Для чего нужна трансформаторная подстанция
Для чего применяют трансформаторные подстанции
Распределение, модификация и доставка электрической энергии до потребителя является сложным технологическим процессом. В построении схем снабжения задействуются несколько видов оборудования и готовых сборок. Наибольший интерес представляют собой специальные установки, которые не только преобразуют электрический ток до штатных параметров, но и сглаживают различные отклонения напряжения (скачки). Говоря о том, для чего применяют трансформаторные подстанции, следует обратить внимание на еще одну важную функцию. Благодаря уникальной компоновке, высоковольтные установки существенно снижают технологические потери, которые обусловлены разогревом проводников.
Устройство и классификация трансформаторных подстанций, обусловливающие применение КТП
Действующий ассортимент компании «Элтком» основывается на готовых конструктивных решениях, созданных по практике запросов заказчиков и требованиям технических регламентов.
По конструктивному исполнению подстанции подразделяются на мачтовые, столбовые и киосковые установки. Данную классификацию задает устройство трансформаторной подстанции, которое обеспечивает максимально компактное размещение оборудования и облегчает монтаж изделий на месте. Младшие в линейке изделий мачтовые подстанции. Используются в полевых условиях, безопасны для окружающих, не требовательны к фундаменту, быстро демонтируются. Следующими в классификации идут столбовые. Они более мощные, чем мачтовые, при этом могут использоваться как в постоянном или временном формате. Самые совершенные сборки – киосковые. По сути это центры распределения, генерации и передачи электроэнергии. Отличаются наличием защита за счет металлической корпусной части, активным охлаждением и возможностью дальнейшей модификации (модернизации).
По типу технологической схемы различаются проходные, узловые, тупиковые и ответвительные подстанции. В этой категории существенное значение имеет не мощность установок, а их возможности по обеспечению маршрутизации элекроэнергии. Проходные и тупиковые установки задействуются там, где в первую очередь необходимо снизить технологические потери. Для этого в компоновку добавляются дополнительные устройства и узлы, которые обеспечивают сглаживание скачков и исключают снижение эффективности снабжения в процессе генерации. В узловых и ответвительных КТП осуществляются многопоточные процессы. Это центры маршрутизации энергии, которая преобразуется несколько раз, в том числе для каждого из выходов на потребителя.
Вместе со стационарными моделями в ассортимент компании «Элтком» включены мобильные платформы станций. Применение передвижных КТП с полозьями актуально для строительных площадок, организации временного снабжения (во время поиска мест повреждений и ремонта трасс) или включения в локальные инфраструктуры ограниченного срока действия.
Трансформаторные подстанции, их реальное применение
В комплект специального оборудования входят такие элементы как распределительные приборы, силовой трансформатор, вспомогательные агрегаты. Основных задач на участке работы КТП – комплектных подстанций две. Первая заключается в преобразовании магистральных значений тока до безопасных параметров потребления. Вторая состоит в поддержании нормальной работоспособности участка, предупреждении аварийных ситуаций. В числе дополнительных функций, которые выполняет трансформаторная подстанция на строительной площадке, учет электроэнергии, затраченной подрядчиками на возведение объекта.
Учитывая возможности и доступные модификации КТП, силовые установки могут применяться в следующих сферах жизнедеятельности человека:
На практике конкретная функциональность КТП зависит от технологической схемы. Так, подстанции могут работать на понижение (в тупике) или на повышение (на участке разветвления).
В спектре частых запросов на изготовление подстанций – установки для строительных площадок. При создании временной инфраструктуры на возводимых объектах важное значение имеют такие факторы как быстрое развертывание, достаточная мощность, тип фазы и мобильность. Отвечая на вопрос, зачем нужна трансформаторная подстанция на строительной площадке, следует вспомнить привычные для таких ситуаций мачтовые установки. Маломощные однофазные сборки обеспечат работу электроинструмента, локального освещения в дневное и ночное время, специальных слаботочных систем.
В условиях строительства не менее популярны киосковые трехфазные подстанции. При включении в схему снабжения таких агрегатов появляется возможность задействования стационарной техники. Чаще всего подрядчики заинтересованы в приобретении готовых решений, в том числе на передвижной базе. На таких условиях исключается необходимость поиска и привлечения арендуемых мощностей или безуспешного поиска альтернативных вариантов.
Применение нестандартных модификаций
При ознакомлении с презентациями, в которых рассказывается о том, зачем нужна трансформаторная подстанция, нашим клиентам нередко предлагаются специализированные решения. К числу таких относятся шкафные КТП. Это так называемые «сельхозки», которые нередко можно встретить в составе инфраструктуры фермерских хозяйств. Подстанции эффективно решают задачи снабжения малого бизнеса в полевых условиях, а также позволяют организовать потребительское снабжение удаленных населенных пунктов.
Рассматривая вопрос о том, для чего трансформаторная подстанция, многие заказчики забывают о расширенных возможностях производства. Так, в зоне популярности представителей промышленности остаются внутрицеховые установки. С такими КТП становится возможным создание эффективной схемы локального снабжения, исключающей технологические потери и аварийный ситуации. Такие сборки в большинстве случаев изготавливаются по индивидуальным проектам.
Вне зависимости от потребностей промышленного объекта или населенного пункта компания «Элтком» всегда готова предложить, как проверенные временем конструкции подстанций, так и отдать в разработку на создание уникальной модификации, которая будет полностью отвечать запросам на участке потребления и действующим техническим регламентам.
Зачем нужны электрические подстанции
Многие до сих пор не знают, что это за сооружение и для чего оно используется. Об этом мы и расскажем в этой статье.
Как известно, основным преимуществом электричества перед другими видами энергии является возможность его передачи на огромные расстояние с малыми потерями. Однако, небольшие потери всё равно неизбежны, так как провода обладают собственным сопротивлением и нагреваются в результате передачи по ним электрического тока.
Генераторы электрического тока на электростанциях вырабатывают ток низкого для эффективной передачи на большие расстояния напряжения, поэтому на них используются трансформаторы повышающего типа.
После доставки тока до потребителя по линии электропередачи, для его использования в бытовых целях напряжение снова должно быть понижено до 500, 380 или 220 вольт, которые мы имеем в дома в розетке. Для этого используются трансформаторные подстанции понижающего типа.
Именно понижающими подстанциями и являются те сооружения, которые стоят в большинстве дворов жилых домов. Получая ток высокого напряжения они преобразуют его в 220-вольтный, который и используется для питания большинства бытовых электрических приборов.
Говоря простым языком, трансформаторная подстанция понижающего типа состоит из следующих основных частей.
Трансформаторная подстанция, виды, назначение, обслуживание
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:
Трансформатор – это электромагнитное устройство для преобразования и передачи электроэнергии с переменным током между разными цепями без изменения частоты за счет взаимной электромагнитной индукции.
Трансформаторы могут быть произведены разных размеров, но принцип работы будет схожий. Маленькие трансформаторы могут применяться для преобразования энергии в приборах с малой мощностью, а большие, имеющие более толстые провода в намотке и большое количество витков, применяются для работы со значительными мощностями преобразуемой энергии.
Типы трансформаторов:
Особенности и назначение подстанций:
Трансформаторная подстанция, благодаря возможности понижения напряжения, позволяет выдавать низковольтное напряжение, которое можно безопасно использовать на предприятиях, в офисах, домах и т.п.
Она так же может выдавать и повышенное напряжение, что дает возможность передавать большую электрическую мощность на длинные расстояния. Это так же способствует значительной экономии на материале для производства проводов, так как передача электроэнергии с большим напряжением и пониженной силой тока не требует большой толщины проводника. Понижение силы тока в свою очередь способствует снижению потерь при передаче электрической энергии.
Основные виды трансформаторных подстанций:
Узловая распределительная подстанция или УРП. Она предназначена для работы с высокими напряжениями, приходящими напрямую от энергосистемы, которые обычно могут составлять до 220 киловольт (кВ). Энергия на такой подстанции может быть трансформирована или передана без преобразования на подстанции глубокого ввода.
Подстанция глубокого ввода или ПГВ. Назначением данной станции является снабжение различных энергоустановок, расположенных на определенном предприятии. Рабочие напряжения на ПГВ могут составлять обычно от 35 до 220кВ. Она так же может получать энергию напрямую от энергосистемы или с предприятия, на котором располагается.
Главная понизительная подстанция или ГПП. Данная станция, получая входящую электроэнергию с напряжением от 35 до 220 кВ, может распределять ее с понижением напряжения до диапазона от 6 до 35 кВ.
Трансформаторный пункт или ТП. Он предназначен для работы с различным входящим напряжением с его дальнейшим понижением для питания потребителей, рассчитанных на 380 или 220 вольт. Входящее напряжение, которое может принимать ТП может составлять: 6, 10, 35кВ. ТП может представлять собой комплектную трансформаторную подстанцию (КТП), в которой может использоваться несколько силовых трансформаторов. В зависимости от сетей, где используются КТП, они могут быть цеховыми или городскими.
Обслуживание и ремонт:
Эксплуатация трансформаторных подстанций подразумевает и своевременное их обслуживание, так как необходимо обеспечивать бесперебойность работы оборудования и электроснабжения в целом.
Некоторые виды ремонтных работ, которые могут проводиться на трансформаторной подстанции:
Оборудование трансформаторных подстанций, как устроены подстанции
Сложная иерархия современных электрических сетей включает в себя огромное количество различного электротехнического оборудования, среди которого трансформаторные подстанции выполняют роль звена, связующего и перераспределяющего электроэнергию. Они располагаются около или внутри населенных пунктов и обеспечивают комфортные условия для проживания людей.
В сельской местности еще можно встретить конструкции старых столбовых подстанций, работающих на открытом воздухе, которые принимают по высокой стороне воздушной линии 10 или 6 кВ и отдают 0,4 подключенным потребителям.
Внутри населенных пунктах с многоэтажными зданиями в целях безопасности чаще применяются кабельные линии, скрытые в земле, а трансформаторное оборудование располагается внутри специальных построек, закрытых на замки от несанкционированного проникновения.
Здание подобной трансформаторной подстанции, преобразующей напряжение 10 кВ в 0,4 показано на фотографии.
Внешнее отличие габаритов показанных подстанций, преобразующих напряжения одинаковых величин, свидетельствует о том, что они оперируют разными мощностями.
Подобные трансформаторные подстанции (ТП) получают электроэнергию по высоковольтным линиям электропередач 10 кВ (или 6) от удаленных распределительных устройств.
Фотография силового трансформатора, расположенного на ОРУ-110 и осуществляющего преобразование электроэнергии 110 кВ в 10, передаваемое по ЛЭП на ПС-10, показана на очередной фотографии.
Этот трансформатор имеет уже большие габариты и оперирует с мощностями до 10 мегаватт, располагается на открытой, огороженной территории, которая конструкцией оборудования четко разграничена на две стороны:
высшего напряжения 110;
Сторона 110 кВ воздушной ЛЭП соединяется с другой подстанцией, которая имеет еще большие габариты и преобразовывает огромные энергетические потоки.
Размеры только вводной опоры единичной воздушной ЛЭП позволяют визуально оценить значительность потоков электроэнергии, пропускаемых через нее.
Приведенные фотографии свидетельствуют, что трансформаторные подстанции в энергетике перерабатывают энергию электричества различных напряжений и мощностей, монтируются разнообразными конструкциями, но имеют общие черты.
Состав оборудования трансформаторной подстанции
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.
Конфигурация сети электроснабжения накладывает условия на рабочие характеристики подстанции, включая настройку защит для обеспечения безопасной работы.
Основные элементы ПС
В состав оборудования любой подстанции входят:
силовой трансформатор, который непосредственно осуществляет преобразование электроэнергии для ее дальнейшего распределения;
шины, обеспечивающие подвод приходящего напряжения и отвод нагрузок;
силовые коммутационные аппараты с тоководами, позволяющие перераспределять электроэнергию;
системы защит, автоматики, управления, сигнализации, измерения;
вводные и вспомогательные устройства.
Он является основным преобразующим элементом электроэнергии и выполняется трехфазным исполнением. В его конструкцию входят:
корпус, выполненный в форме герметичного бака, заполненного маслом;
обмотки стороны низкого напряжения (НН);
обмотки вводов высокого напряжения (ВН);
переключатель регулировочных отводов у обмоток;
вспомогательные устройства и системы.
Более подробно устройство силового трансформатора и автотрансформатора изложено в другой статье.
Чтобы трансформатор работал к нему надо подвести питающее и отвести преобразованное напряжение. Эта задача возложена на токоведущие части, которые называют шинами и ошиновкой. Они должны надежно передавать электрическую энергию, обладая минимальными потерями напряжения.
Для этого их создают из материалов с улучшенными токопроводящими свойствами и повышенным поперечным сечением. В зависимости от размеров ПС шины могут располагаться на открытом воздухе или внутри закрытого сооружения.
Шины и ошиновка электрически разделяются между собой положением силового выключателя. Причем ошиновка без каких-либо коммутационных аппаратов напрямую подключена к вводам трансформатора. Ее конструкция не должна создавать механических напряжений в фарфоровых и всех остальных деталях вводов.
Для ошиновки используют кабели или пластины, которые монтируют на медные шпильки трансформаторных вводов через наконечники или переходники.
У подстанций, защищенных от воздействия атмосферных осадков, шины обычно делают цельными алюминиевыми или реже медными полосами. На открытом воздухе для них чаще используют многожильные не закрытые слоем изоляции провода повышенного сечения и прочности.
Однако, в последнее время наметился переход на системы шин, устанавливаемые жестко. Это позволяет экономить площадь на ОРУ, металл токоведущих частей и бетон.
Такие конструкции применяются на новых строящихся подстанциях. За их основы взяты образцы, успешно работающие несколько десятилетий в странах Запада на оборудовании 110, 330 и 500 кВ.
Для расположения шин применяется определенная конфигурация, которая может использовать:
Под термином «система шин» подразумевается комплект силовых элементов, подключающих все присоединения на распределительном устройстве. На подстанциях с двумя трансформаторами одного напряжения создаются две системы шин, каждая из которых питается от своего источника.
Протяженная система шин при большом количестве присоединений может разделяться на отдельные участки, которые называются секциями.
Силовые коммутационные аппараты
Трансформаторные подстанции при эксплуатации необходимо подключать под напряжение или выводить из работы для профилактического обслуживания или в случае возникновения аварийных ситуаций и неисправностей. С этой целью используются коммутационные аппараты, которые создаются различными конструкциями и могут:
1. отключать аварийные токи максимально возможных величин;
2. коммутировать только рабочие нагрузки;
3. обеспечивать разрыв видимого участка электрической схемы за счет переключения только при снятом с оборудования напряжении.
Коммутационные аппараты, способные отключать аварийные ситуации, работают в автоматическом режиме и называются «автоматическими выключателями». Они создаются с различными возможностями коммутации нагрузок за счет конструктивных особенностей.
По принципу использования запасенной энергии, заложенной в работу исполнительного механизма, их подразделяют на:
По способам гашения электрической дуги, возникающей при отключениях, они классифицируются на:
Для управления исключительно рабочими режимами, характеризующимися только номинальными параметрами сети, создаются «выключатели нагрузки». Мощность их контактной системы и скорость работы позволяют успешно переключаться при обычном состоянии схемы. Но, ими нельзя оперировать для ликвидации коротких замыканий.
При разрыве электрической цепи под нагрузкой создается электрическая дуга, которая ликвидируется конструкцией выключателя. В обесточенной схеме для отделения определенного участка от напряжения используют более простые устройства:
Разъединителями оперируют, как правило, вручную при снятом напряжении. На подстанциях 330 кВ и выше управление разъединителями осуществляется электродвигателями. Это объясняется большими габаритами и механическими усилиями, которые сложно преодолеть вручную.
При включении разъединителя участок его цепи собирается в электрическую схему, а при отключении — выводится.
Отделители создаются для автоматического разделения напряжения с защищаемого участка при создании на нем бестоковой паузы удаленным выключателем. Более подробно работа отделителя изложена в этой статье.
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.
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.
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.
Большими 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 отход ящие 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.
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 от всех работающих.
Приведенные схемы показаны для примера. Их существует большое разнообразие, которое позволяет наиболее оптимально эксплуатировать оборудование трансформаторной подстанции.
Защиты, автоматика, системы управления
Работа оборудования трансформаторной подстанции происходит в автоматическом режиме под дистанционным наблюдением оперативного персонала. Чтобы предотвратить серьезные повреждения внутри сложной дорогостоящей системы применяются автоматические защитные устройства.
Они имеют чувствительные датчики, которые воспринимают начало возникновения аварийных процессов и, обрабатывая полученную информацию, передают ее на защиты.
Такими датчиками могут работать механические приборы, реагирующие на:
возникновение вспышки света;
резкое возрастание давления внутри закрытой ячейки;
начало газообразования внутри жидкостей или другие признаки.
Однако, основная нагрузка по определению начала аварийных режимов возложена на электрические устройства — измерительные трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.
Они с высокой точностью моделируют электрические процессы, происходящие в первичной схеме силового оборудования и передают их в органы сравнения, которые определяют момент возникновения неисправностей.
Полученный сигнал от них воспринимают логические блоки, обрабатывающие поступившую информацию для передачи исполнительной команды на отключающие устройства конкретных автоматических выключателей.
У малогабаритных трансформаторных подстанций, размещенных внутри крытых сооружениях, защиты могут располагаться в отдельной ячейке или шкафу.
На подстанциях, преобразующих напряжение 110 кВ и выше, для размещения релейных вторичных цепей требуется отдельное здание с большим количеством панелей. На них монтируют системы управления, автоматики и защиты:
К этим устройствам подключаются системы сигнализации, работающие в местном и дистанционном режиме для передачи оперативному персоналу достоверных сведений о происходящих коммутациях в электрической сети. Наиболее важная информация о положении ответственных элементов оборудования передаются по каналам телесигнализации.
Используемые многие десятилетия релейные защиты постепенно вытесняются микропроцессорными малогабаритными модулями, облегчающими эксплуатацию.
Однако, их массовое использование сдерживается высокой стоимостью и отсутствием точных международных стандартов для всех производителей. Ведь при поломке отдельного специфичного блока пользователю приходится обращаться к конкретному заводу для замены возникшей неисправности.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: