции еще называют транзитными, а ответвительные и проходные – промежуточными.

Классификация по значению напряжения в сетях электроснабжения выделяет 4 основных вида подстанций:

  • Главные понижающие подстанции (ГПП), с помощью которых происходит преобразование высокого напряжения на более низкое значение. Такие подстанции получают электроэнергию напрямую от районной энергосистемы (значение входного напряжения от 35 до 220 кВ);
  • подстанции глубокого ввода (ПГВ), применяются для исключения промежуточных элементов электросети и в наиболее значимых узлах потребления электроэнергии. Такие подстанции получают электрическую энергию напряжением от 35 до 220 кВ напрямую от энергосистемы или от центрального распределительного пункта предприятия, на котором она расположена, обеспечивая группу подстанций, либо крупные предприятия;
  • трансформаторный пункт, представляющий собой небольшую подстанцию с первичным напряжением в 6, 10 или 35 кВ;
  • тяговые электроустановки, используемые для питания контактных сетей железнодорожного и другого городского электротранспорта (троллейбусов, трамваев).

По конструктивному исполнению выделяют следующие типы трансформаторных подстанций:

  • открытые (электрооборудование располагается на открытом воздухе);
  • закрытые (электрооборудование располагается в закрытом помещении);
  • комплектные, состоящие из полностью готовых узлов;
  • столбовые (мачтовые).

Классификация трансформаторных подстанций по территориальному размещению:

    • внутрицеховая подстанция, расположенная в производственном здании, при этом она может располагаться открыто или находиться в отдельном закрытом помещении;
    • встроенная подстанция закрытого типа, располагается внутри производственного или иного сооружения;
    • пристроенная подстанция, примыкает непосредственно к производственному или иному сооружению.

Комплектные трансформаторные подстанции, питающие городских потребителей, называются городскими, а КТП расположенные на производстве и в промышленных сетях – цеховыми.

Кроме этого, комплектные трансформаторные подстанции различаются в зависимости от типа применяемой в электроустановке нейтрали заземления, которая может быть изолированной или глухозаземленной.

Виды трансформаторных подстанций, производимых ЧЗЭО:

Изготовление комплектных трансформаторных подстанций одно из приоритетных направлений деятельности Челябинского завода электрооборудования. Наш завод специализируется на производстве трансформаторных подстанций как наружной (КТПН), так и внутренней установки (КТПВ), а также передвижных комплектных трансформаторных подстанций (КТПП) мощностью от 25 до 2500 кВА и напряжением до 10 кВ.

Специалисты нашей компании ответят на все возникшие вопросы по подбору комплектной трансформаторной подстанции, которая полностью удовлетворит ваши требования и решит поставленные задачи.

Смотрите также:

  • 25 октября 2018 Распределительный силовой шкаф: зачем он нам нужен?
  • 12 сентября 2018 КСО или КРУ: что выбрать?
  • 20 августа 2018 Обслуживание и эксплуатация трансформаторных подстанций
  • 26 апреля 2018 Распределительная трансформаторная подстанция
  • 9 апреля 2018 Распределительные устройства: виды, особенности
  • 21 февраля 2018 Ячейки 10кВ
  • 15 сентября 2016 Проблема качества электроэнергии сама собой не решится
  • 11 марта 2013 Влияние ПКЭ на трансформатор
  • 11 марта 2013 Влияние ПКЭ на выключатель
  • 16 августа 2012 Аргументы для экономического аудита энергоснабжения
  • 17 марта 2012 Аргументы для компенсации реактивной мощности
  • 25 февраля 2012 Компенсация реактивной мощности миф или реальность?
  • 7 января 2012 КТПН и КТПВ в чем отличие?
  • 7 декабря 2011 Распределительные устройства РП
  • 7 ноября 2011 Различия камер (ячеек) КСО

Присоединяйся к нашей команде!

ЧЗЭО ищет талантливого менеджера по сопровождению проектов.

КРУ NEXUS

35 кВ
до 2500 А
Комбинированная изоляция одностороннего/двухстороннего обслуживания

Акция действует до 30 апреля 2019 года

Все права защищены © Перепечатка материалов запрещена. Ограничение ответственности

Читайте также:  Как сделать бетонное перекрытие

Присоединяйся к нашей команде!

ЧЗЭО ищет талантливого менеджера по сопровождению проектов.

Типы трансформаторных подстанций: основные виды и классификация

Бывают разные типы трансформаторных подстанций. Они предназначены для приема, преобразования и распределения электрической энергии. Мощность и уровень напряжения такого устройства определяется схемой и конфигурацией электрической сети, а также характером и нагрузками существующих потребителей электроэнергии.

Можно выделить следующие типы трансформаторных подстанций:

  • тяговые;
  • преобразовательные;
  • транзитные;
  • промежуточные;
  • ответвительные;
  • тупиковые.

Транзитные трансформаторные подстанции используются с целью как питания потребителей, так и для передачи потоков мощности в смежные сети. Преобразовательные подстанции обеспечивают передачу и прием электрической мощности на постоянном токе, а тяговые – питание электротяговых сетей.

Чтобы электроснабжение потребителей было бесперебойным, особое внимание необходимо уделить выбору схемы первичных электрических соединений подстанции. Желательно иметь схему, с как можно меньшим количеством оборудования и возможностью простого, удобного и безопасного осуществления оперативных переключений.

Подобная необходимость возникает при выводе оборудования в ремонт, проведении испытаний, ликвидации аварий, а также в нормальных режимах работы. Схемы электрических соединений меняются за счет коммутационных аппаратов. В установках, напряжение которых превышает 1000 В, данную функцию выполняют выключатели, отделители и разъединители, а в установках напряжением до 100 В – рубильники, контакторы, магнитные пускатели и автоматические выключатели.

Выделяют первичные и вторичные схемы электрических соединений энергетических объектов. К первичным принадлежат цепи, обеспечивающие передачу электроэнергии по воздушным или кабельным линиям от источников выработки к трансформаторам и далее к приемникам. Вторичными называют цепи постоянного и переменного тока, предназначенные для питания аппаратуры автоматики, управления, защиты, блокировки, сигнализации, измерительных приборов и т.п.

Виды трансформаторных подстанций

Существуют разные виды трансформаторных подстанций. Вообще трансформаторной подстанцией принято называть специальную установку, основной задачей которой является преобразование (повышение или понижение) напряжения в электросетях и распределение электроэнергии. Обычно в состав трансформаторной подстанции входят:

  • распределительное устройство;
  • силовые трансформаторы;
  • устройства автоматики и релейной защиты;
  • вспомогательные сооружения.

Классификация трансформаторных подстанций

Существует сразу несколько классификаций трансформаторных подстанций, что обусловлено разнообразием классификационных признаков. Так, в зависимости от особенностей преобразования напряжения трансформаторные подстанции делятся на понижающие и повышающие. Понижающая подстанция обеспечивает преобразование первичного напряжения электрической сети во вторичное, которое будет уже существенно меньшим. Подстанции второго типа обычно размещаются непосредственно при электрических станциях и необходимы для преобразования напряжения генераторов в более высокое напряжение.

Место размещения позволяет выделить местные и районные трансформаторные подстанции. Сначала электрическая энергия принимается от высоковольтных линий и дальше передается на районные трансформаторные подстанции. После понижения напряжения до величины 35 кВ (а в некоторых случаях до 6-10 кВ) электроэнергия поступает на местные подстанции. Последние необходимы для понижения напряжения до 690, 400 или 230 В. И только потом следует распределение электрической энергии между потребителями.

Комплектные трансформаторные полстанции (КТП) – это разновидность трансформаторных подстанций, которая изготавливается на заводе и может быть доставлена на место эксплуатации или в собранном, или в разобранном состоянии. Во втором случае осуществляется сбор основных блоков оборудования. В свою очередь, КТП могут быть однотрансформаторными и двухтрансформаторными. Применение двух трансформаторов необходимо для улучшения эффективности электроснабжения объектов коммунальной собственности и населенных пунктов.

КТП могут изготавливаться в двух исполнениях: мачтовом и для внутренней установки. В первом случае трансформаторная подстанция используется преимущественно для энергоснабжения небольших промышленных объектов, объектов сельского хозяйства и др. Во втором – для обеспечения электроэнергией промышленных, коммунальных и нефтеперерабатывающих объектов.

Оборудование для обслуживания и ремонта силовых трансформаторов

Компания GlobeCore предлагает широкий выбор оборудования, предназначенного для обслуживания и ремонта одной из важнейших частей подстанции – силовых трансформаторов. В частности, речь идет об:

  • установке вакуумирования и подсушки твердой изоляции силовых трансформаторов «Иней»;
  • установке доливки высоковольтных вводов УВД-4;
  • установке осушки воздуха «Суховей»;
  • блока вакуумного БВ (обеспечивает откачку воздуха, паров и парогазовых сред из герметичных вакуумных систем);
  • установке фильтрации трансформаторного масла ЦФУ;
  • установке регенерации трансформаторного масла СММ-МР и др.

Применение перечисленного оборудования позволяет повысить надежность процессов передачи и распределения электроэнергии, а также продлить срок службы трансформаторного оборудования.

Типы трансформаторных подстанций: описания видов и особенности

Трансформаторная электрическая станция — это особый вид энергетической установки, предназначенной для получения, преобразования и дифференцированного распределения электроэнергии по нуждающимся в ней объектам. Существуют различные типы трансформаторных подстанций, отличающихся своей конструкцией, особенностями монтажа и эксплуатации.

Устройство и принцип действия

С середины XX века мировые ученые изобретали, совершенствовали и испытывали энергоконструкции, позволяющие подать электрический ток необходимой мощности к промышленным объектам или населенным пунктам. Так появилась трансформаторная подстанция. Электроэнергия передается на большие расстояния и на пути от электростанции к месту назначения теряет свое напряжение. Для того чтобы эти потери были минимальными, используют подстанции.

Находятся они обычно на открытом воздухе, за проволочной оградой. В густонаселенных районах подстанция может располагаться и в закрытом помещении. Самый главный элемент в установке — это трехфазный трансформатор или несколько однофазных.

Имеется также оборудование для его защиты и охлаждения. Для охлаждения трансформаторов применяются особые масла, которые загружаются в охлаждающий механизм, связанный с заземлением и понижающим резистором.

Пространство в помещении, где находятся трансформаторы, шины и контрольно-измерительные приборы, называется камерой. Она бывает закрытой, когда представляет собой помещение, или огражденной, если располагается за сеткой или решеткой. Обслуживают подстанцию профессиональные электрики, имеющие доступ к работе на высоковольтных линиях. За работой приборов наблюдает дежурный энергетик, который должен постоянно находиться у главного распределительного щита.

Электричество поступает с электростанции, потом подается на передающий источник тока, где напряжение возрастает благодаря силовому трансформатору. Повышается оно для снижения потерь при передаче электроэнергии на большие расстояния.

Затем электричество идет на подстанцию, где напряжение снижается до необходимого уровня, пройдя через понижающие трансформаторы, и поступает в центр распределения. Здесь напряжение еще снижается для распределения через локальную сеть, откуда электричество с напряжением 220 вольт подается в трансформаторы жилых районов.

Основные типы сооружений

Всего существует 19 видов трансформаторных подстанций в зависимости от функции имеющихся там трансформаторов. Вот самые используемые:

  1. Модульные блочные, мощность которых до 4000 киловатт. Применяются в подсобных помещениях.
  2. Распределительные трансформаторные, подходящие для предприятий и больших супермаркетов.
  3. Мачтовые (столбовые). Передают электрическую энергию для населенных пунктов и промышленных комплексов.
  4. Комплектные трансформаторные подстанции. Берут ток трехфазный 10 киловатт и отдают напряжение 380/220.
  5. Комплексные трансформаторные — проходные и тупиковые.
  6. Трансформаторные однофазные комплектные подстанции.

По признаку удаления потребителя от источника электроэнергии и по количеству потребляемой мощности подстанции относятся к одному из следующих видов:

  1. Узловая распределительная (УРП) — принимает энергию напряжением от 110 до 220 вольт, где она подлежит распределению по подстанциям глубокого ввода с напряжением от 35 до 220 вольт.
  2. Главная понизительная — рассчитана на получение напряжения от 35 до 220 вольт, питание идет напрямую с районной электрической системы и распределяется по предприятию, но напряжение понижается.
  3. Подстанция глубокого ввода — принимается напряжение от 35 до 220, снабжается питанием напрямую от системы или от распределительного пункта на предприятии.
  4. Трансформаторный пункт — первичное напряжение от 6 до 35, питает напряжением 230 и 400 непосредственно потребителей.

По месту расположения трансформаторные станции подразделяются на открытые и закрытые. Открытые находятся на открытой территории, закрытые располагаются в производственных цехах и закрытых помещениях. Помимо основных трансформаторных подстанций, осуществляющих энергопитание крупных потребителей, энергетическая система использует и небольшие, тяговые подстанции, которые обслуживают электропитанием трамваи и троллейбусы.

Мачтовые трансформаторные

Мачтовые станции возводятся для электроснабжения отдаленных населенных пунктов, коттеджных поселков, садоводческих кооперативов. Второе их название — столбовые, так как они ставятся на опоры. Принцип работы у них несложен. От центрального распределительного центра электрический ток приходит на подстанцию, где он преобразуется и расходится по потребителям. При регулярном охлаждении система автоматически контролирует повышение и понижение нужного напряжения.

Имеются два варианта исполнения этих конструкций. Более проста комплектная трансформаторная подстанция, внешне похожая на букву «А», которая состоит из разрядных элементов, предохранителей и силового трансформаторного блока с распределяющим модулем. Второй подход, П-образный, сложнее при возведении, но более оправдывает себя при эксплуатации.

В состав этой конфигурации входят те же компоненты, но с небольшими отличиями. К примеру, модуль распределения энергии представлен здесь устройством низкого напряжения. Столбовой источник питания может работать с масляными и сухими трансформаторами.

Сооружение оснащено автоматическим включением и выключением. Современные модели предусматривают защиту от замыканий, а также разного рода блокировки в целях безопасности. Столбовые подстанции имеют многие преимущества, поэтому широко распространены. Для них не нужно подготавливать площадку, а это уже намного снижает затраты при монтаже. Кроме того, их установка совершенно безопасна для окружающей среды и человека. При резком понижении температуры на установке предусмотрены обогреватели.

Читайте также:  Бесплатная доставка входных дверей от производителя в Москве и по области

Киосковые подстанции

Один из видов подстанций — комплектная электрическая подстанция киоскового типа — представляет сложное электрическое сооружение, в котором происходит преобразование и распределение электрической энергии потребителям. Сооружается в местах с умеренным климатом при температуре не ниже -40 градусов.

В состав конструкции входят силовой трансформатор, распределительное устройство, защитные и вспомогательные элементы (выключатели, релейная защита, измерительные приборы). На станции осуществляется:

  • прием трехфазного тока;
  • передача электрической энергии;
  • преобразование энергии;
  • ее распределение.

Также схема снабжена кабельными или воздушными коммуникациями для вывода напряжения, сторона пониженного напряжения содержит заземление. Киосковые системы конструируются из сборного корпуса и делятся на две части. В одной размещается оборудование, в другой — низковольтные устройства. Сооружение герметично и надежно защищает электрическую часть от снега и дождя.

Установка киосковых КП должна быть выполнена в соответствии с правилами устройства электроустановок и пожарной безопасности:

  • свободный подъезд ;
  • доступ к осуществлению ремонта;
  • нормируемое расстояние до жилых домов
  • уровень шумоизоляции;
  • вентиляционные отверстия и свободный воздухообмен.

Киосковые КТП должны использоваться в обычной среде, поэтому в устройстве недопустимо содержание взрывоопасных веществ и агрессивных паров. Их нельзя подвергать ударам и устанавливать на поверхности, подверженной вибрации.

Трансформаторные подстанции КТП и КТПТ для электроснабжения

КТП — трансформаторная подстанция, повышающая или понижающая напряжение в сети переменного тока. Кроме того, одной из основных задач этого оборудования считается распределение электроэнергии по системам электроснабжения потребителей. Устройство позволяет избежать скачков напряжения, которые зачастую происходят во время передачи электрического тока.

Конструктивные особенности

Электроснабжение КТП осуществляется по линиям электропередач напряжением от 6 до 10 кВ. Это значение понижается оборудованием электроустановки до потребительского значения 0,4 кВ.

В конструкцию КТП входят:

  1. РУВН — устройство распределения высшего напряжения.
  2. РУНН — устройство распределения низшего напряжения.
  3. Один или две силовые трансформаторы.
  4. Дополнительные и второстепенные устройства.

РУВН обеспечивает прием высокого напряжения и дальнейшее его распределение. В устройство входят предохранители, которые обеспечивают защиту работы трансформаторов и оборудования. Автоматические выключатели служат для отключения нагрузки при аварийной ситуации. В РУВН входит комплект низковольтных устройств, которые принимают и распределяют переменный ток напряжением 0,4 кВ. В состав РУНН входят:

  1. Защитные автоматические выключатели ввода и распределения.
  2. Силовые рубильники, которые отключают оборудование, находящееся под напряжением.
  3. Трансформаторы тока, которые относятся к дополнительному оборудованию и предназначены для использования измерительных приборов.
  4. Система обогрева помещения подстанции и счетчиков электроэнергии.
  5. Устройство защиты и подключения резерва.

На подстанции КТП могут применяться масляные и сухие силовые трансформаторы. Если электроустановки масляные, то используется более сложная изоляция, а в полу находятся отсеки для аварийного сброса масла. При использовании сухого преобразователя применяется упрощенная изоляция.

К дополнительному оборудованию относятся:

  • опорные, штыревые и проходные изоляторы;
  • ограничители напряжения.

Эти устройства используются для подключения КТП при помощи воздушной линии от ближайшей ЛЭП. Оборудование для приема крепится болтовым соединением на крыше преобразователя непосредственно над отсеком РУВН и РУНН.

Чтобы обезопасить специалистов, которые обслуживают оборудование, предусмотрен контур заземления. Выполнен он из металлической полосы, закопанной по периметру КТП на 40—50 см вглубь. К ней подсоединяется все оборудование для защиты его от блуждающих токов.

Классификация электроустановок

Оборудование классифицируется по конструктивным элементам, месту расположения, принципиальным схемам и используемым устройствам. По месту расположения электроустановки могут быть закрытыми (ЗКТП) и открытыми (ОКТП). Открытое оборудование устанавливается непосредственно на площадках, а закрытые — внутри помещений и цехов.

По виду сборки КТП бывают:

  • блочные электроустановки в корпусе из бетона;
  • в корпусе, изготовленном из сэндвич-панелей;
  • в металлическом корпусе.

По способу обслуживания КТП могут быть с коридором или без него. Электроустройства низшего напряжения разделяются на тупиковые (КТПТ) и проходные (КТПП). Эти оба вида относятся к подстанциям киоскового типа, то есть они считаются передвижным оборудованием.

Мобильная компактная сборка защищена от посторонних воздействий оболочкой из металла. Частотная подстанция (КЧТП) монтируется на ровной утрамбованной площадке, бетонных плитах или залитом фундаменте.

Схема оборудования

Схема подстанции разрабатывается с учетом системы обеспечения электроэнергией конкретного объекта. Производитель старается выполнить ее как можно проще, чтобы количество коммутационных приборов было минимальным. Для этого используются автоматические устройства.

При разработке схемы приоритетными считаются:

  • применение шин одинаковой конструкции;
  • использование блочных схем;
  • монтаж систем автоматики и телемеханики.

Если в подстанции используются два силовых трансформатора, то планируется раздельная их работа. Это позволяет снизить токи короткого замыкания.

Иногда трансформаторные подстанции используются в параллельной работе, так как в некоторых случаях это вполне целесообразно. Если при параллельной работе понижающих трансформаторов в одной цепи происходит аварийная ситуация, то автоматически отключаются оба оборудования.

Принципы выбора

В электрических системах используются подстанции с одним или двумя силовыми трансформаторами. КТП с тремя силовыми установками используются очень редко, только в вынужденных ситуациях, так как это вызывает лишние затраты.

Обычно такую схему применяют при раздельном питании силового и осветительного оборудования или для обеспечения электроэнергией объектов при резких переменах нагрузок. На крупных подстанциях специалисты стараются применять только два трансформатора для обеспечения потребителей более надежным электрообеспечением.

Когда на производстве используется несколько мест для электроснабжения или осуществляется обеспечение электроэнергией по схеме более сложного ввода, то допускается применение одного силового трансформатора. При электрическом снабжении по магистральным линиям подстанции рекомендуется подключать к разным цепям, при условии, что есть наличие резерва.

Подстанции с одним и двумя трансформаторами

Электроустановки с одним силовым трансформатором считаются более выгодными, так как при небольших нагрузках за счет перемычек можно часть устройств отключать. При этом создаются более экономические условия эксплуатации, то есть потери мощности в электроустановках незначительны. Однотрансформаторные подстанции могут быть более выгодными и в плане приближения линий передач напряжением 6—10 кВ к потребителям.

Поэтому пользователи зачастую применяют две однотрансформаторные подстанции вместо одной двухтрансформаторной. КТП с двумя трансформаторами чаще используются при большом количестве электропотребителей 1 и 2 категорий. При планировании системы электроснабжения мощность трансформаторов подбирается так, чтобы при выходе из строя одного устройства другое приняло нагрузку на себя.

Обеспечение электричеством населенного пункта, микрорайона города или предприятия может осуществляться от одной или нескольких подстанций. Выбор осуществляется после проведения технического и экономического сравнения нескольких возможностей обеспечения электричеством. Предпочтение получает вариант, который дает минимум затрат на устройство всей системы электроснабжения.

При этом сравниваемые альтернативы должны обеспечивать необходимый уровень надежности снабжения электроэнергией. В этом случае большое значение имеет точный расчет мощности каждого трансформатора. На промышленных предприятиях предпочтение специалисты отдают мощности одного электроустройства равной 630, 1000 или 1600 кВА, а в микрорайонах городов — 400, 630 кВА.

Проектировщики стараются учитывать применение однотипных КТП, так как это более удобный в монтаже и обслуживании вариант. При выборе мощности электроустановки в расчет принимается нагрузка потребителя, продолжительность максимального значения нагрузки, скорость ее возрастания, расценка на электроэнергию. В этом случае важное значение имеет точный расчет нагрузочной способности каждого трансформатора подстанции.

На практике нагрузка силового электроустройства длительный период не превышает номинальное значение, что продлевает его срок эксплуатации. Кроме того, при расчете силовых электроустановок учитывается температура окружающей среды +40 °C, а на практике она в среднем не поднимается выше +30 °C. Средний срок эксплуатации комплектной трансформаторной подстанции составляет 20—25 лет.


Ссылка на основную публикацию