Трансформаторные подстанции

Применяемая во всех сферах современной жизни электрическая энергия на пути её передачи от источников генерирования до конечного потребителя претерпевает ряд преобразований.

На электростанциях, вырабатывающих электроэнергию, эта электроэнергия от заданного уровня напряжения, вырабатываемого генераторами, повышается до уровня, определяемого минимизацией потерь электроэнергии при её передаче, а в местах у непосредственного потребителя понижается до заданного уровня.

Целесообразность повышения напряжения при передаче электроэнергии обусловливается уменьшением при этом необходимого количества металла проводов линий электропередач, и сокращением электрических потерь в этих линиях, поскольку с увеличением напряжения линии уменьшается протекающий по ней ток при неизменной передаваемой мощности. Чем напряжение линии выше, тем выше передаваемая мощность и на большие расстояния эту мощность можно передать.

Доставка электроэнергии к потребителям осуществляется электрическими сетями, а трансформаторные подстанции, служащие для преобразования электрической энергии при её передаче, являются одним из ключевых компонентов этих сетей.

Таким образом, трансформаторная подстанция – это электротехническое устройство, которое служит для приёма, преобразования и распределения электрической энергии.

Исходя из выполняемого преобразования напряжения, трансформаторные подстанции бывают повышающими и понижающими. Повышающие трансформаторные подстанции устанавливаются как правило вблизи мест выработки электроэнергии, а понижающие – вблизи конечных потребителей.

Обычно трансформаторные подстанции выполняются комплектными. Комплектные трансформаторные подстанции (сокращенно КТП), имеют в своём составе комплектные узлы, блоки и сборки. Такие узлы, блоки и сборки изготавливают на предприятиях-изготовителях, и после этого доставляют их на место монтажа. И уже на месте эти блоки, сборки и узлы монтируют в единое электротехническое изделие (КТП), и подключают к питающим сетям.

Исходя из назначения и принципа действия, практически все комплектные трансформаторные подстанции имеют в своём составе следующие основные компоненты: приемное устройство, преобразующее устройство, распределительное устройство. В качестве приёмного устройства обычно могут использоваться различные устройства ввода-вывода; в качестве преобразующего устройства используются повышающие или понижающие трансформаторы (или иные преобразовательные устройства), а в качестве распределительных устройств используются различные устройства высокого и низкого напряжения, такие как КРУ, КСО, РУНН и другие. Помимо указанного, в КТП могут применяться различные устройства автоматического ввода резерва, компенсаторы реактивной мощности, устройства, предназначенные для электропитания собственных потребителей, приборы учета, контроля и передачи данных, охранно-пожарная сигнализация и т.п.

Основные типы 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:

  1. распределительное устройство;
  2. силовые трансформаторы;
  3. устройства автоматики и релейной защиты;
  4. 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.