Типы КТП
ТП (трансформаторные подстанции) подразделяются относительно места нахождения на наружные и внутреннего расположения. Оснащение Т. П. внутренней установки располагается в капитальном здании. Традиционно этот вид подстанций применяется на объектах производства. Электрические подстанции в наружном исполнении находят большее больше применение в городских коммуникациях. Размеры их могут быть разнообразными. Под особо громоздкое оборудование заливают фундаменты.
Мощности и использование КТП весьма разнообразны. По этому показателю эти электроустановки разбиваются на последующие варианты:
- КТП с электропреобразователями от 25 до 400 кВт. Это оборудование устанавливается вне помещений.
- КТП для производственных компаний. Этот комплекс оснащается 160−250-киловаттными трансформаторами.
- Сборные КТП. Это специальные электроустановки, которые могут быть применимы для шахт, стройплощадок, в карьерах и пр. Они могут перемещаться, и для маневрирования могут оснащаться салазками.
По конструктивным элементам станции этого вида разделяются на мачтовые, наземные и интегрированные. Первые располагаются на вертикальных столбах. Подстанции наземной установки комплектуются в металлических, железобетонных корпусах либо в блоках из сэндвич-панелей.
Снижение затрат на строительство и эксплуатацию
Известно, что полная стоимость владения любого технического объекта (иначе, приведенные расходы) складывается из капитальных затрат и текущих эксплуатационных расходов.
Для снижения капитальных затрат на создание подстанций привлекается несколько основных приемов.
Первый из них — реализация по типовым проектам. Часто встречающиеся киосковые подстанции со сварным металлическим корпусом – хороший пример его практического использования, рисунок 4. Наибольший эффект дают в местностях с умеренным климатом.
Второй прием – поставка готового для установки оборудования на место монтажа непосредственно с предприятия-изготовителя.
Рис. 4. Киосковая подстанция
Экономия на эксплуатационных расходах достигается внедрением современной микропроцессорной и компьютерной техники, максимально полно берущей на себя решение рутинных задач автоматического управления. Такие объекты, отличающиеся заметно более высокими функциональными возможностями, называют цифровыми.
Измерительные трансформаторы
В этом классе работают два вида устройств, обеспечивающих в целях измерения параметров сети преобразования:
Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики периодически подвергают поверке на правильность измерения как величин, так и углов отклонения векторов тока и напряжения.
Трансформаторы тока
Главная особенность их устройства заключается в том, что они постоянно эксплуатируются в режиме короткого замыкания. У них вторичная обмотка полностью закорочена на маленькое сопротивление, а остальная конструкция приспособлена для такой работы.
Чтобы исключить аварийный режим входная мощность ограничивается специальным устройством первичной обмотки: в ней создается всего один виток, который не может создать при протекании по нему тока большого падения напряжения на обмотке и, соответственно, передать в магнитопровод высокую мощность.
Этот виток врезается непосредственно в силовую цепь, обеспечивая его последовательное подключение. У отдельных конструкций просто создается сквозное отверстие в сердечнике, через которое пропускают провод с первичным током.
Нагрузку вторичных цепей трансформатора тока, находящегося под напряжением, нельзя разрывать. Все провода и соединительные клеммы по этой причине изготавливаются с повышенной механической прочностью. В противном случае на разорванных концах сразу возникает высоковольтное напряжение, способное повредить вторичные цепи.
Благодаря работе трансформаторов тока создается возможность обеспечения постоянного контроля и анализа нагрузок, протекающих в электрической системе. Особенно это актуально на высоковольтном оборудовании.
Измерительные трансформаторы тока 110 кВ
Номинальные значения вторичных токов измерительных трансформаторов энергетики принимают в 5 ампер для оборудования до 110 кВ включительно и 1 А — выше.
Широкое применение трансформаторы тока нашли в измерительных приборах. За счет использования конструкции раздвижного магнитопровода удается быстро выполнять различные замеры без разрыва электрической цепи, что необходимо делать при использовании обычных амперметров.
Токовые клещи с раздвижным магнитопроводом трансформатора тока позволяют обхватить любой проводник с напряжением и замерить величину и угол вектора тока.
Трансформаторы напряжения
Отличительная особенность этих конструкций заключается в том, что они работают в режиме, близком к состоянию холостого хода, когда величина их выходной нагрузки невысокая. Они подключается к той системе напряжений, величина которой будет измеряться.
Измерительный трансформатор напряжения 110 кВ
Измерительные трансформаторы напряжения обеспечивают гальваническую развязку оборудования первичных и вторичных цепей, работают в каждой фазе высоковольтного оборудования.
Из них создают целые комплексы систем измерения, позволяющие фильтровать и выделять различные составляющие векторов напряжения, учет которых необходим для точной работы защит, блокировок, систем сигнализации.
За счет работы трансформаторов тока и напряжения снимают вектора вторичных величин, пропорциональные первичным в реальном масштабе времени. Это позволяет не только создавать цепи измерения и защит по току и напряжению, но и за счет математических преобразований векторов анализировать состояние мощностей и сопротивлений в действующей электрической системе.
Особенности размещения объектов
В силу Правил установления охранных зон объектов электросетевого хозяйства и особых условий использования земельных участков, расположенных в границах таких зон, утвержденных постановлением Правительства РФ от 24 февраля 2009 г. № 160, под таковыми понимается площадка грунта и часть воздушного окружающего пространства, разделенная плоскостями по вертикали, стоящими с каждой из сторон на промежутке в 10 м с учетом правил к границам и мощности.
Простыми словами, возможно сокращение до 5 м, но указанный пункт предусматривает соблюдение охраняемой зоны исходя из ее максимального показателя. Применительно к модели 10/0,4 кВ будет разрешена установка с учетом выполнения воздушной линии изолированными проводниками.
Таким образом, выполнения такого условия будет вполне достаточно для получения свободы действий при расположении объектов на участке.
При желании требование о сокращении области вокруг энергетического сооружения со ссылкой на приведенные положения можно направить в компетентную организацию. Однако построить жилой дом на расстоянии ближе, чем 10 м, в силу рассмотренных выше нормативов ПУЭ, не представляется возможным.
Что касается такой коммуникации, как водопровод, то здесь следует учитывать, что вокруг КТП должен быть контур выравнивания потенциалов на расстоянии 1 м от внешней границы и рабочий контур заземления.
С учетом того, что при обустройстве траншеи под водоснабжающую артерию необходимо будет использование техники, то на основе угла обрушения обводненной почвы размещать таковой необходимо на расстоянии не менее 4–5 м и на глубине ниже уровня промерзания.
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.
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.
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.
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.
Полезная информация и дополнительные функции подстанции
Трансформаторные подстанции имеют несколько особенностей функционала, что позволяет выделить их в отдельный класс установок. В частности:
- номинальные показатели напряжения установки в целом соответствуют напряжению самого крупного трансформатора;
- сфера использования тс — это сохранение напряжения;
- в составе сооружения должны присутствовать силовые трансформаторы и распределительные устройства.
Понятно, что основным функционалом является преобразование энергии к необходимым характеристикам, а затем безопасная ее передача потребителям. Но есть и другие функции, которые сразу незаметны.
Передача и распределение электричества
Мощность, поступающая на входы трансформатора, высокая. Естественно, такая не подается на приборы, ведь это приведет к их поломке. Показатели понижаются при помощи методики разветвления.
Переключение и выделение для обслуживания схем
Переключение — основная опция в оборудовании. Благодаря ей прибор может сам закрывать фидер, что обеспечивает безопасность. Неавтоматическое переключение тумблера напряжения опасно для специалиста, поэтому практически все подстанции оснащаются специальными автоматическими переключателями.
Отключение нагрузки
Нагрузка отключается в том случае, если напряжение получается большое и вырастает спрос потребителей. При сбросе нагрузки подача электричества оптимизируется и выравнивается до оптимальных показателей.
Коррекция коэффициента мощности цепи
Устанавливается дополнительное оборудование, при помощи которого контролируется мощность цепи. Если параметры не соответствуют заявленным, то происходит автоматическая корректировка.
Комплектные трансформаторные подстанции
Трансформаторные пункты часто выполняют сегодня из комплектных трансформаторных подстанций. Число трансформаторов может здесь варьироваться. Когда питаются потребители 3 категории, то, как правило, устанавливается один трансформатор. Когда в районе сконцентрирована значительная мощность нагрузки на 380 / 220 вольт, или когда питаются потребители 2 и 1 категорий, то трансформаторов ставится два.
Способы присоединения трансформаторных подстанций к питающим линиям различны, и подразделяются подстанции по этому признаку на:
- Тупиковые трансформаторные подстанции;
- Проходные трансформаторные подстанции;
- Ответвительные трансформаторные подстанции.
На тупиковую подстанцию питание подается отдельной линией. Для питания тупиковых подстанций используются радиальные схемы питания, либо такая подстанция является последней в магистральной схеме с питанием односторонним. Для проходных подстанций характерно включение в рассечку (в проход) магистральной линии питания, когда имеют место как вход, так и выход линии. Ответвительные подстанции подключаются через ответвления от питающих линий.
Будет интересно Трансформаторы для светодиодных лент, мнение специалистов
Трансформаторные подстанции бывают сборными или комплектными. Комплектные трансформаторные подстанции, сокращенно КТП, состоят полностью из комплектных узлов. Их изготавливают на заводах, затем доставляют этими узлами на место установки, то есть демонтаж оборудования здесь не требуется. На месте уже блоки, узлы и присоединения монтируют, подключают к питающим сетям.
КТП широко применяются на производственных предприятиях, где их устанавливают внутри или снаружи (КТПН). Сборные подстанции изготавливают на заводах отдельными элементами, затем на месте элементы собирают и монтируют. Любая трансформаторная подстанция включает в себя три главных блока:
- Распределительное устройство низшего напряжения;
- Трансформатор;
- Распределительное устройство высшего напряжения.
Зачастую для приема электроэнергии служат распределительные устройства высокого напряжения (РУВН), которые подают ее к трансформаторам. В некоторых случаях РУВН выполняют функции как приема, так и распределения электрической энергии. Распределительные же устройства низкого напряжения (РУНН) всегда и везде осуществляют только прием и распределение электроэнергии.
Трансформаторная подстанция.
Являясь одним из главных составляющих звеньев в системе электрификации любого крупного производственного предприятия, трансформаторная подстанция требует особо тщательного подхода к формированию наиболее рациональным способом схемы распределения электроэнергии. Место установки подстанции подбирается так, чтобы распределительная и трансформаторная подстанции всех необходимых параметров были бы расположены как можно ближе к центру обеспечиваемых ими групп нагрузок. Если от этой стратегии отступить, то возрастут потери, увеличится расход кабелей, проводов и т. д.
Подстанции классифицируются по месту их базирования на территории того или иного объекта на четыре типа:
- Отдельно стоящие подстанции, располагающиеся на каком-то расстоянии от зданий;
- Пристроенные подстанции, примыкающие непосредственно к стенам снаружи здания;
- Встроенные подстанции, располагающиеся в специализированных отдельных помещениях внутри строения или примыкающие изнутри сооружения к его стенам;
- Внутрицеховые подстанции, находящиеся внутри цехов, то есть электрооборудование размещается непосредственно в рабочем помещении, либо в закрытом помещении с выкаткой оборудования подстанции в цеха.
Промышленные сети с напряжением от 6 кВ до 10 кВ, с целью их сближения с электроприемниками, рекомендуется оснащать внутренними, интегрированными в здания или пристроенными к ним подстанциями. Для очень крупных многопролетных цехов значительной ширины наиболее подходящими являются внутрицеховые трансформаторные подстанции, к примеру для производств, связанных с деревообработкой, с металлообработкой, и для иных производств, для установки в котельных, в насосных, в компрессорных станциях.
Трансформаторная подстанция закрытого типа.
Монтаж таких подстанций осуществляют чаще всего возле колонн или возле закрытых помещений внутри цеха, за пределами зоны работы кранов. Эти подстанции подходят только для зданий второй и первой степени по огнестойкости, с производствами категорий Д и Г в соответствии с противопожарными нормами.
Типы и области их применения
Расстояние от трансформаторной подстанции до зданий и сооружений определяется несколькими параметрами. Трансформаторная будка или ТП представляет собой защитный каркас, ограждающий основной конструктивный элемент. В состав последнего могут входить различные накопительные, распределяющие и преобразующие устройства.
Область применения
В электрических системах по мощности и напряжению ТП подразделяются на следующие виды:
- районные (центральные) – принцип работы таких конструкций основан на перераспределении поступающей энергии от высоковольтных линий электропередачи на главные понижающие пункты;
- главные понижающие – действие таких установок направлено на снижение напряжения поступающей энергии до значений в 35, 10 или 6 кВ и последующую передачу на цеховые и местные приемники;
- цеховые (местные) – приспособления этого наименования по функционалу, аналогичному предыдущему представителю, снижают напряжение до отметок в 690, 400, 230 или 110 В, равномерно распределяют и передают энергию потребителям.
Сложность в самостоятельном определении типа подстанции кроется в том, что ограждающие защитные конструкции под них или будки индивидуально собираются на заводах. Ввиду этого их размеры могут значительно отличаться друг от друга.
Что такое трансформаторная подстанция?
Устройство
Трансформаторная подстанция, как это прямо следует из ее наименования, содержит один или несколько трансформаторов, а также ряд иных узлов и блоков. Последние необходимы для обеспечения выполнения преобразования напряжения, легкости, удобства текущего управления этого технического объекта. Дополнительное оборудование:
- обеспечивает безопасность текущей эксплуатации в штатных/нештатных режимах (ограничители напряжения, разрядники);
- позволяет управлять подстанцией, контролировать ее текущие параметры (элементы телемеханики, исполнительные устройства, разъединители, приборы учета);
- обеспечивает распределение электрической энергии по потребителям.
Для выполнения служебных функций предусмотрено вспомогательные устройства. К таковым относят, например, выпрямители, аккумуляторные батареи бесперебойного питания. Необходимую эксплуатационную надежность достигают установкой молниезащиты, внедрением оборудования пожаротушения, применением сигнализации.
Нормальные условия эксплуатации обеспечивают установкой оборудования в отдельном строении или непосредственно в специально подготовленном помещении здания.
Принцип работы
Основной компонент трансформаторной подстанции – силовой трансформатор, который обеспечивает на выходе получение напряжения необходимого уровня. Простейший трансформатор состоит из двух обмоток, которые одеты на сердечник из мягкой электротехнической стали. Переменный ток, протекающий по первичной обмотке этого статического устройства, создает магнитный поток, который наводит ток во вторичной обмотке.
Трансформатор отличается большим КПД, поэтому соотношения между токами/напряжениями первичной/вторичной обмоток пропорциональны/обратно пропорциональны количеству витков для напряжения/тока, соответственно. Частота тока/напряжения первичной/вторичной обмоток одинакова.
При небольшой мощности применяют т.н. сухую конструкцию, когда отсутствие короткого замыкания между обмотками и сердечниками обеспечено только изоляцией проводов обмоток. Маслозаполненные конструкции характерны для высоких мощностей. Они содержат залитый минеральным маслом бак с установленными обмотками, рисунок 1. Такое исполнение улучшает тепловые параметры устройства: масло эффективно отводит излишки выделяемого тепла.
Рис. 1. Маслонаполненный трансформатор
Для регулирования выходного напряжения вторичную обмотку снабжают несколькими отводами.
Назначение
Любая подстанция по отношению к электроэнергии реализует по меньшей мере одну из функций:
- прием;
- преобразование;
- распределение.
Наличие подстанций заметно уменьшает потери электроэнергии. Для этого передачу осуществляют на высоком напряжении, при котором снижаются потери энергии на разогрев проводов. Обеспечение работоспособности различных электрических устройств выполняют на небольшом напряжении, что позволяет увеличить ток и нарастить мощность приемника.
Кроме того, введение подстанций в состав электрораспределительной сети наращивает эксплуатационную гибкость системы электроснабжения за счет возможности выбора маршрутов передачи электроэнергии простым переключением линий в штатном режиме функционирования, а также в аварийных ситуациях.
Вопросы безопасности
Подстанции вне зависимости от их назначения функционируют при высоком опасном для жизни напряжении. Эта особенность определяет необходимость жесткого соблюдения норм ТБ и иных правил при их текущем эксплуатационном обслуживании. Основные из них сводятся к следующему.
Для работ любого вида допускают только персонал, прошедший обучение с дополнительным предварительным инструктажем. Кроме того, навыки безопасной работы постоянно поддерживаются на должном уровне такими мероприятиями как:
- ежемесячные повторные инструктажи;
- ежеквартальные противоаварийные тренировки;
- противопожарные тренировки (дважды в год);
- ежегодные проверки профессиональных знаний;
- медосмотры (раз в два года).
Работы любого вида могут:
- производиться исключительно в спецодежде и обуви, в каске, с монтерским поясом (при необходимости);
- осуществляться только исправным инструментом, качество изоляции которого проходит периодическую поверку.
При выполнении любых действий требуется предельная концентрация, аккуратность, отсутствие спешки.
Для предотвращения вредного влияния на человека мощных электрических и магнитных полей подстанции следует размещать на определенном расстоянии от жилых домов. Конкретные нормы с разбивкой по типу объекта и мощностью содержаться в законе 52-ФЗ от 1999 года. Минимальные расстояния установлены в пределах от 50 до 1000 м.
