Трансформаторная подстанция: назначение, классификация, технические параметры, структура условного обозначения

Содержание

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.

Трансформаторная подстанция, виды, назначение, обслуживание.

Трансформаторная подстанция представляет собой электрическую установку, в основе которой находятся трансформаторы для преобразования электроэнергии. Она связывает между собой элементы систем электроснабжения.

Между станцией генерации электроэнергии и конечными потребителями может находиться несколько подстанций, которые имеют различные уровни напряжения.

За счет основного и вспомогательного оборудования, находящегося в составе подстанции, может происходить прием электрической энергии, ее преобразование (понижения напряжения и повышение силы тока или наоборот – повышение напряжения и понижения силы тока), а так же передача и дальнейшее и распределение.

Трансформатор

Особенности и назначение подстанций

Основные виды трансформаторных подстанций

Обслуживание и ремонт

Технические устройства

Для обеспечения эффективной работы техника данного рода предполагает использование входного, выходного, преобразующего оборудования и вспомогательных элементов. В качестве основных узлов можно выделить следующие:

  1. Устройство высшего напряжения. Включает в себя все коммутационные аппараты, а также технику, обеспечивающую управление работой и защиту КТП. Основная задача оборудования этого целевого назначения – приемка энергии, а также дальнейшая передача ее по цепям коммутационной схемы, но только по стороне высшего напряжения. При отсутствии встроенной аппаратуры защиты и управления данный узел представляет собой просто глухой ввод.
  2. Комплектные трансформаторные подстанции КТП предполагают наличие устройства низшего напряжения, которое выполняет функцию распределения энергии. Конструкцией предусматриваются коммутационные аппараты, элементы управления и защиты.
  3. Транспортный блок, содержащий отдельные и уже готовые к сборке узлы на участке будущего монтажа такого оборудования, как блочная комплектная трансформаторная подстанция. При этом предполагается установка РУНН (распределительное устройство низшего напряжения), закрепленного на раме с готовым шинопроводом, трансформатор, УВН (устройство высшего напряжения).
  4. Шинопровод представляет собой элементы, проводящие ток. Они имеют металлическую оболочку и выполняют функцию по соединению основных узлов конструкции с учетом электрической схемы подключения.

Трансформаторная подстанция: назначение, классификация, технические параметры, структура условного обозначенияКлассификация подстанций

Блочная комплектная трансформаторная подстанция поставляется частично разобранной, однако, обязательным условием является полная готовность основных узлов к монтажу без необходимости выполнения ревизии.

Железнодорожный электротранспорт

Его контактная сеть имеет большую протяженность. Причем нередко по таким местам, где иных источников электрического тока нет. Поэтому по ней может течь не только постоянный, но и переменный ток, который передается на большие расстояния с меньшими потерями.

Номинальное напряжение контактной сети

На подстанции подается напряжение 220 или 110 кВ переменного тока, а если контактная сеть устаревшая, то 35 кВ. Для систем питания постоянным током оно преобразуется в 3,3 кВ, а для переменного в 27,5 кВ.

Для обеспечения нужд железнодорожной инфраструктуры (семафоры, стрелки, служебные помещения) в состав оборудования тяговой подстанции включается трансформаторная обмотка, с которой снимается напряжение 10 киловольт. Оно преобразуется до трехфазного линейного 380 вольт (система с глухозаземленной нейтралью), позволяющего переходить на бытовые 220 вольт 50 Гц.

Организационная структура контактной сети

На железнодорожном транспорте существуют следующие типы тяговых подстанций:

  • Опорные. К ним подводится не менее четырех автономных линий электропередач. Они являются основными источниками электропитания для контактной сети. Если используется постоянный ток, то расстояние между ними не более 15 км. При переменном оно увеличивается до пятидесяти.
  • Транзитные, питаются от двух независимых ЛЭП и включаются в разрыв между опорными подстанциями. Обеспечивают передачу электроэнергии на большие расстояния, а также непрерывность питания контактной сети в случае аварии на одном из участков.
  • Отпаечные (тупиковые). Используются для обеспечения движения электропоездов по обособленным веткам. Отпаечные подстанции питаются от двух независимых ЛЭП.
  • Стыковочные. Используются там, где происходит смена типа контактной сети. Они осуществляют гальваническую развязку между переменным и постоянным током.
Популярные статьи  Бестопливный генератор своими руками

Конструкция контактной сети

Трехфазные асинхронные двигатели на электротранспорте любого типа не используются по причине чрезмерного увеличения стоимости контактной сети, сложности токосъемников и невозможности их работы на высоких скоростях. Воздушный контактный провод всегда один и он фазный. Роль нулевого играет рельс, поэтому в пределах нескольких десятков метров от железнодорожного полотна регистрируются так называемые блуждающие токи.

На дальних перегонах, с целью уменьшения потерь, тяговая подстанция переменного тока выдает 50 кВ, это напряжение делится пополам (схема 25х2) между питающим и контактным проводом с помощью автотрансформатора, центральная точка которого замкнута на рельс. По контактной сети переменного тока можно пропускать и постоянный. Для этого используется стыковочная тяговая подстанция, осуществляющая переключение типа напряжения на определенном участке.

На электровозах переменного тока – ВЛ80, ВЛ85 – ставятся выпрямители и двигатели, способные работать на пульсирующем токе. Они рассчитаны на номинальное напряжение 25 киловольт – 2,5 киловольта теряются из-за высокого сопротивления цепи между контактным проводом и рельсом. Модели ВЛ10 и ВЛ11 работают на постоянном токе, а ВЛ82М имеет привод обоих типов.

Особенности трансформаторных подстанций

Основной функцией данных устройств является прием и преобразование напряжения в соответствии с конкретными нуждами потребителей. В зависимости от обстоятельств, напряжение может повышаться либо понижаться. Именно от назначения устройства зависят технические характеристики той или иной подстанции.

Каждая трансформаторная подстанция имеет в своей конструкции основные узлы в виде силового трансформатора, распределительного устройства, узла автоматического управления, защитные приборы.Трансформаторная подстанция: назначение, классификация, технические параметры, структура условного обозначения
Кроме того, в составе подстанции находится вспомогательная аппаратура различного назначения. Целевое назначение определяется в соответствии с типовым проектом и конкретными условиями, к которым привязана распределительная трансформаторная подстанция. В результате, имеется реальная возможность обеспечить электроэнергией не только крупный город, но и небольшой населенный пункт, микрорайон, отдельное предприятие или цех.

Состав оборудования трансформаторной подстанции

Условия работы

Каждая ПС создается под конкретные условия эксплуатации с расположением:

  • на открытом воздухе — открытые распределительные устройства (ОРУ);
  • внутри закрытых помещений — ЗРУ;
  • в металлических шкафах, встроенных в специальные комплекты — КРУ.

По типу конфигурации электрической сети трансформаторные ПС могут выполняться:

  • тупиковыми, когда они запитаны по одной либо двум радиально подключенным ЛЭП, которые не питают другие ПС;
  • ответвительными — присоединяются к одной (иногда двум), проходящим ЛЭП с помощью ответвлений. Проходящие линии питают другие подстанции;
  • проходными — подключены за счет захода ЛЭП с двухсторонним питанием методом «вреза»;
  • узловыми — присоединяются по принципу создания узла за счет не менее чем трех линий.

Трансформаторная подстанция: назначение, классификация, технические параметры, структура условного обозначения
Конфигурация сети электроснабжения накладывает условия на рабочие характеристики подстанции, включая настройку защит для обеспечения безопасной работы.

Взаимное расположение коммутационных аппаратов и шин

Любая трансформаторная подстанция создается по определенной электрической схеме, предполагающей обеспечение надежной работы, простоты управления в сочетании с минимумом затрат на ввод и эксплуатацию. С этой целью к трансформаторному устройству разными способами подключаются отходящие ЛЭП.

Наиболее простая схема предполагает подключение к ТП посредством силового выключателя Q одной секции шин, от которой отходят все присоединения. Для обеспечения условий безопасного ремонта оборудования выключатели со всех сторон отделяются разъединителями.

Трансформаторная подстанция: назначение, классификация, технические параметры, структура условного обозначения

Если на ПС много присоединений, когда в схеме используются 2 силовых трансформатора, то может применяться секционирование за счет использования дополнительного выключателя, который постоянно находится в работе, а при возникновении неисправности на одной из секций разрывает цепь, оставляя в работе ту секцию, где нет поломки.

Трансформаторная подстанция: назначение, классификация, технические параметры, структура условного обозначения

Использование в такой схеме обходной системы шин, образованной за счет подключения дополнительных выключателей и небольшой корректировки электрических цепей, позволяет переводить любое присоединение на питание от обходного выключателя, безопасно выполнять ремонт и обслуживание собственного.

Трансформаторная подстанция: назначение, классификация, технические параметры, структура условного обозначения

Бо́льшими удобствами обслуживания и повышенной надежностью обладают распределительные устройства, собранные на основе двух рабочих систем шин с обходной, когда они дополнительно разделены на секции.

В исходном состоянии все отходящие ЛЭП получают электроэнергию от обоих трансформаторов. Для этого шинные и секционные выключатели питают секции шин, а присоединения равномерно распределены по ним через свои коммутационные устройства.

Трансформаторная подстанция: назначение, классификация, технические параметры, структура условного обозначения

Обходная СШ каждой секции вводится под напряжение только для случая перевода через нее питания присоединения, выключатель которого выведен в ремонт.

При возникновении короткого замыкания на одной из секций она отключается защитами со всех сторон, а все остальные с подключенными к ним ЛЭП остаются в работе. За счет такой схемы при КЗ на ОРУ обесточивается минимальное количество потребителей — ¼ от всех работающих.

Приведенные схемы показаны для примера. Их существует большое разнообразие, которое позволяет наиболее оптимально эксплуатировать оборудование трансформаторной подстанции.

Величина (или масштаб)

С учетом назначения и уровня первичного и вторичного напряжений понижающие КТП имеют «подклассификацию»:

  • Районные – забирают электроэнергию от высоковольтных ЛЭП с последующей её передачей на основные понижающие подстанции
  • Основные понижающие – забирают от районных, понижают до 35, 10 или 6 кВ, после чего посылают электроэнергию уже на цеховые точки
  • местные (цеховые) – забирают от основных, понижают до минимума в 690, 400 или 230 В и раздают конечным потребителям.
Популярные статьи  Как сделать штроборез своими руками?

Отметим также, что существует разделение на оборудование внутренней и внешней установки. В первом случае речь идет о КТП, которые располагаются внутри помещения, например, производственного цеха. КТП наружной установки используются повсеместно для организации систем энергоснабжения разного целевого использования. Комплектная трансформаторная подстанция

Выбор места для установки трансформаторной подстанции

По месту установки подстанции размещаются в закрытом помещении, или на улице. При открытом размещении учитываются следующие требования:

  • Крайние показатели температуры должны быть в пределах от – 40 до +40 °С.
  • Безопасная влажность – до 80%;
  • Скорость ветра – до 36 м/с.

Выбор места расположения подстанцииопределяется близостью к потребителям. Если их много, то правильная точка расположения должна быть равноудалённой от самых дальних подключений. Существует 3 способа размещении подстанций на конкретной территории:

  • Удалённое расположение от питаемых зданий, сооружений и оборудования;
  • Размещение подстанций в пристройках к зданиям;
  • Внутреннее расположение под одной крышей с потребителями.

Промышленные и торговые предприятия, оборудование которых подключено к сетям напряжением до 10 кВ, лучше всего оснащать внутренними, или пристроенными подстанциями. Это могут быть литейные цеха, насосные, или озонаторные станции, склады, или торговые центры. Отдельно стоящие подстанции используются для питания опор освещения, населённых пунктов, группы жилых домов, или общественных учреждений.

Где может использоваться

Тяговая подстанция – это отдельная разновидность оборудования, которое представляет собой источник электроэнергии для всех видов электротранспорта. Но для каждого направления предполагается особый вид подобной техники. Располагаться могут ТП по всей протяженности дороги с интервалом от 25 до 50 км. Периодичность, с которой монтируется тяговая подстанция, определяется несколькими факторами, среди них: профиль железной дороги, размеры и целевое назначение транспортного средства.

Смотрим видео, область применения и виды ТП:

В качестве основных направлений, которые подразумевают установку данного вида оборудования, выступают:

  • Железнодорожный транспорт;
  • Метрополитен;
  • Наземный электротранспорт (трамваи, троллейбусы).

Тяговая подстанция может быть представлена разными исполнениями, отличными по техническим характеристикам. При этом целесообразность установки того или иного варианта определяется соответствием основных параметров уровню предполагаемой нагрузки, а также условиям эксплуатации.

Как устанавливается столбовая трансформаторная подстанция?

Монтажные мероприятия предусматривают выполнение нескольких операций, среди которых — доставка оборудования, сборочные действия и крепление опорных элементов. Далее производится выверка положения установки, после чего подготовленные блоки наполняются электротехническим оборудованием. Непосредственное соединение устройств между собой производится только после окончательной ревизии и настройки аппаратов. Обычно мачтовая трансформаторная подстанция комплектуется оборудованием с помощью спецтехники. Например, силовой трансформатор может подниматься на опору автокраном. Затем осуществляется крепление блока – на железобетонных опорах фиксация производится с применением металлической рамы, которая, в свою очередь, удерживается на опоре металлическими хомутами.

Более подробно о ТП

Главная функция техники этого вида заключается в приеме и преобразовании напряжения, при этом в зависимости от нужд потребителя оборудование обеспечивает либо повышение, либо понижение значения данного параметра. Именно с такой целью разработаны самые разные типы трансформаторных распределительных подстанций, каждый из которых отличается по ряду технических характеристик.

Смотрим видео, сфера применения наиболее распространенных подстанций:

В качестве основных узлов выступают: силовой трансформатор (один или несколько, в зависимости от исполнения), распределительное устройство, узел автоматики, обеспечивающий управление техникой, а также его защиту. Помимо этого в конструкцию входят и другие, вспомогательные аппараты. Что касается целевого назначения, то типовой проект трансформаторной распределительной подстанции является обязательным этапом разработки системы электроснабжения любых масштабов, будь то нужды крупного города, небольшого населенного пункта, микрорайона или отдельно взятого предприятия, а также просто обеспечение электричеством одного или нескольких цехов.

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.

Трамваи и троллейбусы

Так же, как и метро, в контактную сеть наземного городского электротранспорта подается постоянный ток.

Номинальное напряжение контактной сети

Тяговые подстанции питаются от городской электросети напряжением 6 или 10 кВ. Они выпрямляют переменный ток и выдают напряжение 550 вольт.

Организационная структура контактной сети

Она строится так же, как и у метрополитена – маршрут разбивается на равные участки и к ним подключаются автономные тяговые подстанции. При этом в конструкции силовых установок отсутствуют низковольтные выводы, поскольку вся дорожная инфраструктура запитывается от городской электросети.

Популярные статьи  Как лучше и правильнее сделать заземление деревянного дачного дома?

Конструкция контактной сети

У троллейбусов она воздушная и двухпроводная, поскольку прямого контакта с землей обеспечить невозможно. Токоприемники у них выполнены в виде графитовых щеток на длинных штангах, что увеличивает маневренность машины – она может отклоняться от линии проводов на расстояние до 4,5 метра.

Трансформаторная подстанция: назначение, классификация, технические параметры, структура условного обозначения

Контактная сеть трамвайных линий аналогична железнодорожному транспорту – фазный провод вверху, нулевой – рельс. Токоприемник выполнен по схеме раздвижного пантографа, рамка которого скользит по проводу. Чтобы уменьшить ее износ, контактный провод подвешивают зигзагом – не более четырех изгибов на один пролет между столбами.

Контактные сети и тяговые подстанции, обеспечивающие их питанием, по своему устройству и организационной структуре остаются практически теми же, что и сто лет назад. Изменения касаются лишь элементной базы, в результате чего все конструкции становятся более компактными. Исчезнуть они могут лишь в случае технологического прорыва, аналогичному тому, что случился в начале XX века, когда электричество стало применяться широко и повсеместно.

Как выглядит структурная схема

Структурная схема

Существует несколько наиболее распространенных способов подключения в зависимости от того, какие нагрузки планируется подавать, и какого типа объекты будут подключаться. В результате может меняться состав оборудования.

На рисунке изображен один из наиболее простых вариантов. Распределительное устройство включает в себя три ячейки, причем конструкцией предусмотрен всего один выключатель. На вводе устанавливается только один разъединитель, что также способствует упрощению схемы. Нет необходимости в использовании резервного оборудования. Учитывая отличия такого оборудования, как мачтовая трансформаторная подстанция, схема будет выглядеть несколько иначе.

Рекомендации по выбору

Основным критерием эффективности использования того или иного типа установки является соответствие параметров условиям эксплуатации, в частности, уровню подаваемой нагрузки. Если подбирается тяговая или столбовая трансформаторная подстанция, ее типовой проект подразумевает необходимость выполнения следующих действий:

  • Выбор схемы подключения и соединения основных узлов;
  • Определение наиболее подходящего варианта токоведущих аппаратов и узлов;
  • По расчетным значениям электрических параметров подбираются основные узлы такого оборудования (распределительные устройства, трансформаторы, выключатели, разъединители, элементы защиты, зарядных аккумуляторов).

Нюансы монтажа и нормативная документация

Основная особенность принципа установки техники, используемой для питания железнодорожного электротранспорта, заключается в том, что все работы выполняются при непосредственном участии электромонтажных поездов. В перечень ключевых задач входит непосредственно сам монтаж подстанции тягового типа, а вместе с тем и постов секционирования, телемеханического оборудования и контактной сети. Такое оборудование, как столбовые трансформаторные подстанции, подключаются несколько иным способом, учитывая, что все основные узлы монтируются на опоре.

СТН ЦЭ 12-00 «Нормы по производству и приемке строительных и монтажных работ во время электрификации железных дорог» определяют ряд требований, предъявляемых к монтажу подобного оборудования. Для сравнения мачтовая трансформаторная подстанция предполагает подготовку котлована для установки опоры, проверку точности установки по отвесам, монтаж основных узлов на опорной конструкции, подключение всех элементов.

Таким образом, тяговые установки отличаются многообразием исполнений, что, с одной стороны, несколько затрудняет выбор подобной техники, а с другой – позволяет подобрать наиболее подходящий вариант. А вот столбовые трансформаторные подстанции являются техникой более узкого целевого назначения и представляют собой тупиковый вариант конструкции определенного диапазона значений мощности и напряжений. При выборе любого из этих видов оборудования учитывается уровень выдерживаемой нагрузки, схема подключения, а также соответствие основных параметров условиям работы.

Виды мачтовых подстанций

Существуют два подхода к реализации конструкционного исполнения таких подстанций. Более простым вариантом является комплектная трансформаторная подстанция, которая имеет А-образное внешнее исполнение. В состав таких сооружений входит набор разъединителей с приводными механизмами, разрядные элементы, предохранители и непосредственно силовой трансформаторный блок с распределяющим модулем.

Трансформаторная подстанция: назначение, классификация, технические параметры, структура условного обозначения

Второй вариант представляет собой усложненную, более функциональную и производительную П-образную станцию. И если первая разновидность чаще всего бывает комплектной, то в данном случае монтаж может производиться с применением готовых к установке блоков. Впрочем, и комплектная трансформаторная подстанция часто применяется в этой конфигурации. В состав данной системы входит тот же набор компонентов, но с некоторыми отличиями. В частности, П-образная станция также имеет ограничители напряжения, а распределительный модуль обычно представляется устройствами низкого напряжения

Что включают мачтовые трансформаторные подстанции

Комплектация КТПМ включает необходимый для организации эффективного и бесперебойного снабжения на участках ввода в промышленный и городской секторы:

  • Силовой трансформатор мощности, заданной проектными условиями;
  • Разрядные устройства;
  • Две линии высокого и низкого напряжения с разрядниками и штыревыми изоляторами;
  • Распределительная установка;
  • Автоматические выключатели с блокировкой;
  • Монтажный комплект;
  • Сопроводительная документация.

Дополнительно мачтовые подстанции могут укомплектовываться приборами учета (по запросу заказчика). Также на заводе может быть выполнена модификация с опциональным числом выводов на потребителя.

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: