Комплектные трансформаторные подстанции и их конструкция

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.

Схема и конструкция трансформаторной подстанции

Электрические сети сегодня, как паутина, опутывают все населенные пункты. По ним в дома и на предприятия поступает энергия, необходимая для работы различного оборудования, освещения, функционирования систем климат-контроля и другой техники. Однако, современные приборы весьма чувствительны к скачкам напряжения и если в вашей сети такие ситуации случаются часто, то приходится искать способы их устранения. Для этого используется специальное оборудование, которое входит в устройство подстанции трансформаторной. Применяется оно для городских районов, хозяйственных объектов и других потребителей.

Читайте также:  Что такое силовой кабель и какой выбрать

Область их применения

В современном обществе ни одна отрасль промышленности и народного хозяйства не обходится без электричества. Оно необходимо для создания комфортных условий для жителей городов и сел, работы различного рода оборудования и техники. Но для того, чтобы обеспечить электроэнергией районы, удаленные от основных сетей, используют трансформаторные подстанции.

Область применения таких установок включает в себя самые различные объекты:

  • Сельскохозяйственные комплексы;
  • Предприятия;
  • Строительные площадки;
  • Железнодорожные;
  • Метрополитен;
  • Шахты;
  • Дачные поселки.

Виды подстанций и их особенности

Электрификация населенных пунктов и объектов, находящихся далеко от них является обязательным условием их функционирования. Но поскольку в электросетях очень часто случаются скачки напряжения, то подключенное к ним оборудование может выйти из строя. Избежать этого помогают трансформаторные подстанции – это здание или сооружение внутри которых размещается оборудование. Электроустановки, основным назначением которых является преобразование и распределение энергии между потребителями.

В состав таких подстанций включены следующие элементы:

  • Силовые трансформаторы;
  • Устройства управления и распределения напряжения;
  • Вспомогательные детали и конструкции.

Классификация электроустановок осуществляется с учетом производимой ими работы. Они делятся на два класса:

Первые служат для повышения входного напряжения. Трансформатор такой подстанции имеет первичную обмотку с меньшим количеством витков, чем у вторичной.

Понижающие подстанции используются в случае необходимости уменьшения входного напряжения. В них используются трансформаторы, у которых количество витков первичной обмотки больше, чем у вторичной.

Смотрим видео, устройство и описание характеристики комплексной подстанции:

Кроме функционального назначения подстанции отличаются и по способу изготовления. Они могут поставляться в виде отдельных блоков, которые затем собираются в единое целое на месте установки. Каждый элемент такой конструкции является полностью подготовленным к сборке. Исходя из этого параметра, трансформаторная подстанция может относиться к движимому или недвижимому имуществу.

Также производятся и комплексные установки. Этот тип оборудования представляет собой металлическую или бетонную конструкцию, внутри которой расположены рабочие узлы. Такие модели поставляются в собранном виде и находят самое широкое применение во всех сферах жизни и деятельности человека. Срок эксплуатации трансформаторной подстанции составляет около 25 лет.

Комплексные электроустановки могут отличаться по следующим критериям:

  1. Типу конструкции;
  2. Количеству трансформаторов;
  3. Способу ввода и вывода;
  4. Подсоединению к сети;
  5. Месту установки.

В зависимости от первого параметра подстанции бывают мачтовыми, которые устанавливаются на специальных опорах, а также подземными и выполненными в виде шкафов или киосков. В них может находиться один или два трансформатора.

Подключение трансформаторных подстанций осуществляется различными способами:

При этом ввод-вывод может быть воздушным или кабельным. В зависимости от места установки комплексные подстанции подразделяются на:

В первых применяются трансформаторы, имеющие масляное охлаждение.

Конструктивные особенности оборудования

Для того, чтобы правильно выбрать электроустановку необходимо четко представлять ее устройство и принцип работы. При транспортировке электроэнергии на большие расстояния происходит повышение-понижение напряжения, вызванное необходимостью снижения тепловых потерь в линии. Но для потребителя такие значения являются неприемлемыми, поэтому приходится использовать трансформаторные подстанции, которые повышают или понижают напряжение до потребляемого в 380 или 220 В.

В такие установки входят несколько объектов:

  • Силовые трансформаторы;
  • Распределительное устройство РУ;
  • Автоматическая защита и управление;
  • Вспомогательные конструкции.

Производится все оборудование на заводах и доставляется в место назначения в собранном или блочном виде.

В качестве защитных устройств в конструкцию подстанции включены разрядники. Они воздействуют на отключение оборудования и снижение нагрузки. Все элементы собраны в единую установку.

Схема трансформаторной установки

Решения по этому вопросу обычно принимаются с учетом системы электроснабжения объекта и перспектив его развития. Разрабатывая схему трансформаторной подстанции, производитель стремиться сделать ее максимально проще, чтобы количество коммутационных аппаратов было минимально возможным. Для этого применяются устройства автоматики.

Основными положениями для энергоустановок всех напряжений можно считать:

  • Использование шин одной системы;
  • Применение блочных схем;
  • Установка автоматических систем и телемеханики.

В подстанциях, где установлена пара трансформаторов, предусматривается раздельная их работа, что позволяет снизить токи КЗ. Кроме того, у них упрощенная коммутация и эффективная релейная защита на вводах.

Устройства с длительной параллельной работой используются редко. Но все же иногда такой подход является целесообразным. При таком решении понижающие трансформаторы работаю параллельно и при нарушении одной цепи выключатель автоматически отключается.

Но в большинстве случаев все же рекомендуется использовать раздельную работу. Разрабатывая такие схемы подстанций необходимо выбирать коммутационные аппараты с учетом назначения установки и ее мощности. Причем последний из перечисленных параметров должен соответствовать потребностям пользователей.

Выбор мощности

При проектировании электроустановки необходимо подобрать оборудование под расчетную нагрузку. При этом для выбора мощности прибора могут использоваться различные методики. А кроме того, следует опираться на нормативную документацию.

Обычно в подстанциях используются масляные трансформаторы и их количество зависит от категории объекта. Обычно для 1 и 2-ой используют двухтрансформаторные подстанции, а для 3-ей – установки с одним.

Мощность прибора обычно выбирается с учетом его перегрузочной способности в режиме аварии. Для этого сравнивается полная мощность подстанции с допустимой для различных видов потребителей нагрузкой. Расчеты выполняются по специальным формулам. В них используются значения дневной и вечерней нагрузок, а также коэффициент одновременности, зависящий от числа потребителей.

Например, для небольшого населенного пункта можно ограничиться подстанцией с трансформаторами мощностью до 63 кВА. Но только в случае, если в них преобладает коммунально-бытовая нагрузка. В противном случае потребуется более мощная электроустановка.

Особенности и сроки эксплуатации

Выбор любой системы электроснабжения должен выполняться в соответствии с планируемыми нагрузками. И в этом случае многие предпочитают перестраховаться, чем выбрать установку впритык.

В действительности возможны ситуации, в которых даже самая экономичная подстанция будет загружаться только частично. Это связано со спецификой изготовления оборудования. Так как трансформаторные электроустановки производятся с учетом неблагоприятных условий эксплуатации.

Например, большинство подстанций рассчитаны на работу при температуре от +40 до -40°C, но такие показатели являются довольно редкими для средней полосы. Да и аварии случаются в электросетях не столь часто. Поэтому срок службы даже самой маломощной трансформаторной подстанции составляет 25 лет, как заявляет производитель, даже если ей иногда придется работать в критических условиях.

Но чтобы оборудование использовалось эффективно его монтаж должны производитель специалисты. При этом на территории, где оно устанавливается должна быть безопасная окружающая среда с отсутствием тряски и вибраций.

Все особенности комплектной трансформаторной подстанции

Трансформаторная подстанция нередко отличается необходимостью сборки в случае поставки основных узлов конструкции в готовом к подключению виде. В остальном все главные задачи, реализуемые такой техникой, остаются неизменными и сводятся к обеспечению электроэнергией объектов разного целевого назначения и масштаба.

Для чего служит и где задействуется

Комплектная разнотипная трансформаторная распределительная подстанция ответственна за выполнение следующих функций: приемку, преобразование по требованию (повышение или понижение) с дальнейшим распределением энергии по системе энергоснабжения объектов. Это может быть промышленное предприятие, отдельно взятый цех, населенный пункт сельского, поселкового или городского типа или микрорайон.

Смотрим видео, что представляет из себя данное оборудование:

В зависимости от исполнения комплексная трансформаторная распределительная подстанция может повышать или понижать напряжение питания. В каждом из случаев будет разниться основная задача, например, первый вариант (повышающее оборудование) преобразует низкое по значению напряжение в более высокое. При этом энергия подается на ЛЭП. А вот установки понижающего типа позволяют организовать энергоснабжение объектов.

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.

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

Существующие разновидности

Классифицируется подобное оборудование по типу исполнения. Выделяют несколько групп изделий:

  • Комплектные трансформаторные распределительные подстанции Сэндвич;
  • С металлическим корпусом;
  • КТП в бетонном корпусе.

Второй из названных вариантов является наиболее распространенным. А вот техника в исполнении «сэндвич» является утепленной благодаря обшивке из специальных панелей (как можно догадаться из названия).

Смотрим видео, виды и типы подстанций:

По типу РУВН оборудование данного рода разделяется на две группы:

Оба исполнения представляет КТП киоскового типа. Этот вариант относится к передвижной технике, чему способствует компактное исполнение, так как все элементы максимально закрыты металлическим корпусом, что дополнительно повышает уровень защиты от воздействия окружающей среды. Помимо этого существует также 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.

По назначению техника такого рода подразделяется на следующие исполнения:

  • Столбовые/мачтовые – это КТП, предназначенные для установки на некотором возвышении;
  • Киоскового типа.

Передвижные комплектные трансформаторные подстанции обладают рядом преимуществ сравнительно с прочими вариантами. В первую очередь это хорошо защищенный корпус, а дополнительно к тому удобство транспортировки.

Читайте также:  Что делать, если искрит розетка

Технические характеристики и климатические условия

Определяющими параметрами для техники данного вида являются:

  1. Мощность используемого в конструкции трансформатора. Эта величина может варьироваться в пределах от 25 до 2500 кВА.
  2. Разновидность силового трансформатора.
  3. Номинальное значение ВН и НН (со стороны высокого и низкого напряжения).

КПТ наружной установки должны соответствовать определенному климатическому исполнению, которое регламентируется ГОСТ 15150 в соответствии с условиями эксплуатации такой техники. Основные параметры:

  • Высота над уровнем моря не должна превышать 1 000 м, что является скорее рекомендацией, нежели правилом, так как бывали случаи монтажа оборудования данного рода и на высоте до 3 500 м над уровнем моря;
  • Если комплектные трансформаторные подстанции наружной установки предполагается эксплуатировать в условиях температур от -40 о до +40 о , то в этом случае подходит исполнение У1, для работы в климате со средней температурой от -60 о до +40 о используется изделие УХЛ1;
  • Рекомендуемый уровень влажности воздуха – 80%, но это при условии, что средняя температура воздуха составляет 20 о ;
  • Допускается установка такой техники на местности, где скорость ветра не выше 36 м/с, но только если отсутствует обледенение, в противном случае рекомендуемый предел – 15 м/с.

При этом оговаривается, что воздушная среда не должна содержать токопроводящей пыли, агрессивных веществ, будь то газы или разного рода испарения. Также необходимо убедиться в том, что на участке установки отсутствует риск образования химических отложений на оборудовании. Дополнительно к этому передвижные комплектные трансформаторные подстанции и прочие типы данного оборудования устанавливаются на территории и объекте, который не является взрывоопасным.

Рекомендации по выполнению монтажных работ

В качестве основных операций, которые предполагает установка техники такого рода, выступают:

  • Доставка блоков (в случае если планируется использовать вариант блочного типа);
  • Расположение отдельно собранных узлов на основании;
  • После проверки точности установки выполняется крепление болтами;
  • Сварочные работы (ранее установленные узлы привариваются к основанию);
  • Блочно-модульные комплектные трансформаторные подстанции предполагают соединение отдельных блоков между собой;
  • Последним этапом является подключение кабелей, а также проверка и настройка аппаратуры.

Все строительные вопросы, включая и прокладку кабельного трубопровода, в обязательном порядке следует закончить до момента начала установки оборудования. Если планируется монтаж техники данного вида наружного исполнения, то в качестве основания могут выступать железобетонные стойки и площадка, соединенная с ними.

Смотрим видео, проверочные работы после монтажа:

Нет необходимости в ограждении такого оборудования, за исключением ситуаций, когда КТП располагается на участке большого скопления людей. Если будет устанавливаться блочная (довольно объемная) подстанция трансформаторная распределительная комплектная, то ее монтаж начинается с подготовки прочного основания из железобетона.

При этом силовые трансформаторы перевозятся отдельно и монтируются, соответственно, позже. Это связано с крупными габаритами оборудования.

Таким образом, КТП может быть представлена большим количеством исполнений, рассчитанных на разные климатические условия, различный уровень нагрузки, а также самые разнообразные нужды потребителей. Все это является определяющим при выборе подобной техники.

Можно подобрать исполнение наружной или внутренней установки, на основании в виде опор или фундамента, с возможностью подключения к одной или двум соседним КТП. Если параметры выбранной установки соответствуют условиям ее будущей эксплуатации, то вполне можно рассчитывать на высокий уровень эффективности работы оборудования.

Комплектная трансформаторная подстанция

Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) предназначается для снижения напряжения при подаче тока высоковольтной ЛЭП в потребительскую (бытовую) сеть.

Комплектная трансформаторная подстанция позволяет принимать электрическую энергию трёхфазного тока с переменной частотой в 50 Гц, а также напряжением в 6 либо 10 кВ. Затем оно преобразуется в 380 Вольт. КТП самой различной мощности чаще всего устанавливают в небольших населённых пунктах, промышленных предприятиях и там, где присутствует умеренный климат с температурой от «–40» до «+40» ºС. Предназначаются они для питания электроэнергией самых различных объектов. Мощность такого трансформатора может составлять 2500 кВт.

Конструкция комплектной трансформаторной подстанции

В большинстве случаев комплектная трансформаторная подстанция состоит из следующих компонентов:

  • распределительное устройство низкого напряжения;
  • силового трансформатора;
  • устройство ввода напряжения (высокого);
  • соединительные механизмы;
  • устройства управления и защиты;
  • прочее вспомогательное оборудование.

Также, имеются такие КТП, в конструкцию которых входят различные воздушные и кабельные высоковольтные линии ввода либо вывода. На всех отходящих линиях устанавливаются автоматические выключатели или рубильники с предохранителями.

Одной из основной частью трансформаторной подстанции комплексного типа являются устройства защиты. Они защищают от возможных перегрузок в сети и «КЗ». А наличие разрядников и ограничителей перенапряжения предотвращают выход КТП из строя из-за перепада напряжения. Также, данные аппараты могут включать в свой состав и блоки автоматического освещения. Система вентиляции КТП является естественной.

Корпус такой подстанции изготавливается из металла и имеет сборочную сварочную конструкцию. Внутреннее наполнение комплектной трансформаторной подстанции напрямую зависит от того, где и для чего её будут использовать.

Виды комплектных трансформаторных подстанций

  • Однотрансформаторные мачтовые подстанции (КТПМ) либо подстанции столбового типа (КТПС). Устанавливаются они на улицы, в областях с умеренным климатом. Их мощность может быть в пределах от 25 до 250 кВт. Такие агрегаты предназначаются для обслуживания частных или компактных промышленных объектов. Подсоединяются КТПМ к воздушно-силовой ЛЭП. В данные трансформаторы обязательно входят предохранители и разрядники. А все отходящие линии обладают дистанционными распределителями и автоматическими выключателями.
  • Промышленные комплектные трансформаторные подстанции, располагаемые внутри цеха. Их мощность может быть от 630 до 2500 кВт. Трансформатор тут может быть сухого либо масляного типа.
  • Киосковые комплектные трансформаторные подстанции. Предназначаются для энергосбережения сельскохозяйственных потребителей, небольших промышленных объектов, населённых пунктов. Данная подстанция может быть одно- или двухтрансформаторной наружной установки. КТПК принимает электрическую энергию трёхфазного переменного тока, частота которого составляет 50 Гц, а напряжение 6 либо 10 кВ.
  • Комплектная трансформаторная подстанция городской сети. Она может быть выполнена в виде проходного или тупикового типа. Напряжение в ней не превышает отметки в 10 кВ, а мощность – 1000 кВт. Предназначается такая трансформаторная подстанция для приёма, преобразования, а также распределения электроэнергии трёхфазного тока переменной частоты. Используется она в одно- либо двулучевой схеме городского электроснабжения, сельскохозяйственных, а также промышленных объектов.

Данный вид комплектной трансформаторной подстанции состоит конструктивно из «металлического домика». Внутри него встроен силовой трансформатор, камеры высокого и низкого напряжения, панель уличного освещения, шкаф учёта. В высоковольтных панелях могут присутствовать выключатели нагрузки, в которых имеется пружинный привод, а также разъединители и вакуумные коммутаторы с микропроцессорными и электронными устройствами релейной защиты.

Преимущества комплектной трансформаторной подстанции

Комплектная трансформаторная подстанция обладает следующими отличительными особенностями:

  • Эффективное решение проблемы с конденсацией влаги благодаря использованию системы естественной вентиляции через специально предназначенные окна с пластмассовыми регулируемыми жалюзи.
  • Двери отсеков КТП выполнены в «антивандальном» исполнении.
  • Для защиты от дождя над входом возможно изготовление съёмного козырька.
  • Для того чтобы во время проведения работ двери самопроизвольно не закрывались от ветра, в них присутствуют специальные фиксаторы.
  • Применение специальных устройств защиты от перенапряжения.
  • Наличие электрических и механических блокираторов.
  • Возможность интегрировать КТПК в систему АСУ ТП.

Технологии строительства трансформаторных подстанций на выставке

На выставке «Электро», проходящей в ЦВК «Экспоцентр», можно увидеть самые последние современные решения исполнения комплексных трансформаторных подстанций.

На данном мероприятии представлены и передовые инновационные технологии в данной отрасли.

Стоит отметить, что каждый участник такой выставки является мощной производственной площадкой, а также высококлассным конструкторским центром.

Больше о конструкциях, видах и преимуществах комплектных трансформаторных подстанций можно узнать на ежегодной выставке «Электро».

Трансформаторные подстанции КТП и КТПТ для электроснабжения

КТП — трансформаторная подстанция, повышающая или понижающая напряжение в сети переменного тока. Кроме того, одной из основных задач этого оборудования считается распределение электроэнергии по системам электроснабжения потребителей. Устройство позволяет избежать скачков напряжения, которые зачастую происходят во время передачи электрического тока.

Конструктивные особенности

Электроснабжение КТП осуществляется по линиям электропередач напряжением от 6 до 10 кВ. Это значение понижается оборудованием электроустановки до потребительского значения 0,4 кВ.

В конструкцию КТП входят:

  1. РУВН — устройство распределения высшего напряжения.
  2. РУНН — устройство распределения низшего напряжения.
  3. Один или две силовые трансформаторы.
  4. Дополнительные и второстепенные устройства.

РУВН обеспечивает прием высокого напряжения и дальнейшее его распределение. В устройство входят предохранители, которые обеспечивают защиту работы трансформаторов и оборудования. Автоматические выключатели служат для отключения нагрузки при аварийной ситуации. В РУВН входит комплект низковольтных устройств, которые принимают и распределяют переменный ток напряжением 0,4 кВ. В состав РУНН входят:

  1. Защитные автоматические выключатели ввода и распределения.
  2. Силовые рубильники, которые отключают оборудование, находящееся под напряжением.
  3. Трансформаторы тока, которые относятся к дополнительному оборудованию и предназначены для использования измерительных приборов.
  4. Система обогрева помещения подстанции и счетчиков электроэнергии.
  5. Устройство защиты и подключения резерва.

На подстанции КТП могут применяться масляные и сухие силовые трансформаторы. Если электроустановки масляные, то используется более сложная изоляция, а в полу находятся отсеки для аварийного сброса масла. При использовании сухого преобразователя применяется упрощенная изоляция.

К дополнительному оборудованию относятся:

  • опорные, штыревые и проходные изоляторы;
  • ограничители напряжения.

Эти устройства используются для подключения КТП при помощи воздушной линии от ближайшей ЛЭП. Оборудование для приема крепится болтовым соединением на крыше преобразователя непосредственно над отсеком РУВН и РУНН.

Чтобы обезопасить специалистов, которые обслуживают оборудование, предусмотрен контур заземления. Выполнен он из металлической полосы, закопанной по периметру КТП на 40—50 см вглубь. К ней подсоединяется все оборудование для защиты его от блуждающих токов.

Классификация электроустановок

Оборудование классифицируется по конструктивным элементам, месту расположения, принципиальным схемам и используемым устройствам. По месту расположения электроустановки могут быть закрытыми (ЗКТП) и открытыми (ОКТП). Открытое оборудование устанавливается непосредственно на площадках, а закрытые — внутри помещений и цехов.

По виду сборки КТП бывают:

  • блочные электроустановки в корпусе из бетона;
  • в корпусе, изготовленном из сэндвич-панелей;
  • в металлическом корпусе.

По способу обслуживания КТП могут быть с коридором или без него. Электроустройства низшего напряжения разделяются на тупиковые (КТПТ) и проходные (КТПП). Эти оба вида относятся к подстанциям киоскового типа, то есть они считаются передвижным оборудованием.

Мобильная компактная сборка защищена от посторонних воздействий оболочкой из металла. Частотная подстанция (КЧТП) монтируется на ровной утрамбованной площадке, бетонных плитах или залитом фундаменте.

Схема оборудования

Схема подстанции разрабатывается с учетом системы обеспечения электроэнергией конкретного объекта. Производитель старается выполнить ее как можно проще, чтобы количество коммутационных приборов было минимальным. Для этого используются автоматические устройства.

Читайте также:  Устройство и подключение ретро розетки

При разработке схемы приоритетными считаются:

  • применение шин одинаковой конструкции;
  • использование блочных схем;
  • монтаж систем автоматики и телемеханики.

Если в подстанции используются два силовых трансформатора, то планируется раздельная их работа. Это позволяет снизить токи короткого замыкания.

Иногда трансформаторные подстанции используются в параллельной работе, так как в некоторых случаях это вполне целесообразно. Если при параллельной работе понижающих трансформаторов в одной цепи происходит аварийная ситуация, то автоматически отключаются оба оборудования.

Принципы выбора

В электрических системах используются подстанции с одним или двумя силовыми трансформаторами. КТП с тремя силовыми установками используются очень редко, только в вынужденных ситуациях, так как это вызывает лишние затраты.

Обычно такую схему применяют при раздельном питании силового и осветительного оборудования или для обеспечения электроэнергией объектов при резких переменах нагрузок. На крупных подстанциях специалисты стараются применять только два трансформатора для обеспечения потребителей более надежным электрообеспечением.

Когда на производстве используется несколько мест для электроснабжения или осуществляется обеспечение электроэнергией по схеме более сложного ввода, то допускается применение одного силового трансформатора. При электрическом снабжении по магистральным линиям подстанции рекомендуется подключать к разным цепям, при условии, что есть наличие резерва.

Подстанции с одним и двумя трансформаторами

Электроустановки с одним силовым трансформатором считаются более выгодными, так как при небольших нагрузках за счет перемычек можно часть устройств отключать. При этом создаются более экономические условия эксплуатации, то есть потери мощности в электроустановках незначительны. Однотрансформаторные подстанции могут быть более выгодными и в плане приближения линий передач напряжением 6—10 кВ к потребителям.

Поэтому пользователи зачастую применяют две однотрансформаторные подстанции вместо одной двухтрансформаторной. КТП с двумя трансформаторами чаще используются при большом количестве электропотребителей 1 и 2 категорий. При планировании системы электроснабжения мощность трансформаторов подбирается так, чтобы при выходе из строя одного устройства другое приняло нагрузку на себя.

Обеспечение электричеством населенного пункта, микрорайона города или предприятия может осуществляться от одной или нескольких подстанций. Выбор осуществляется после проведения технического и экономического сравнения нескольких возможностей обеспечения электричеством. Предпочтение получает вариант, который дает минимум затрат на устройство всей системы электроснабжения.

При этом сравниваемые альтернативы должны обеспечивать необходимый уровень надежности снабжения электроэнергией. В этом случае большое значение имеет точный расчет мощности каждого трансформатора. На промышленных предприятиях предпочтение специалисты отдают мощности одного электроустройства равной 630, 1000 или 1600 кВА, а в микрорайонах городов — 400, 630 кВА.

Проектировщики стараются учитывать применение однотипных КТП, так как это более удобный в монтаже и обслуживании вариант. При выборе мощности электроустановки в расчет принимается нагрузка потребителя, продолжительность максимального значения нагрузки, скорость ее возрастания, расценка на электроэнергию. В этом случае важное значение имеет точный расчет нагрузочной способности каждого трансформатора подстанции.

На практике нагрузка силового электроустройства длительный период не превышает номинальное значение, что продлевает его срок эксплуатации. Кроме того, при расчете силовых электроустановок учитывается температура окружающей среды +40 °C, а на практике она в среднем не поднимается выше +30 °C. Средний срок эксплуатации комплектной трансформаторной подстанции составляет 20—25 лет.


Монтаж комплектных трансформаторных подстанций

Главной задачей поставщиков электроэнергии является выдержка необходимого напряжения в электросети с минимальными потерями. Зачастую лучшим решением этой задачи является использование комплектных трансформаторных подстанций.

Её основное преимущество – доставка от производителя в готовом для монтажа комплектном виде. Подстанции такого вида надежнее и долговечнее в эксплуатации, а монтаж их осуществить можно в очень короткие сроки.

Предназначение, устройство и типы КТП.

Комплектные трансформаторные подстанции принимают электричество с последующим его распределением. Диапазон принятия напряжения трехфазного тока от 6 до 10 киловатт. Для нормального функционирования объекта нужно монтировать заземление. Область применения данного оборудования достаточно широкая – от небольших предприятий сельского хозяйства и промышленности до малых населенных пунктов.

Конструкция трансформаторной подстанции

Конструкция КТП сравнительно простая. Корпус комплектной трансформаторной подстанции являет собой сборно-сварную конструкцию, изготовленную из специальной стали. Этот каркас несущий и должен выдерживать самые сильные механические воздействия во время испытаний для сертификации. Однако необходимо понимать, что такая трансформаторная подстанция не предназначена для функционирования в условиях постоянной тряски и вибрации.

Конструкция трансформаторной подстанции допускает транспортировку в комплекте с понижающим трансформатором и возможность заменить силовые трансформаторы в случае необходимости.

Типы трансформаторных подстанций

КТП могут быть следующих типов:

  • Столбовые – популярны из-за своей дешевизны и монтируются на опоры электросети. Их недостатком является слабая защищенность от внешних факторов воздействия.
  • Мачтовая – самая компактная по размеру, монтируется на отдельно стоящую мачту.
  • Подстанции типа «киоск» – для наружной установки.
  • Внешней установки – основная сфера применения – газовая промышленность.
  • Внутреннего монтажа. Эти КТП подразделяются на:
    • Пристроенные – примыкающие к основному зданию.
    • Встроенные подстанции – являются частью электрического контура здания.
    • Внутрицеховые – расположены в помещении.

Порядок монтажа конструкции.

Установка КТП подразделяется на два этапа: работы по подготовке и непосредственно монтирование. В зависимости от типа устройства, местонахождения и метода подключения есть определенные особенности монтажа подстанции:

  • Тупиковые подстанции питаются от одной или двух параллельных линий по радиальной схеме подключения;
  • Ответвительные устройства запитаны от проходящих линий (не больше двух);
  • Проходные соединены с сетью одной-двумя заходящими линиями;
  • Узловые запитаны на несколько линий, от нескольких источников электричества.

Проектирование монтажа подстанции начинается с определения требуемых параметров строительства. После определения технических параметров, заказчику предлагаются комплектные трансформаторные подстанции в Воронеже.

После определения типа трансформаторной подстанции, в зависимости от величины прогнозной мощности подбирается преобразователь напряжения . Также производится расчет токов термо- и механической стойкости со стороны входа от сети и расчеты защиты реле-преобразователя напряжения от повреждений. В проекте учитывается защита от коротких замыканий извне и перенапряжения.

В проект также входит расчет автоматических выключателей по линиям отхода в зависимости от нагрузки, непосредственно конструкция КТП, просчет устройства земли и защиты от удара молнии, подбор приборов контроля с учетом заданных параметров.

После утверждения проекта проводятся строительные работы, главная задача которых – сооружение фундамента как основы для установки оборудования.

  • подготовка площадки. В случае необходимости рытье котлована и строительство фундамента;
  • для прокладки кабелей копаются траншеи различного предназначения;
  • делается заземление будущего оборудования;
  • обеспечивается освещение и вентиляция;
  • в случае необходимости проводятся внутренние отделочные работы помещения.

Монтаж оборудования

На этом этапе осуществляется монтаж предусмотренных проектом электротехнических приборов, сборка электросхем автоматизации и защиты. Работы строго регламентируются проектом, обязательно содержащим подробный их перечень:

  • Создание контура заземления;
  • Прокладка кабелей силовых токов и контрольного предназначения;
  • Сборка самой подстанции и предусмотренного проектного оборудования: установка и крепление различных элементов; подключение автоматов, защитных устройств и систем ввода, управления;
  • Контроль качества сборки и монтажа;
  • Определение состояния приборов контроля и измерений, изоляции, заземления, проведение контрольных замеров иих сверка с нормативными значениями;
  • Промышленный пуск с последующей наладкой всех процессов.

Финальным этапом строительства есть сдача объекта заказчику. На этом этапе заказчику должен внимательно проверить функционирование всего оборудования, отметить все замечания и отклонения от проекта, а также требований нормативов, чтобы их устранить.

Особенности установки подстанции мачтового типа.

В комплектацию станции такого типа входит трансформаторная будка с силовыми выходами, разрядники высокого напряжения, разъединитель, шкафы распределения и предохранители.

  1. Доставка на место и сборка оборудования;
  2. Рытье котлована и последующая вставка опор в него;
  3. Установка конструкции на опорах.

Особое внимание следует уделить взаимному подключению устройств, затем осуществляется настройка приборов. Непосредственная установка мачтовой подстанции КТП, связующей линию высокого напряжения и силовые приборы различаются только способом монтажа опорных столбов. В зависимости от технических параметров проекта, для установки подстанции могут использоваться: столбы одиночного типа, двойные П-образные или стойки с упорами. Установка столбов и сборка основного электрооборудования может выполнятся только с использованием автомобильного крана.

Особенности монтажа комплектной подстанции наружной установки

Местонахождение объекта планируется с наличием уклона, что должен отводить дождевую воду, а в случае аварийного слива из трансформатора отводить масло на достаточное расстояние. Возможные маслотоки планируются не ближе 10 м. от ближайших строений.

Фундаменты для однотрансформаторных устройств делаются на четырех железобетонных стойках, для двухтрансформаторных используется уже восемь стоек. Стойки помещаются в котлован глубиной 2 метра, чтобы торцы были на одном уровне.

Пустоты засыпаются смесью гравия и песка, а затем тщательно трамбуют, блок объекта крепят к стойкам сваркой. Каждый блок монтируется отдельно, для этого снимаются заглушки, которые закрывают выступающие концы шин.

Силовой преобразователь напряжения монтируется в каркас через дверной проем и закрепляется на его основании. Затем подключаются распределительные устройства высокого и низкого напряжения. По всей длине объекта проводится заземляющее устройство, к нему присоединяются с двух сторон оборудование и каркас. Входы и выводы из устройства соединяются с входящими и отходящими кабелями или воздушными ЛЭП.

Установка внутренней КТП.

Особенностью такого строительства в том, что он осуществляется в замкнутых помещениях, поэтому собираются конструкции в местах, где работы по отделке завершены полностью. Разные блоки подстанций зачастую размещаются в разных помещениях.

Перед началом монтажа проверяют уровни оснований под разные камеры. Основания должны быть выставлены соответственно уровню и отличаться не более чем на один миллиметр на один метр длины. Опорные швеллеры должны находиться на одном уровне.

Отдельные помещения необходимы для устройств распределения, а преобразователи напряжения устанавливаются в разных комнатах. Монтаж проводится на фундаменте, а затем готовая конструкция закатывается с помощью лебедки или полиспастом.

Монтируются входы и выходы входящей, а также отходящей линии. Затем с помощью кабеля или воздушной линией подается высокое напряжение.

Монтаж заземления для КТП.

Корректно выполненное заземление позволит предотвратить аварийные для электротехнических устройств замыкания, ивключить аварийный режим в нужный момент. Роль заземляющего зачастую могут выполнять естественные предметы, как то труба или металлическая конструкция. Необходимые параметры заземлениярассчитываются в зависимости отгрунтового сопротивления электричеству, а также состава грунта. Возможно, и часто используется, искусственное заземление. Его функцию могут выполнятьстальные полоски или стержни, вкрученные в землю.

Выводы

Использование комплекторных трансформаторных подстанций в значительной мере упрощает монтаж электромеханического оборудования, удешевляет его. При этом, вариативность использования данных устройств в зависимости от типа и требуемых параметров, позволяет решить большинство задач качественного обеспечения потребителей электрической энергией.

Ссылка на основную публикацию