Обновлено: 05.07.2024

Некоторые даже не понимают, зачем нужны подстанции и все эти сложности с передачей электроэнергии. Ведь можно, наверное, пустить линию с напряжением, таким же, как и в розетке от далекой электростанции в каждый дом и пользоваться всеми благами цивилизации, которое дает электричество.

К сожалению, законы физики обмануть не получается ни у кого. Передавать электроэнергию на большие расстояния, с малыми потерями можно только увеличив напряжение. Соответственно, для того чтобы мы, простые потребители электроэнергии смогли ею пользоваться, напряжение нужно уменьшить.

Какие виды подстанций существуют

Существующие подстанции разделяют на следующие типы:

• Трансформаторные — предназначаются для изменения напряжения.
• Преобразовательные — преобразуют ток переменный в постоянный, или наоборот, а также применяются для изменения частоты переменного тока.

Трансформаторные подстанции делятся на следующие типы: повышающие и понизительные (понижающие). Подстанции первого типа применяются для увеличения напряжения при передаче электроэнергии на большие расстояния. Соответственно для того, чтобы мы, простые потребители могли пользоваться электроэнергией, напряжение нужно уменьшить. Для этого применяют понижающие подстанции.

Наиболее часто встречаются комплектные трансформаторные подстанции, сокращенно — КТП, а также трансформаторные пункты — ТП. Оборудование может размещаться внутри здания, поэтому они называются закрытыми (ЗКТП). Существуют мачтовые (МТП) и столбовые подстанции (СТП). Различие между ними заключается в том, что СТП размещена на опоре, а МТП размещается на двух опорах.

Трансформаторная подстанция - это электроустановка, предназначенная для:

• приема, преобразования (повышения или понижения) напряжения в сети переменного тока;
• распределения электроэнергии в системах электроснабжения потребителей сельских, поселковых, городских, промышленных объектов.

,
• распределительные устройства РУ,
• устройства автоматического управления и защиты,
• вспомогательные сооружения.

Трансформаторные подстанции классифицируются на повышающие и понижающие.

Повышающие трансформаторные подстанции (сооружаемые обычно при электростанциях) преобразуют напряжение, вырабатываемое генераторами, в более высокое напряжение (одного или нескольких значений), необходимое для передачи электроэнергии по линиям электропередачи (ЛЭП).

Понижающие трансформаторные подстанции преобразуют первичное напряжение электрической сети в более низкое вторичное.

В зависимости от назначения и от величины первичного и вторичного напряжений понижающие трансформаторные подстанции подразделяются на районные, главные понижающие и местные (цеховые).

Районные трансформаторные подстанции принимают электроэнергию непосредственно от высоковольтных ЛЭП и передают её на главные понижающие трансформаторные подстанции, а те (понизив напряжение до 6, 10 или 35 кВ) - на местные и цеховые подстанции, на которых осуществляется последняя ступень трансформации (с понижением напряжения до 690, 400 или 230 В) и распределение электроэнергии между потребителями.

Трансформаторные подстанции изготовляют, как правило, на заводах и доставляют на место установки в полностью собранном виде или же отдельными блоками. В таком случае их называют Комплектными Трансформаторными Подстанциями или КТП.

Трансформаторная подстанция – важнейший элемент сети электропитания города, завода и других объектов, но назвать ее главным конечно нельзя. Такая подстанция является совокупностью различных отдельных устройств, в том числе трансформаторы, диоды, выпрямителя и другие. Трансформаторная подстанция выполняет три основные задачи – принимать электроэнергию, преобразовывать ее и передавать на дальнейшее ее распределение среди клиентов. Они также могут быть закрытого или открытого типа. Первые устанавливаются в каких-либо помещениях, а вторые могут быть смонтированы на улице, то есть защищены от внешних воздействий, например, погодных.

В данной статье будет подробно рассмотрено устройство, структура трансформаторной подстанции, из чего она состоит, а главное, как она работает. Чтобы было более понятнее, статье имеет несколько наглядных видеоматериалов.

Способы классификация

По методу конфигурации электросети подстанции могут быть:

В зависимости от назначения в системе электроснабжения подстанции бывают:

• главные понизительные (ГПП);
• глубокого ввода (ПГВ);
• тяговые, предназначенные для обеспечения питания нужд электротранспорта;
• комплектные подстанции 10 (6)/0,4 кВ.

Устройство трансформаторной подстанции

Существуют различные модели трансформаторов: повышающие или понижающие входное напряжение электрического тока. От того, какими силовыми электромагнитными трансформаторами оснащена подстанция, зависит, является она понижающей, либо повышающей. Электрические станции оснащены специальными подстанциями для повышения напряжения силы электрической энергии.

Специальное устройство (генератор) вырабатывает напряжение. Повышающий трансформатор действует как его усилитель. Это необходимо для того, чтобы иметь возможность передавать электрическую энергию. Электростанции часто расположены довольно удалённо от городов, поэтому приходится передавать энергию на весьма отдалённые расстояния.

При этом в линиях электропередач оказываются неизбежными определённые потери. Поэтому повысить напряжение силы тока бывает необходимо. В других случаях, чаще всего, требуется, напротив, уменьшение напряжения входящей энергии. Потому используют такие подстанции, которые снижают напряжение.

Трансформаторные подстанции бывают нескольких разновидностей:

1. Подстанция узловая распределительная (УРП).
2. Подстанция главная, предназначенная для понижения или повышения (ГПП).
3. Подстанция для глубокого ввода (ПГВ).
4. Трансформаторный пункт (ТП).

Распределительная узловая подстанция является центральной. Именно она получает электричество от энергетической системы, доводит напряжение до показателей от 110 до 120 кВт. На узловых подстанциях электрическая энергия, имеющая напряжение с высокими показателями, распределяется к местам назначения, точнее говоря, на расположенные вблизи промышленных предприятий подстанции глубокого ввода.

Распределительная подстанция, как правило, находится не на основной территории промышленного предприятия, которое снабжается электрической энергией. В таких обстоятельствах существует специальная организация, которая занимается электроснабжением предприятия. Если же распределительная узловая подстанция расположена непосредственно на территории промышленного объекта, то за деятельностью подстанции отвечает специальная служба, которая занимается распределением электроэнергии непосредственно на конкретном промышленном объекте.

Функция главной понижающей подстанции заключается в том, что она должна получать электрическую энергию, которая имеет напряжение 35-220 кВ, от энергетической системы района. Эта подстанция требуется для распределения электричества на предприятии, при этом силовые показатели энергии у неё ниже.

Подстанция для глубокого ввода может получать энергию либо от центрального распределительного пункта предприятия, либо непосредственно от энергетической системы района. Эта подстанция требуется главным образом для того, чтобы осуществлять подачу электричества в определённые зоны предприятия, или несколько сгруппированных установок, работающих на электричестве. Такие подстанции на территории промышленных предприятий должны находиться неподалёку от таких объектов, которые требуют большего количества электроэнергии.

Трансформаторный пункт — это отдельная компактная подстанция. Её предназначение — принимать подачу электричества напряжением 6 кВ, 10 кВ, 35 кВ. Понижающие силовые трансформаторы снижают показатели силы тока, доводя их до 380 – 400В. КТП – комплектная трансформаторная подстанция – одна из разновидностей трансформаторных пунктов. Обычно она оснащена одним или двумя трансформаторами. Однако бывает, что на такой подстанции имеется и три трансформатора силы напряжения электрической энергии. Количество подобных установок определяется тем, насколько надёжным является электроснабжение потребителей энергии. Они получают её от данной трансформаторной подстанции. КПТ бывают городскими, снабжающими электричеством города, и цеховыми, которые находятся на промышленных производственных предприятиях.

Но существуют и другие разновидности электрических трансформаторных подстанций. К ним относятся, например, тяговые. Они снабжают энергией линии для работы городского транспорта – трамваи и троллейбусы. Используются трансформаторы двух видов: сухого исполнения и масляные. Применение того или иного трансформатора определяется особенностью трансформаторной подстанции, а также её размерами и основным назначением. Так, в наше время комплектные подстанции нередко оснащаются сухими трансформаторами.

Строение подстанций

В состав подстанции входит множество различных элементов, позволяющих беспрерывно и стабильно работать всей системе продолжительное время. Все элементы можно разбить на несколько систем:

1. автоматического управления;
2. учёта электроэнергии;
3. релейной и противоаварийной защиты;
4. защиты от молний;
5. заземления;
6. вспомогательные, куда вошли системы по охранным функциям, плавки снега и льда на линиях, местного освещения, сбора масла и питания кабелей маслонаполненных, а также системы бытового потребления.

Несмотря на такую внутреннюю многоструктурную систематизацию, состоят подстанции из таких основных устройств, обеспечивающих нормальную их функциональность:

• преобразовывающие силовые трансформаторы определенных мощностных характеристик;
• устройство распределения электроэнергии, в том числе и конструкции для электропередачи воздушного и кабельного исполнения;
• устройства защиты;
• устройства автоматического управления;
• вспомогательные устройства, обеспечивающие стабильность работы подстанций при любых погодных и временных условиях.

Выбирая трансформаторные подстанции, часто стоит вопрос о цене и отличии более дорогих от более бюджетных. Прежде всего, они отличаются количественным составом трансформаторов, набором устройств ввода и распределения напряжения, так же устройствами ,позволяющими находить применение таким станциям в определённых условиях.

Так, более дорогие подстанции могут быть снабжены устройствами защиты от молний, от погодных условий: гололёда, ветра, дождя, защиты от обрывов и резких перепадов напряжений в системе, а так же другими устройствами, позволяющими использовать подстанции на подвижных платформах, например, в шахтах, высокогорных предприятиях по добычи ископаемых, во влажных климатических зонах и других местах человеческой деятельности.

Виды трансформаторных подстанций

По исполнению выделяют несколько типов комплектных трансформаторных подстанций.

1. КТП для внутренней установки.
   Применяют для электроснабжения предприятий, общественных зданий, электрических станций и районных подстанций. Они устанавливаются в непосредственной близости от потребителей электрической энергии.
2. Комплектная мачтовая трансформаторная подстанция для внешней установки.
   Это открытая конструкция на специальной опоре. Применяются комплектные трансформаторные подстанции мачтового типа на железной дороге для снабжения электроэнергией сигнального, осветительного и блокирующего оборудования.
3. Столбовая трансформаторная подстанция для внешней установки.
   Открытая конструкция, которая размещается на железобетонной стойке или на столбе электропередач. Для комплектной трансформаторной подстанции столбового типа не нужен фундамент и специальная площадка для обслуживания. Применяются такое оборудование для электроснабжения железнодорожных разъездов, остановочных пунктов, переездов.
4. Контейнерная или киосковая трансформаторная подстанция для внешней установки.
   Применяется для снабжения электроэнергией сельхоз объектов, предприятий, объектов ЖКХ. Комплектующие трансформаторных подстанций киоскового типа вмонтированы в специальные отсеки защитного кожуха.
5. Трансформаторная подстанция контейнерного типа с термоизоляцией.
   Это блочная трансформаторная подстанция. Варианты исполнения: КТП с железобетонным основанием и бетонными стенами; КТП в металлическом кожухе, утепленная сэндвич-панелями. Первые применяют на промышленных и сельскохозяйственных объектах. Вторые – в электрических сетях потребителей I категории благодаря 2 трансформаторам и системе АВР.

Перечисленные типы комплектных трансформаторных подстанций не дают полный ответ на вопрос, какие бывают трансформаторные подстанции вообще. Можно классифицировать КТП по принципу, из чего состоит трансформаторная подстанция. Например, по типу трансформатора выделяют масляные трансформаторные подстанции и сухие. По способу присоединения к питающей линии выделяют проходные, ответвительные и тупиковые трансформаторные подстанции.

Узловая распределительная подстанция

Сокращенно УРП – это такая центральная подстанция, на которую от энергосистемы подается электроэнергия при напряжении от 110 до 220 кВ, и где она распределяется, с частичной трансформацией или вообще без трансформации, по подстанциям глубокого ввода при напряжениях от 35 до 220 кВ, расположенным на территории промышленного предприятия.

Чаще всего узловые распределительные подстанции находятся в ведении организации, осуществляющей электроснабжение, поэтому и размещаются эти подстанции вне предприятия, но вблизи него. Когда УРП определенно предназначена для питания нескольких подстанций глубокого ввода, на одном предприятии, то рассматривают возможность размещения УРП на территории этого предприятия, и тогда эксплуатация подстанции ложится на плечи персонала предприятия.

Главная понизительная подстанция, сокращенно ГПП

Это подстанция рассчитанная на входное напряжение от 35 до 220 кВ, которая получает питание напрямую от районной энергетической системы, и распределяет электрическую энергию по предприятию, но уже при сильно пониженном напряжении. ГПП считается одним источником, если питается по одной двухцепной линии, и двумя источниками, если питается по двум одноцепным линиям ( на разных опорах) или по двум кабельным линиям, проложенным по разным трассам. ТЭЦ можно принять за несколько источников питания, если при выходе из строя генератора или при аварии на секции остальные секции ( генераторы) продолжают работать.

Подстанция глубокого ввода, сокращенно ПГВ

Это подстанция, на которую подается напряжение от 35 до 220 кВ, обычно она выполнена с применением упрощенных схем коммутации на стороне первичного напряжения, и получает питание или от энергетической системы напрямую, или от центрального распределительного пункта на самом предприятии. Предназначение ПГВ — питание группы установок конкретного предприятия или какого-то отдельного объекта на этом предприятии. Схемами с глубоким вводом называют схемы электроснабжения с подстанциями глубокого ввода.

Подстанции глубоких вводов располагаются вблизи наиболее крупных энергоемких производств и корпусов с концентрированной нагрузкой, например: прокатные и электросталеплавильные цехи; сталепроволочные и крепежно-калибровочные блоки метизных заводов; обогатительные фабрики и ряд других производств.

Трансформаторный пункт, сокращенно ТП

Подстанция с первичным напряжением, равным 35 кВ, 10 кВ или 6 кВ, которая питает напряжением 230 и 400 В непосредственно приемники электроэнергии. Иначе эти подстанции, в электрических сетях промышленных объектов, именуют цеховыми подстанциями.

Комплектные трансформаторные подстанции

Трансформаторные пункты часто выполняют сегодня из комплектных трансформаторных подстанций. Число трансформаторов может здесь варьироваться. Когда питаются потребители 3 категории, то, как правило, устанавливается один трансформатор. Когда в районе сконцентрирована значительная мощность нагрузки на 380 / 220 вольт, или когда питаются потребители 2 и 1 категорий, то трансформаторов ставится два.

Способы присоединения трансформаторных подстанций к питающим линиям различны, и подразделяются подстанции по этому признаку на:

• Тупиковые трансформаторные подстанции;
• Проходные трансформаторные подстанции;
• Ответвительные трансформаторные подстанции.

На тупиковую подстанцию питание подается отдельной линией. Для питания тупиковых подстанций используются радиальные схемы питания, либо такая подстанция является последней в магистральной схеме с питанием односторонним. Для проходных подстанций характерно включение в рассечку (в проход) магистральной линии питания, когда имеют место как вход, так и выход линии. Ответвительные подстанции подключаются через ответвления от питающих линий.

Трансформаторные подстанции бывают сборными или комплектными. Комплектные трансформаторные подстанции, сокращенно КТП, состоят полностью из комплектных узлов. Их изготавливают на заводах, затем доставляют этими узлами на место установки, то есть демонтаж оборудования здесь не требуется. На месте уже блоки, узлы и присоединения монтируют, подключают к питающим сетям.

КТП широко применяются на производственных предприятиях, где их устанавливают внутри или снаружи (КТПН). Сборные подстанции изготавливают на заводах отдельными элементами, затем на месте элементы собирают и монтируют. Любая трансформаторная подстанция включает в себя три главных блока:

• Распределительное устройство низшего напряжения;
• Трансформатор;
• Распределительное устройство высшего напряжения.

Зачастую для приема электроэнергии служат распределительные устройства высокого напряжения (РУВН), которые подают ее к трансформаторам. В некоторых случаях РУВН выполняют функции как приема, так и распределения электрической энергии. Распределительные же устройства низкого напряжения (РУНН) всегда и везде осуществляют только прием и распределение электроэнергии.

Являясь одним из главных составляющих звеньев в системе электрификации любого крупного производственного предприятия, трансформаторная подстанция требует особо тщательного подхода к формированию наиболее рациональным способом схемы распределения электроэнергии.
Место установки подстанции подбирается так, чтобы распределительная и трансформаторная подстанции всех необходимых параметров были бы расположены как можно ближе к центру обеспечиваемых ими групп нагрузок. Если от этой стратегии отступить, то возрастут потери, увеличится расход кабелей, проводов и т. д.

Подстанции классифицируются по месту их базирования на территории того или иного объекта на четыре типа:

• Отдельно стоящие подстанции, располагающиеся на каком-то расстоянии от зданий;
• Пристроенные подстанции, примыкающие непосредственно к стенам снаружи здания;
• Встроенные подстанции, располагающиеся в специализированных отдельных помещениях внутри строения или примыкающие изнутри сооружения к его стенам;
• Внутрицеховые подстанции, находящиеся внутри цехов, то есть электрооборудование размещается непосредственно в рабочем помещении, либо в закрытом помещении с выкаткой оборудования подстанции в цеха.

Промышленные сети с напряжением от 6 кВ до 10 кВ, с целью их сближения с электроприемниками, рекомендуется оснащать внутренними, интегрированными в здания или пристроенными к ним подстанциями. Для очень крупных многопролетных цехов значительной ширины наиболее подходящими являются внутрицеховые трансформаторные подстанции, к примеру для производств, связанных с деревообработкой, с металлообработкой, и для иных производств, для установки в котельных, в насосных, в компрессорных станциях.

Монтаж таких подстанций осуществляют чаще всего возле колонн или возле закрытых помещений внутри цеха, за пределами зоны работы кранов. Эти подстанции подходят только для зданий второй и первой степени по огнестойкости, с производствами категорий Д и Г в соответствии с противопожарными нормами.

Устройство трансформаторной подстанции

На сегодняшний день трудно представить себе жизнь без электрических сетей. Они опутывают все населенные пункты – от мегаполиса до маленьких поселков. Благодаря электроэнергии, которая поступает через сети в наши дома и на предприятия, происходит работа разнообразной техники – освещения, систем климат-контроля и пр.

Но по причине частых скачков напряжения современные электроприборы быстро выходят из строя, что не очень хорошо может сказаться на вашем бюджете. Для решения проблемы используется спецтехника, которая входит в устройство трансформаторной подстанции.

Что такое КТП?

Комплектная трансформаторная подстанция – это многофункциональная установка, состоящая из распределительных приборов, трансформатора, комплектных узлов и другой вспомогательной техники, выполняющая функции снижения напряжения при приеме и передаче электрического тока из высоковольтных линий 6 (10) кВ в бытовые сети 0,4 кВ (380 В).

Также КТП осуществляет учет электроэнергии и защищает сети от аварийных случаев – короткого замыкания и перегрузок.

Применение трансформаторных подстанций

Основное назначение трансформаторных подстанций – обеспечение беспрерывной и бесперебойной подачи электричества на следующие объекты:

• предприятия добывающей и перерабатывающей промышленности;
• объекты жилищного и коммунального спектра;
• сельскохозяйственные и фермерские объекты;
• коттеджные и дачные поселки;
• строительные площадки;
• железнодорожные пути;
• торговые центры;
• метрополитен;
• шахты.

Подстанции, в зависимости от вида силового трансформатора, могут работать как на понижение, так и на повышение электрической энергии.

Классификация подстанций

Устройство и классификация трансформаторных подстанций зависят от нескольких параметров, определяющих способ их исполнения:

— с неизолированными шинами;
— с изолированными шинами.

— с изолированной нейтралью;
— с глухозаземленной нейтралью.

— с масляным трансформатором;
— с сухим трансформатором;
— с трансформатором, наполненным жидким негорючим диэлектриком.

— со стационарными выключателями;
— с выдвижными выключателями.

— линейные;
— вводные;
— секционные.

Еще подстанции классифицируются в зависимости от выполняемой ими работой – повышающими и понижающими, и месту их монтажа – внутренние, наружные и смешанные.

Повышающие выполняют функцию повышения напряжения. Распределительное устройство такого типа подстанции имеет начальную обмотку с меньшим количеством витков, чем у конечной.

Понижающие же служат, соответственно, на понижение входного напряжения и имеют трансформаторы с большим количеством первичных витков обмотки, чем вторичных.

Также изготавливаются универсальные агрегаты. Они имеют вид бетонного либо металлического сооружения, включающее в себя рабочие модули, находящие внутри него. Такие установки наиболее широко распространены в использовании во всех областях деятельности человека.

Транспортировка оборудования выполняется в виде отдельных элементов, которые на месте монтажа собирают в единую конструкцию. Каждая ее часть полностью готова к установке.

Конструктивные особенности приборов

Чтобы правильно выбрать оборудование, нужно иметь четкое представление о том, как устроена трансформаторная подстанция и каковы ее функциональные возможности.

Стандартный перечь оборудования трансформаторной подстанции:

• РУ (распределительное устройство;
• силовые трансформаторы;
• автоматизированное управление и защита;
• дополнительная техника.

Изготавливается вся аппаратура на заводах и поставляется на место предполагаемого монтирования в блочном либо полностью собранном виде.

Функцию защиты ТП выполняют разрядники, они контролируют снижение нагрузки и отключение устройств.

Силовой трансформатор

Трансформатор – главное преобразующее электрическую энергию устройство, которое состоит из следующих модулей:

• шихтованный магнитопровод;
• обмотка вводов стороны НН (низкого напряжения);
• обмотка вводов стороны ВН (высокого напряжения);
• основа, имеющая форму герметичного бака, который наполнен маслом;
• реле настройки обмоток и отводов;
• масляная система;
• дополнительные устройства.

Автоматические выключатели

Во время работы КТП нужно выводить из строя или подключать под напряжение в целях профилактического обслуживания либо при аварийных ситуациях и поломках.

Для этого применяются коммутационные устройства, которые производят:

• коммутирование только рабочих нагрузок;
• отключение аварийных токов максимально возможных величин;
• обеспечение разрыва видимого участка электросхемы благодаря переключению только обесточенного оборудования.

Коммутационные приборы, также называемые автоматическими выключателями, работают в авторежиме и отключают аварийные ситуации. Они изготавливаются с разными уровнями коммутации напряжения в силу конструктивных особенностей.

По методу потребления накопленной электрической энергии, заложенного в работу приспособления, они делятся на пружинные, давления, грузовые и электромагнитные, по принципу гашения электродуги, которая возникает при выходе из строя, – электрогазовые, воздушные, вакуумные, автогазовые, масляные, автопневматические и электромагнитные.

Выключатели нагрузки

Для контроля исключительно рабочих порядков, имеющих только номинальные характеристики сети, создаются выключатели нагрузки. Их системная мощность и скорость дают возможность успешно переключаться в обычном положении схемы. Но на них нельзя рассчитывать для устранения коротких замыканий.

Если электрическая цепь разрывается, под нагрузкой образовывается электрическая дуга, которая истребляется механизмом выключателя. В схеме, отключенной от напряжения, для того чтобы обесточить необходимые участки, применяют более простые приспособления: отделители – за счет создания бестоковой паузы автоматически разделяют напряжение с защищаемого участка удаленным выключателем, и разъединители – ими оперируют вручную при обесточенной системе.

На КТП 330 и выше кВ регулирование разъединителями производится электрическими двигателями, что обусловлено механическими усилиями и большими размерами, которые трудно преодолеть вручную.

Требования к трансформаторным подстанциям

Требованиями для установок любой мощности считаются:

• использование блочных схем;
• применение шин одной системы;
• оснащение ТП телемеханикой и автоматическими системами.

В комплектных трансформаторных подстанциях с двумя трансформаторами их работа рассчитывается по отдельности, что дает возможность снизить токи КЗ. Помимо этого, у них простая коммутация и надежная релейная защита на вводах.

Читайте также:

  
• Электрические свойства коллоидных растворов кратко
  
• Тектоническую структуру находящуюся в основании западно сибирской равнины называют и молодой кратко
  
• Юридическая конструкция это кратко
  
• Историография древнего востока кратко
  
• Зачем нужно плавание кратко