Основное оборудование подстанций реферат

Обновлено: 04.07.2024

Трансформаторной подстанцией называется электрическая установка, которая предназначена для преобразования энергии одного напряжения в энергию другого напряжения при неизменной частоте тока и для ее распределения. Оборудование подстанции состоит из одного или нескольких трансформаторов, распределительных устройств первичного и вторичного напряжения, устройств управления, защиты и сигнализации.

Различают районные подстанции, которые снабжают электроэнергией крупные районы с промышленными, городскими и сельскохозяйственными потребителями, и подстанции местного значения, которые питают отдельные предприятия или районы города. Подстанции местного значения понижают напряжение с 220, 110, 35, 10, 6 кВ до 10; 6, 0,4/0,23 кВ.

Подстанции, питающие отдельные предприятия и коммунальные нагрузки, обычно имеют первичное напряжение 10 - 6 кВ и вторичное 0,4/0,23 кВ.

По принципу обслуживания подстанции подразделяют на сетевые, обслуживаемые персоналом энергосистемы, и абонентские, обслуживаемые персоналом потребителя.

Количество трансформаторных подстанций (ТП) находится в прямой зависимости от размеров строительной площадки и нагрузки, приходящейся на подстанцию. При увеличении количества ТП уменьшаются расходы на устройство низковольтной сети и увеличиваются расходы на оборудование ТП.

Для выбора количества ТП составляют несколько вариантов расчета и выбирают вариант с наименьшими капитальными затратами, обеспечивающий бесперебойное питание ответственных потребителей. Для крупных сосредоточенных потребителей (карьеры, компрессорные и насосные станции, производственные предприятия) обычно сооружают отдельные ТП.

Для равномерной рассредоточенной нагрузки, получающей энергию по сети 380/220 В, расстояние между подстанциями при наименьших затратах не превышает 800 м. Подстанции с одним_трансформатором имеют меньшую стоимость и меньшую надежность питания по сравнению с двухрансформаторными подстанциями.

По степени надежности электроснабжения подразделяют все электроприемники на три категории. К первой категории относятся потребители, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, брак выпускаемой продукции, повреждение оборудования или длительное расстройство сложного технологического процесса; ко второй категории - потребители, перерыв в электроснабжении которых связан с существенным снижением выпуска продукции, простоем людей и механизмов; к третьей категории относятся все остальные нагрузки.

Для обеспечения надежности питания потребителей первой категории на подстанции устанавливают два трансформатора. Если мощность потребителей первой категории превышает 50% суммарной нагрузки, то мощность каждого трансформатора должна быть не меньше суммарной нагрузки.

Для выбора мощности трансформаторов необходимо знать установленную мощность Р_УС и коэффициент спроса К_С. Установленную мощность находят суммированием номинальных мощностей приемников по группам (освещение, двигатели одного назначения), исключая резервные мощности.

Не все приемники в одной группе включаются одновременно, а силовые потребители загружаются полностью. Максимально возможную электрическую нагрузку данной группы потребителей определяют с помощью коэффициента спроса. Коэффициент спроса учитывает одновременность включения приёмников, значение загрузки, к. п. д. приемника и к. п. д. электросети и определяется по формуле:

где К₀ - коэффициент одновременности, представляющий отношение максимального числа одновременно работающих приемников ко всему количеству приемников; К_З - коэффициент загрузки, представляющий отношение потребляемой мощности к номинальной мощности приемника; η_ПР - к. п. д. электроприемника; η_С - к. п. д. сети.

Коэффициенты спроса для различных групп потребителей приведены в справочниках.

Расчетную активную мощность Р_расч, кВт, определяют суммированием произведений установленной мощности Р_УС и коэффициента спроса К_Скаждой группы потребителей:

Кажущаяся мощность, кВА, по которой выбирают трансформаторы, определяется по формуле:

где Q_расч - реактивная мощность, кВАр

При одном трансформаторе на подстанции:

При двух трансформаторах:

Основное оборудование трансформаторных подстанций

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования напряжения (без изменения частоты тока) до значения, удобного для питания потребителей. На объектах транспортного строительства наибольшее распространение имеют двухобмоточные трехфазные трансформаторы с первичным напряжением 3, 6 или 10 кВ и вторичным 400/230 или 600 В для питания двигателей малой и средней мощности.

Трансформаторы характеризуются номинальной мощностью, первичным и вторичным напряжением, напряжением короткого замыкания и группой соединения.

Внутри бака силового трехфазного трансформатора (рисунок 13.1) закреплен трехстержневой сердечник.

На рисунке 13.1 обозначены: 1 - термометр; 2 и 4 - проходные изоляторы; 3 - переключатель для изменения коэффициента трансформации; 5 - маслоуказатель; 6 - расширитель; 7 - радиаторы; 8 - бак; 9 - сердечник; 10 - обмотка высшего напряжения; 11 - обмотка низшего напряжения

На каждом стержне концентрически расположены обмотки высокого и низкого напряжения, а их выводы присоединены к проходным изоляторам. К баку, заполненному трансформаторным маслом, прикреплены радиаторы.

Трансформаторное масло служит для охлаждения обмоток трансформатора и сердечника и для изоляции обмоток между собой и стенками бака. К крышке бака через трубопровод присоединен расширитель. На расширителе установлен указатель уровня масла.

Для предотвращения несчастных случаев и крупных аварий при пробое изоляции и замыкании обмоток высокого и низкого напряжения при изолированной нейтрали устанавливают пробивной предохранитель, который присоединяют к заземленному корпусу

Для регулирования напряжения каждая фаза первичной обмотки высокого напряжения имеет три вывода и переключатель 0, с помощью которого можно изменять число витков первичной обмотки (рисунок 13.2).

При включении трансформаторов на параллельную работу необходимо выполнение следующих условий: идентичности групп соединений и соотношения мощностей не более 1 : 3, равенства первичных напряжений и коэффициентов трансформации или различия последних не более чем на ±0,5%; различия напряжений короткого, замыкания не более чем на ±10% от среднего арифметического значения напряжения короткого замыкания, включаемых на параллельную работу трансформаторов. Перед включением трансформаторов должна быть произведена их фазировка.

Высоковольтные выключатели предназначены для включения и отключения цепей напряжением выше 1000 В при рабочих режимах и автоматического отключения при коротких замыканиях и недопустимых перегрузках.

Большинство выключателей заполняют трансформаторным маслом (масляные выключатели), у которых оно служит для изоляции токоведущих частей между собой и заземленным корпусом (многообъемные масляные выключатели) или только для гашения дуги (малообъемные масляные выключатели). У малообъемных масляных выключателей токоведущие части изолируют фарфоровыми изоляторами.

Высоковольтные выключатели включаются ручными или электромагнитными приводами. Выключатели выбирают по току и напряжению и проверяют на возможность отключения наибольшего тока короткого замыкания.

Выключатели нагрузки предназначены только для включения и отключения токов, не превышающих номинальное значение, защита от коротких замыканий и перегрузок производится предохранителями.

Разрядники предназначены для защиты изоляции электроустановок от перенапряжений. После срабатывания и ликвидации перенапряжения разрядник сразу же восстанавливает нормальную изоляцию сети по отношению к земле. Разрядник представляет собой элемент с ослабленной изоляцией, который при перенапряжении пробивается, не повреждаясь, и тем самым предохраняет от пробоя изоляцию электрических машин и аппаратов. Разрядники бывают трубчатые и вилитовые. Трубчатые разрядники устанавливают на опорах ЛЭП и присоединяют к каждой фазе линий.

Измерительные трансформаторы применяют в высоковольтных цепях переменного тока для питания измерительных приборов, реле. Применение измерительных трансформаторов позволяет изолировать измерительные приборы от цепей высокого напряжения, расположить их на большом расстоянии от места измерения, использовать более простые, надежные и точные приборы и обеспечить безопасность обслуживания.

Один из выводов вторичной обмотки измерительных трансформаторов заземляют, чтобы защитить обслуживающий персонал и предотвратить повреждение приборов при пробое изоляции между первичной и вторичной обмотками трансформатора. Для питания вольтметров, параллельных обмоток счетчиков используют трансформаторы напряжения, для питания амперметров, последовательных обмоток счетчиков - трансформаторы тока.

Трансформаторы напряжения применяют в установках выше 380 В. Они представляют собой однофазные или трехфазные трансформаторы с вторичным номинальным напряжением в большинстве случаев 100 В. Сердечник трансформатора напряжения набирают из высококачественной электротехнической стали для повышения точности преобразования первичного напряжения во вторичное. Класс точности измерительного трансформатора показывает погрешность в процентах; трансформаторы напряжения имеют четыре класса точности: 0,2; 0,5; 1 и 3.

Номинальный коэффициент трансформации трансформатора напряжения указан на его щитке и представляет собой отношение первичного номинального напряжения к вторичному номинальному напряжению.

Для трансформатора напряжения с определенным коэффициентом трансформации выпускают приборы с обмоткой, рассчитанной на 100 В.

Шкала такого прибора отградуирована в значениях первичного измеряемого напряжения в соответствии с коэффициентом трансформации, что указывается на шкале прибора. При необходимости переградуируют прибор со шкалой на 100 В перемножением показаний шкалы на коэффициент трансформации трансформатора напряжения, к которому будет подключен прибор.

Обмотки трансформатора напряжения обычно соединены звездой, приборы к вторичной обмотке подключают параллельно на линейное или фазное напряжение.

Трансформаторы тока (рисунок 13.2) применяют для измерения тока в цепях установок напряжением выше 380 В и многоамперных цепях установок напряжением ниже 380 В. Первичную обмотку подключают последовательно в измеряемую цепь, токовые обмотки приборов включают во вторичную обмотку тоже последовательно.

Трансформаторы тока выпускают пяти классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 5.

Особенностью трансформаторов тока является отсутствие зависимости первичного тока от вторичного, вторичный же ток пропорционален первичному току.

При замене прибора без отключения цепи необходимо замкнуть накоротко перемычками на специальных выводах вторичную обмотку трансформатора тока или прибор (показаны штриховой линией) и после этого отсоединить прибор. Если вторичную обмотку трансформатора тока не используют, то она должна быть закорочена.

В зависимости от характера работ электроснабжение объекта осуществляется от стационарных или передвижных ТП. Стационарные ТП бывают открытого или закрытого типа.

Открытые ТП могут быть пристроены к производственному помещению. Трансформатор присоединяют к источнику питания кабелем или к воздушной линии через разъединители и высоковольтные предохранители. Выводы низкого напряжения соединяют шинами с распределительным устройством низкого напряжения, расположенным внутри помещения, через проходные изоляторы. Потребители получают питание из распределительного устройства с помощью кабеля.

Наиболее совершенными являются комплектные трансформаторные подстанции (КТП) для установки в закрытых помещениях и для наружной установки. КТП имеют полностью смонтированное оборудование в металлических ячейках. Для включения КТП в работу необходимо ее установить и подключить к питающей линии и к линиям низкого напряжения. КТП обеспечивает максимальную безопасность при производстве ремонтных работ; доступ к оборудованию возможен в том случае, если снято напряжение.

Передвижные подстанции предназначены для питания перемещающихся потребителей, их используют для питания земснарядов, экскаваторов, электроснабжения карьеров. Передвижные подстанции устанавливают на полозьях или перевозят на автомашинах, прицепах. Они должны быть компактны и удобны при обслуживании. В металлической ячейке передвижной ТП установлены трансформатор, разъединитель, предохранители, проходные изоляторы вводов и низковольтный распределительный щит. Ввод может быть воздушным или кабельным.

13.3 Правила эксплуатации и безопасности при обслуживании трансформаторных подстанций

Перед включением в эксплуатацию трансформаторов мощностью до

630 кВА включительно после монтажа или капитального ремонта должны быть произведены: химический анализ и испытание на электрическую прочность масла из баков и маслонаполненных вводов; измерения сопротивлений изоляции обмоток, ярмовых балок и доступных стяжных болтов; осмотр цепей первичных и вторичных соединений, измерение сопротивления изоляции и испытание повышенным напряжением; проверка измерительных приборов; испытание релейной защиты; проверка работы приводов выключателей и разъединителей; фазировка трансформатора; осмотр трансформатора после его включения в горячем состоянии с проверкой плотности швов, состояния прокладок, фланцевых соединений.

Все маслонаполненные трансформаторы, оборудованные расширителем, должны иметь термометры для измерения температуры масла. При наличии под трансформаторами маслоприемных устройств маслоотводы и дренаж должны содержаться в исправном состоянии.

В зависимости от графика нагрузки в целях снижения потерь в трансформаторах для каждой установки должно быть определено количество одновременно работающих трансформаторов.

Трансформаторные установки оснащают противопожарными средствами в соответствии с требованиями пожарной охраны. Осмотр основных трансформаторов без их отключения в установках с дежурным персоналом должен производиться один раз в сутки, остальных трансформаторов - один раз в 5 суток. Осмотр трансформаторов в установках без дежурного персонала производится не реже одного раза в месяц и трансформаторных пунктов - не реже одного раза в 6 месяцев.

При эксплуатации ТП необходимо выполнять общие Правила электробезопасности и пожарной безопасности.

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:

Подстанция узловая распределительная (УРП).
Подстанция главная, предназначенная для понижения или повышения (ГПП).
Подстанция для глубокого ввода (ПГВ).
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:

автоматического управления;
учёта электроэнергии;
релейной и противоаварийной защиты;
защиты от молний;
заземления;
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.

КТП для внутренней установки.
Применяют для электроснабжения предприятий, общественных зданий, электрических станций и районных подстанций. Они устанавливаются в непосредственной близости от потребителей электрической энергии.
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.
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.
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.
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.

Графическое обозначение

Предназначены для включения/выключения электрических присоединений как в нормальном режиме, так и при коротких замыканиях.

Перспективными выключателями являются: вакуумные, элегазовые выключатели. Ведутся работы по созданию устройств обеспечивающих управляемую коммутацию (при переходе синусоиды через ноль). Кроме того, создаются методики диагностики и мониторинга электрооборудования.

Графическое обозначение

Предназначенные для отделения в целях безопасности электрооборудования от сети на период ремонта.
Разъединитель создает видимый разрыв электрической цепи. Он имеет устройство (привод) для ручного управления.
Коммутация цепи с помощью разъединителя производится без нагрузки, допускается разрывать цепь трехполюсным разъединителем при токе не более 15А при напряжении до 10кВ
Включение цепи: разъед.→выкл.
Выключение цепи: выкл.→разъед.

Графическое обозначение

Представляют собой индуктивные сопротивления, предназначенные для ограничения тока короткого замыкания в защищаемой зоне.
Реакторы делятся на линейные и секционные.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Графическое обозначение

Предназначены для изменения тока до величин удобных для измерения и для использования в релейной защите.

Графическое обозначение

Служат для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжений в электрических сетях.
Вентильные разрядники устанавливают возле трансформаторов, а также у вводов воздушных линий в распределительное устройство. Действие вентильного разрядника основано на том, что при увеличении напряжения сопротивление уменьшается.

Более современными средствами защиты от перенапряжений являются
нелинейные ограничители перенапряжения ОПН
Графическое обозначение

ОПН не имеет искровых промежутков, как у вентильных разрядников, и в них используются современные полупроводниковые резисторы на основе оксида цинка, обеспечивающие лучшие характеристики. Надежность устройства защиты улучшается.

Ведутся научные разработки вакуумных управляемых разрядников (РУВ), которые обеспечивают мгновенное замыкание цепи (порядка 1 мкс). Если объединить РУВ и выключатель, то может быть обеспечено одновременное включение всех трех полюсов высоковольтного выключателя с высоким быстродействием.
Существуют электрические схемы (в основном морально устаревшие), в которых по высокой стороне трансформатора устанавливаются не выключатели, а короткозамыкатели и отделители.

Графическое обозначение

Представляют собой одно или двух полюсный разъединитель, снабженный приводом (пружинным) для автоматического включения и создания искусственного короткого замыкания (т.е. соединение фазы с землей), по команде поступающей от релейной защиты или оператора.

Отделитель.
Графическое обозначение

Это трех полюсный разъединитель, снабженный приводом для автоматического отключения участка цепи, который предварительно отключен высоковольтным выключателем.
Отделитель изолирует поврежденное оборудование от сети (0,5-1)с. Включение производится вручную.
Использование короткозамыкателя с отделителем применяется в целях экономии, т.к. выключатели дороже.
Графическое обозначение

Но если в трансформаторе нагреется масло, то ставится газовое реле.

Высоковольтный коммутационный аппарат для отключения рабочего (номинального) тока применяют на стороне высшего напряжения вместо силовых выключателей.

Представляет собой силовой выключатель со встроенными релейными устройствами прямого действия, называемыми расцепителями (электромагнитными или тепловыми).

Это коммутационные аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от сверхтоков (токов короткого замыкания). Действие предохранителей основано на процессе плавления аварийным током металлической вставки небольшого сечения и различного профиля и гашения образовавшейся дуги.

Требования, предъявляемые к электрооборудованию подстанций.

Изоляция оборудования должна обладать достаточной электрической прочностью, чтобы противостоять наибольшему рабочему напряжению, а так же коммутационным и атмосферным перенапряжениям.
Выдерживать тепловые и механические действия токов короткого замыкания, т.е. обладать термической и динамической стойкостью.
Быть безопасным для обслуживающего персонала.
Температура в наиболее нагретых частях оборудования и электрических обмоток не должна превышать нормированного значения.

Электрическая подстанция - это электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электрической энергии.

Трансформаторная подстанция предназначена для преобразования электрической энергии одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения с помощью трансформаторов.

Электрическое распределительное устройство (РУ)(ЗРУ - закрытое РУ, ОРУ – открытое РУ) - служит для приема и распределения электроэнергии и содержит коммутационные аппараты, которые содержат сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (аккумуляторные), а также устройства защиты автоматики и измерительные приборы.

Электрический распределительный пункт (РП) - это распределительное устройство не входящее в состав подстанции.

Преобразовательная подстанция предназначена для преобразования рода тока (с помощью инвертора) или его частоты.

Комплектная трансформаторная подстанция (КТП).
КРУ - внутренняя установка
КРУН – наружная установка
Состоит из шкафов или блоков со встроенными в них коммутационными аппаратами, оборудованием, устройствами защиты и автоматики, поставляемые в собранном или полностью подготовленным для сборки в виде.
На подстанции могут быть установлены синхронные компенсаторы для выработки реактивной мощности и отдачи ее в сеть, для того чтобы она была использована другими приемниками электрической энергии (АД) (решается вопрос компенсации реактивной мощности), повышая коэффициент мощности.

Классификация подстанций.

Подразделяются по следующим признакам:

Сложность главной схемы соединения подстанции на стороне высшего напряжения.

Главная схема электрических соединений подстанции представляет собой совокупность основного электрооборудования, трансформаторов, линий, сборных шин, коммутационной аппаратуры с выполненными между ними соединениями. Такие схемы выполняют в однолинейном исполнении при выключенном положении всех элементов.
Полная схема содержит главную схему на стороне высшего напряжения, схему распределительного устройства низшего напряжения, средства защиты от перенапряжения (вентильные разрядники, ОПН, измерительные трансформаторы тока и напряжения, батареи статических конденсаторов, трансформаторы собственных нужд (ТСН) и распределительные шины 6×0,4 кВ).