Устройство трансформаторной подстанции

На сегодняшний день трудно представить себе жизнь без электрических сетей. Они опутывают все населенные пункты – от мегаполиса до маленьких поселков. Благодаря электроэнергии, которая поступает через сети в наши дома и на предприятия, происходит работа разнообразной техники – освещения, систем климат-контроля и пр.

Но по причине частых скачков напряжения современные электроприборы быстро выходят из строя, что не очень хорошо может сказаться на вашем бюджете. Для решения проблемы используется спецтехника, которая входит в устройство трансформаторной подстанции.

Что такое КТП?

Комплектная трансформаторная подстанция – это многофункциональная установка, состоящая из распределительных приборов, трансформатора, комплектных узлов и другой вспомогательной техники, выполняющая функции снижения напряжения при приеме и передаче электрического тока из высоковольтных линий 6 (10) кВ в бытовые сети 0,4 кВ (380 В).

Также КТП осуществляет учет электроэнергии и защищает сети от аварийных случаев – короткого замыкания и перегрузок.

Применение трансформаторных подстанций

Основное назначение трансформаторных подстанций – обеспечение беспрерывной и бесперебойной подачи электричества на следующие объекты:

• предприятия добывающей и перерабатывающей промышленности;
• объекты жилищного и коммунального спектра;
• сельскохозяйственные и фермерские объекты;
• коттеджные и дачные поселки;
• строительные площадки;
• железнодорожные пути;
• торговые центры;
• метрополитен;
• шахты.

Подстанции, в зависимости от вида силового трансформатора, могут работать как на понижение, так и на повышение электрической энергии.

Классификация подстанций

Устройство и классификация трансформаторных подстанций зависят от нескольких параметров, определяющих способ их исполнения:

1. Конструктивное исполнение:

   Столбовая

   Мачтовая

   Киосковая

2. Тип электрической схемы со стороны высокого напряжения (ВН):

   Проходная

   Узловая

   Ответвительная

   Тупиковая

3. Способ монтажа:

   Передвижная (на полозьях)

   Стационарная

4. Количество используемых силовых трансформаторов:

   Однотрансформаторная

   Двухтрансформаторная

5. Тип шин в распределительных приборах со стороны низкого напряжения (РУНН):

   — с неизолированными шинами;
   — с изолированными шинами.

6. Тип ввода со стороны высокого напряжения (ВН):

   — кабельный;
   — воздушный.

7. Выполнение выводов (кабелями и шинами) в распределительном устройстве низкого напряжения (РУНН).
8. Тип вывода со стороны низкого напряжения (НН):

   — кабельный;
   — воздушный.

9. Способ исполнения нейтрали распределительного устройства со стороны низкого напряжения (НН):

   — с изолированной нейтралью;
   — с глухозаземленной нейтралью.

10. Мощность трансформатора (кВА).
11. Тип трансформатора:

    — с масляным трансформатором;
    — с сухим трансформатором;
    — с трансформатором, наполненным жидким негорючим диэлектриком.

12. Тип установки автовыключателей:

    — со стационарными выключателями;
    — с выдвижными выключателями.

13. Назначение шкафов распределительного устройства низкого напряжения (РУНН):

    — линейные;
    — вводные;
    — секционные.

14. Взаимное расположение узлов:

    — однорядное;
    — двухрядное.

Еще подстанции классифицируются в зависимости от выполняемой ими работой – повышающими и понижающими, и месту их монтажа – внутренние, наружные и смешанные.

Повышающие выполняют функцию повышения напряжения. Распределительное устройство такого типа подстанции имеет начальную обмотку с меньшим количеством витков, чем у конечной.

Понижающие же служат, соответственно, на понижение входного напряжения и имеют трансформаторы с большим количеством первичных витков обмотки, чем вторичных.

Также изготавливаются универсальные агрегаты. Они имеют вид бетонного либо металлического сооружения, включающее в себя рабочие модули, находящие внутри него. Такие установки наиболее широко распространены в использовании во всех областях деятельности человека.

Транспортировка оборудования выполняется в виде отдельных элементов, которые на месте монтажа собирают в единую конструкцию. Каждая ее часть полностью готова к установке.

Конструктивные особенности приборов

Чтобы правильно выбрать оборудование, нужно иметь четкое представление о том, как устроена трансформаторная подстанция и каковы ее функциональные возможности.

Стандартный перечь оборудования трансформаторной подстанции: 

• РУ (распределительное устройство;
• силовые трансформаторы;
• автоматизированное управление и защита;
• дополнительная техника.

Изготавливается вся аппаратура на заводах и поставляется на место предполагаемого монтирования в блочном либо полностью собранном виде.

Функцию защиты ТП выполняют разрядники, они контролируют снижение нагрузки и отключение устройств.

Силовой трансформатор

Трансформатор – главное преобразующее электрическую энергию устройство, которое состоит из следующих модулей:

• шихтованный магнитопровод;
• обмотка вводов стороны НН (низкого напряжения);
• обмотка вводов стороны ВН (высокого напряжения);
• основа, имеющая форму герметичного бака, который наполнен маслом;
• реле настройки обмоток и отводов;
• масляная система;
• дополнительные устройства.

Автоматические выключатели

Во время работы КТП нужно выводить из строя или подключать под напряжение в целях профилактического обслуживания либо при аварийных ситуациях и поломках.

Для этого применяются коммутационные устройства, которые производят:

• коммутирование только рабочих нагрузок;
• отключение аварийных токов максимально возможных величин;
• обеспечение разрыва видимого участка электросхемы благодаря переключению только обесточенного оборудования. 

Коммутационные приборы, также называемые автоматическими выключателями, работают в авторежиме и отключают аварийные ситуации. Они изготавливаются с разными уровнями коммутации напряжения в силу конструктивных особенностей.

По методу потребления накопленной электрической энергии, заложенного в работу приспособления, они делятся на пружинные, давления, грузовые и электромагнитные, по принципу гашения электродуги, которая возникает при выходе из строя, – электрогазовые, воздушные, вакуумные, автогазовые, масляные, автопневматические и электромагнитные.

Выключатели нагрузки

Для контроля исключительно рабочих порядков, имеющих только номинальные характеристики сети, создаются выключатели нагрузки. Их системная мощность и скорость дают возможность успешно переключаться в обычном положении схемы. Но на них нельзя рассчитывать для устранения коротких замыканий.

Если электрическая цепь разрывается, под нагрузкой образовывается электрическая дуга, которая истребляется механизмом выключателя. В схеме, отключенной от напряжения, для того чтобы обесточить необходимые участки, применяют более простые приспособления: отделители – за счет создания бестоковой паузы автоматически разделяют напряжение с защищаемого участка удаленным выключателем, и разъединители – ими оперируют вручную при обесточенной системе.

На КТП 330 и выше кВ регулирование разъединителями производится электрическими двигателями, что обусловлено механическими усилиями и большими размерами, которые трудно преодолеть вручную.

Требования к трансформаторным подстанциям

Требованиями для установок любой мощности считаются:

• использование блочных схем;
• применение шин одной системы;
• оснащение ТП телемеханикой и автоматическими системами.

В комплектных трансформаторных подстанциях с двумя трансформаторами их работа рассчитывается по отдельности, что дает возможность снизить токи КЗ. Помимо этого, у них простая коммутация и надежная релейная защита на вводах.