ГлавнаяРазноеЭлементы подстанции

Устройство подстанции электрической. Основное оборудование подстанций. Элементы подстанции


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.

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.

Сфнра применения подстанцийОбласть 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.

Классификация КТПВ 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:

  1. Повышающие;
  2. Понижающие.

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:

  • Проходным;
  • Узловым;
  • Ответвительным;
  • Тупиковым.

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

  • Внутренние;
  • Наружные;
  • Смешанные.

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.

Конструкция КТП

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

Схема небольшой и большой мощности подстанции

Схема небольшой и большой мощности

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
Нормы установки молнезащиты

Требования монтажа молнезащиты

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.

generatorvolt.ru

Устройство подстанции электрической. Оборудование электроподстанций.

 

 

 

Тема: устройство электроподстанции, основное оборудование подстанции.

 

В теме, устройство подстанции и оборудование электроподстанций, вкратце постараюсь описать в упрощённой форме, то из чего состоят и как утроены электроподстанции в целом. Для начала введу некоторое  упрощения. Всю подстанцию представим в виде комплекса, что выполняет определённую задачу. В него поступает входное электропитание, а из него преобразованное.

 

Весь этот энергетический комплекс, можно разбить на отдельные функциональные модули, каждый из которых выполняет определенную задачу. Теперь что касается непосредственно самого  устройства подстанции: Оборудование подстанцийв основномпредставлено следующими элементами, главным и важным из них является, конечно, трансформатор (в некоторых случаях  автотрансформатор).

 

Он делает основную работу по преобразованию электроэнергии, будь то повышение, понижение либо расщепление линии. Принцип его работы аналогичный обычному трансформатору, разница лишь в величине напряжения и токе, проходящего через него, ну и соответственно самой конструкции. Поскольку трансформатору приходится работать с большими мощностями, он выделяет много тепла, которое обязательно необходимо отводить и рассевать. Для этого он имеет специальную конструкцию с радиатором.

 

Как правило, перед таким трансформатором ставится ещё один важный модуль. Это вводные конструкции под воздушные и кабельные линий электропередачи. Их роль заключается в том, чтобы организовать прием вводного напряжения и передать его уже на вход трансформатора.

 

 

В него входит изоляторы, разъединители, сама механическая конструкция или специальный шкаф. Далее уже, после преобразования в трансформаторе электроэнергия передается на следующий модуль под названием распределительное устройство или сокращённо РУ. Его задача, следовательно, принять и распределить электричество.

 

Открытые РУ — находятся на открытом воздухе.

Закрытые РУ — находятся в закрытом помещении.

Комплектное РУ — состоят из шкафов, со встроенными в них компонентами.

 

Оборудование подстанции, содержит в себе больше множество аппаратов или компонентов, которые представлены в виде отдельных устройств и также как модули, выполняют свою специфическую задачу.

 

> Силовые выключатели — представляют собой основные коммутационные компоненты, которые включают и выключают силовые цепи в различных режимах своей работы, а именно холостого хода, токовой нагрузки, короткого замыкания, перегрузки и т.д. Наиболее тяжелой работой для них считается отключение при токе короткого замыкания, поскольку в результате тянется дуга, которую необходимо погасить.

 

> Разъединители — это устройство для выполнения оперативных переключений в электрической схеме распределительного устройства и для создания видимого разрыва цепи. Разъединители состоят из конструкции подвижных и неподвижных контактов, закреплённых на изоляторах. В отличии от преведущих, разъединители не снабжены дугогасительными элементами и поэтому их нельзя разъединять под нагрузкой.

 

> Плавкие предохранители — пожалуй, это полный аналог обычным предохранителем с разницей в размерах и величине значения тока срабатывания. Происходит перегорание, при высоком значении силы тока.

 

> Измерительные компоненты — это трансформаторы тока и напряжение, задача которых измерять электрические величины и питать устройство релейной защиты. Коэффициент трансформации их таков, что при максимальных значениях измеряемых величин, выходной ток и напряжение не превышают 5 А и 100 В.

 

 

> Разрядники и нелинейные ограничитель напряжений —  основной их задачей является защита линии, от атмосферных и коммутационных перенапряжений.

 

> Шины — предназначены для соединения между собой отдельных компонентов распределительного устройства. Выполняются из полосы алюминия или меди.

 

> Заземляющие устройства — их роль заключается в соединении с землёй различных металлических частей оборудования.

 

> Токоограничивающие и регулирующие устройства — это конденсаторные батареи, реакторы, фазовращатели и пр. Их основная задача заключается в ограничении значений тока.

 

> Системы защиты и автоматики — к ним относится автоматическая система управления, система технического и коммерческого учёта электроэнергии, система телемеханического управления и так далее.

 

Это, пожалуй, были основные модули и компоненты, которыми обычно снабжаются подстанции. В зависимости от конкретных нужд, условий эксплуатации, типа, мощности, прочих особенностей, подстанции комплектуются теми или иными функциональными частями. В самом простом случае электроподстанция может состоять только из наиболее важных устройств — это силовой трансформатор, защитные элементы в виде предохранителей, контактные и соединительные части. На этом можно закончить данную тему, устройство подстанции их функциональное оборудование. В последующих темах мы с вами более подробно разберём каждую из частей в отдельности, а пока всё.

 

P.S. Как и любая другая система, подстанция может иметь как основные, так и дополнительные элементы в своей конструкции. Это зависит от тех задач, которые должна выполнять данная электроподстанция.

electrohobby.ru

Что такое подстанция электрическая? Электрические подстанции и распределительные устройства

Специалисты по электротехнике знают, что собой представляют электрические станции и подстанции, для чего они предназначены и как устроены. Им известно, как рассчитать их мощность и все необходимые параметры, такие как число витков, сечение провода и размеры магнитопровода. Этому учат студентов в технических вузах и техникумах. Люди с гуманитарным образованием догадываются, что сооружения, часто стоящие особняком в виде домиков без окон (их любят раскрашивать любители граффити), нужны для энергоснабжения домов и предприятий, и проникать в них не следует, об этом красноречиво говорят устрашающие эмблемы в виде черепов и молний, прикрепленные к опасным объектам. Возможно, многим и не нужно больше знать, но информация лишней не бывает.

подстанция электрическая

Немного физики

Электроэнергия - это товар, за который надо платить, и очень обидно, если она расходуется напрасно. А это, как при любом производстве, неизбежно, задача состоит лишь в том, чтобы напрасные потери уменьшить. Энергия равна мощности, умноженной на время, поэтому в дальнейших рассуждениях можно оперировать этим понятием, так как время течет постоянно, и повернуть его назад, как поется в песне, невозможно. Электрическая мощность же, в грубом приближении, без учета реактивных нагрузок, равна произведению напряжения на ток. Если рассматривать ее подробнее, в формулу попадет косинус фи, определяющий соотношение потребленной энергии с полезной ее составляющей, называемой активной. Но этот важный показатель не имеет прямого отношения к вопросу о том, зачем нужна подстанция. Электрическая мощность, таким образом, зависит от двух главных участников законов Ома и Джоуля-Ленца, напряжения и тока. Малый ток и высокое напряжение могут образовывать такую же мощность, как и наоборот, большой ток и низкое напряжение. Казалось бы, какая разница? А она есть, и очень большая.

трансформаторная подстанция

Нагревать воздух? Увольте!

Итак, если воспользоваться формулой активной мощности, то получится следующее:

  • P = U x I, где:

    U – напряжение, измеряемое в Вольтах;I – ток, измеряемый в Амперах;P – мощность, измеряемая в Ваттах или Вольт-амперах.

Но есть и еще одна формула, описывающая упоминавшийся уже закон Джоуля-Ленца, согласно которой тепловая мощность, выделяемая при прохождении тока, равна квадрату его величины, умноженной на сопротивление проводника. Нагревать окружающий линию электропередачи воздух - значит, зря расходовать энергию. А уменьшить эти потери можно теоретически двумя способами. Первый из них предполагает уменьшение сопротивления, то есть утолщение проводов. Чем больше сечение, тем меньше сопротивление, и наоборот. Но расходовать металл зря тоже не хочется, он дорогой, медь все-таки. К тому же двойной расход материала проводника приведет не только к удорожанию, но и к утяжелению, что, в свою очередь, повлечет увеличение трудоемкости монтажа высотных линий. И опоры потребуются более мощные. А потери снизятся только вдвое.

электрические сети и подстанции

Решение

Чтобы уменьшить нагрев проводов при передаче энергии, нужно снизить величину проходящего тока. Это совершенно ясно, ведь его снижение вдвое приведет к уменьшению потерь вчетверо. А если в десять раз? Зависимость квадратичная, значит, убытки станут в сто раз меньше! Но мощность должна «качаться» та же, которая нужна совокупности потребителей, ожидающих ее на другом конце ЛЭП, идущей от электростанции иногда за сотни километров. Напрашивается вывод о том, что необходимо увеличить напряжение во столько же раз, во сколько уменьшен ток. Трансформаторная подстанция в начале линии передачи как раз для этого и предназначена. Из нее выходят провода под очень большим напряжением, измеряемым десятками киловольт. На протяжении всего расстояния, отделяющего ТЭС, ГЭС или АЭС от того населенного пункта, куда она адресована, энергия путешествует с малым (относительно) током. Потребителю же нужно получить мощность с заданными стандартными параметрами, которые в нашей стране соответствуют 220 вольтам (или 380 V межфазным). Теперь нужна не повышающая, как на входе ЛЭП, а понижающая подстанция. Электрическая энергия поступает на распределительные устройства для того, чтобы в домах горел свет, а на заводах крутились роторы станков.

Что в будке?

Из вышесказанного ясно, что самая главная деталь в подстанции - это трансформатор, причем обычно трехфазный. Их может быть несколько. Например, трехфазный трансформатор можно заменить тремя однофазными. Большее количество может быть обусловлено высокой мощностью потребления. Конструкция этого устройства бывает различной, но в любом случае она имеет внушительные размеры. Чем большая мощность отводится потребителю, тем серьезнее выглядит сооружение. Устройство электрической подстанции, тем не менее, сложнее, и включает в себя не только трансформатор. Здесь же находится оборудование, предназначенное для коммутации и защиты дорогостоящего агрегата, а также чаще всего и для его охлаждения. Еще электрическая часть станций и подстанций содержит распределительные щиты, снабженные контрольно-измерительной аппаратурой.

электрические станции и подстанции

Трансформатор

Главная задача этого сооружения – донести энергию до потребителя. Перед отправкой напряжение нужно повысить, а после ее получения понизить до стандартного уровня.

При всем том, что схема электрической подстанции включает множество элементов, главным из них является все же трансформатор. Принципиальной разницы между устройством этого изделия в обычном блоке питания бытового прибора и промышленными образцами высокой мощности нет. Трансформатор состоит из обмоток (первичной и вторичной) и магнитопровода, сделанного из ферромагнетика, то есть материала (металла), усиливающего магнитное поле. Расчет этого устройства – вполне стандартная учебная задача для студента технического вуза. Главное отличие трансформатора подстанции от его менее мощных аналогов, бросающееся в глаза, помимо размеров, состоит в наличии системы охлаждения, представляющей собой совокупность масляных трубопроводов, опоясывающих греющиеся обмотки. Проектирование электрических подстанций, однако, задача непростая, так как необходим учет многих факторов, начиная от климатических условий и заканчивая характером нагрузки.

электрическая часть станций и подстанций

Тяговые мощности

Не только жилые дома и предприятия потребляют электроэнергию. Здесь все ясно, нужно подать 220 Вольт переменного тока относительно нейтральной шины или 380 В между фазами с частотой 50 Герц. Но есть еще и городской электротранспорт. Трамваям и троллейбусам требуется напряжение не переменное, а постоянное. Причем разное. На контактном проводе трамвая должно быть 750 Вольт (относительно земли, то есть рельсов), а троллейбусу требуется на одном проводнике ноль и 600 Вольт постоянного тока на другом, резиновые протекторы колес являются изоляторами. Значит, нужна отдельная очень мощная подстанция. Электрическая энергия на ней преобразуется, то есть выпрямляется. Мощность ее очень большая, ток в цепи измеряется тысячами Ампер. Такое устройство называется тягловым.

схема электрической подстанции

Защита подстанции

И трансформатор, и мощное выпрямительное устройство (в случае с тягловыми источниками электропитания) стоит дорого. Если возникнет аварийная ситуация, а именно короткое замыкание, в цепи вторичной обмотки (а следовательно, и первичной) появится ток. Значит, сечение проводников не рассчитано. Электрическая трансформаторная подстанция начнет нагреваться за счет резистивного тепловыделения. Если не предусмотреть такой сценарий развития событий, то в результате короткого замыкания в любой из периферийных линий провод обмоток расплавится или сгорит. Чтобы этого не произошло, применяются различные методы. Это дифференциальная, газовая и максимальная токовая защиты.

Дифференциальная производит сравнение величин тока в цепи и вторичной обмотке. Газовая защита срабатывает при появлении в воздушной среде продуктов горения изоляции, масла и проч. Токовая защита отключает трансформатор при превышении током максимально установленного значения.

Трансформаторная подстанция автоматически должна отключиться также в случае удара молнии.

Виды подстанций

Они бывают разными по мощности, по назначению и устройству. Те из них, которые служат только для повышения или понижения напряжения, называются трансформаторными. Если требуется также изменение других параметров (выпрямление или частотная стабилизация), то подстанция называется преобразующей.

По своему архитектурному исполнению ПС бывают пристроенными, встроенными (примыкающими к основному объекту), внутрицеховыми (находящимися внутри производственного помещения) или представлять собой отдельно стоящее вспомогательное здание. В некоторых случаях, когда не требуется высокая мощность (при организации энергоснабжения небольших населенных пунктов), применяется мачтовая конструкция подстанций. Иногда для размещения трансформатора используются опоры ЛЭП, на которых монтируется все необходимое оборудование (предохранители, разрядники, разъединители и проч.).

Электрические сети и подстанции классифицируются по напряжению (до 1000 кВ или более, то есть высоковольтные) и мощности (например, от 150 ВА до 16 тыс. кВА).

По схематическому признаку наружного подключения подстанции бывают узловыми, тупиковыми, проходными и ответвительными.

Внутри камеры

Пространство внутри подстанции, в котором расположены трансформаторы, шины и аппаратура, обеспечивающая работу всего устройства, называется камерой. Она может быть огражденной или закрытой. Разница между способами отчуждения ее от окружающего пространства невелика. Закрытая камера представляет собой полностью изолированное помещение, а огражденная находится за несплошными (сетчатыми или решетчатыми) стенами. Изготавливаются они, как правило, промышленными предприятиями по типовым проектам. Обслуживание систем энергоснабжения производит обученный персонал, имеющий допуск и необходимую квалификацию, подтвержденную официальным документом о разрешении работать на высоковольтных линиях. Оперативное наблюдение за работой подстанции осуществляет дежурный электрик или энергетик, находящийся возле главного распределительного щита, который может располагаться удаленно от ПС.

Распределение

Есть еще одна важная функция, которую выполняет силовая подстанция. Электрическая энергия распределяется между потребителями согласно их нормам, а кроме этого, загруженность трех фаз должна быть как можно более равномерной. Для того чтобы эта задача успешно решалась, существуют распределительные устройства. РУ работают на одном напряжении и содержат аппараты, осуществляющие коммутацию и защиту линий от перенагрузки. С трансформатором РУ соединены предохранителями и прерывателями (однополюсными, по одному на каждую фазу). Распределительные устройства по месту размещения подразделяются на открытые (расположенные на открытом воздухе) и закрытые (находящиеся внутри помещения).

устройство электрической подстанции

Безопасность

Все работы, производимые в электрической подстанции, относятся к разряду особо рискованных, поэтому требуют чрезвычайных мер по обеспечению безопасности труда. В основном ремонт и обслуживание производятся при полном или частичном обесточивании. После того как напряжение будет отключено (электрики говорят «снято»), при условии наличия всех необходимых допусков, токоведущие шины заземляются во избежание случайного включения. Для этого же предназначены и предупредительные таблички «Работают люди» и «Не включать!». Персонал, обслуживающий высоковольтные подстанции, систематически проходит обучение, а навыки и полученные знания периодически контролируются. Допуск № 4 дает право выполнять работы на электроустановках свыше 1 кВ.

fb.ru

Электрическая подстанция — WiKi

ОРУ подстанции 110/35/6 кВ, г. Лянтор Комплектная трансформаторная подстанция мачтового типа (обычно используются в сельской местности) Абонентские трансформаторы, США. По классификации СНГ данная конструкция является столбовой трансформаторной подстанцией (СТП)

Электри́ческая подста́нция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств[1].

Подстанция, в которой стоят повышающие трансформаторы, повышает электрическое напряжение при соответствующем снижении значения силы тока, в то время как понижающая (или понизительная) подстанция уменьшает выходное напряжение при пропорциональном увеличении силы тока.

Необходимость в повышении передаваемого напряжения возникает в целях многократной экономии металла, используемого в проводах ЛЭП, и уменьшения потерь на активном сопротивлении. Действительно, необходимая площадь сечения проводов определяется только силой проходящего тока и отсутствием возникновения коронного разряда. Также уменьшение силы проходящего тока влечёт за собой уменьшение потери энергии, которая находится в прямой квадратичной зависимости от значения силы тока. С другой стороны, чтобы избежать высоковольтного электрического пробоя, применяются специальные меры: используются специальные изоляторы, провода разносятся на достаточное расстояние и т. д. Основная же причина повышения напряжения состоит в том, что чем выше напряжение, тем большую мощность и на большее расстояние можно передать по линии электропередачи.

Функционально подстанции делятся на:

  • Трансформаторные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения при помощи трансформаторов.
  • Преобразовательные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования рода тока или его частоты.

Электрическое распределительное устройство, не входящее в состав подстанции, называется распределительным пунктом. Преобразовательная подстанция, предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный и последующего преобразования постоянного тока в переменный исходной или иной частоты называется вставкой постоянного тока.

По значению в системе электроснабжения:

  • Главные понижающие подстанции (ГПП).
  • Подстанции глубокого ввода (ПГВ).
  • Тяговые подстанции для нужд электрического транспорта, часто такие подстанции бывают трансформаторно-преобразовательными для питания тяговой сети постоянным током.
  • Комплектные трансформаторные подстанции 10 (6)/0,4 кВ (КТП). Последние называются цеховыми подстанциями в промышленных сетях, городскими — в городских сетях.

В зависимости от места и способа присоединения подстанции к электрической сети нормативные документы не устанавливают классификации подстанций по месту и способу присоединения к электрической сети. Однако ряд источников даёт классификацию исходя из применяющихся типов конфигурации сети и возможных схем присоединения подстанций[2].

  • Тупиковые — питаемые по одной или двум радиальным линиям.
  • Ответвительные — присоединяемые к одной или двум проходящим линиям на ответвлениях.
  • Проходные — присоединяемые к сети путём захода одной линии с двухсторонним питанием.
  • Узловые — присоединяемые к сети не менее чем тремя питающими линиями.

Ответвительные и проходные подстанции объединяют понятием промежуточные, которое определяет размещение подстанции между двумя центрами питания или узловыми подстанциями. Проходные и узловые подстанции, через шины которых осуществляются перетоки мощности между узлами сети, называют транзитными.

Также используется термин «опорная подстанция», который, как правило, обозначает подстанцию более высокого класса напряжения по отношению к рассматриваемой подстанции или сети.

В связи с тем, что ГОСТ 24291-90 определяет опорную подстанцию как «подстанцию, с которой дистанционно управляются другие подстанции электрической сети и контролируется их работа»[1], для указанного выше значения целесообразнее использовать термин «центр питания».

По месту размещения подстанции делятся на:

  • Открытые — подстанции, оборудование которых расположено на открытом воздухе.
  • Закрытые — подстанции, оборудование которых расположено в здании.

Электроподстанции могут располагаться на открытых площадках, в закрытых помещениях (ЗТП — закрытая трансформаторная подстанция), под землёй и на опорах (МТП — мачтовая трансформаторная подстанция), в специальных помещениях зданий-потребителей. Встроенные подстанции — типичная черта больших зданий и небоскрёбов.

Цифровой называется такая электрическая подстанция, управление которой осуществляется с помощью цифровых методов и технических средств. Комплекс управления состоит из трех автономных частей в основе каждой из которых есть своя отдельная модель электроэнергетической системы:

  • 1. Оперативно-диспетчерское управление. В этой части решаются задачи управления в нормальных и утяжеленных режимах работы. Для формирования управляющих воздействий используются модели электроэнергетических систем в нормальных режимах. Управляющие воздействия реализуются, в основном, оперативно-диспетчерским персоналом с использованием вспомогательных устройств автоматики. Быстродействие — от нескольких минут, до нескольких часов.
  • 2. Противоаварийное управление. Эта часть комплекса обеспечивает управление при сильных возмущениях в условиях электромеханических переходных процессов (например, внезапное отключение линии, генератора, сброс или наброс значительной нагрузки). Цель управляющих воздействий — прекращение или ослабление аварийных режимов, обеспечение перехода к новому установившемуся режиму. Управляющие воздействия осуществляются, в основном, воздействием противоаварийной автоматики на регуляторы турбин, регуляторы возбуждения, регуляторы напряжения трансформаторов, коммутационные аппараты и др. Быстродействие — от долей секунды, до нескольких минут.
  • 3. Релейная защита. Она выполняет локальное управление электроэнергетической системой путем быстрого выявления и отделения поврежденных элементов от исправной части электроэнергетической системы. Управляющие воздействия осуществляются, как правило, через коммутационные аппараты (выключатели). Быстродействие — от долей секунды, до нескольких секунд.

Эти три части управляющего комплекса построены на основе принципиально разных моделей электроэнергетических систем, имеют существенно разные динамические характеристики и, поэтому, реализуются в виде отдельных управляющих систем.

ru-wiki.org

КРУ для подстанций

кру для подстанций 1 Устойчивое развитие экономики промышленно развитых стран в решающей степени зависит от достаточного уровня энергетических резервов и надежности электрических сетей. В России по сравнению с западно-европейскими сетями передачи и распределения электроэнергии потребность в модернизации электросетевого хозяйства существенно выше, поскольку в большинстве своем такие сети создавались в 60-70-е годы прошлого века. Одним из ключевых элементов электрических сетей является высоковольтная подстанция, на которой устанавливаются различные виды оборудования, в том числе выключатели, разъединители, заземлители, а также трансформаторы тока и напряжения. Многофункциональные коммутационные модули на основе современной элегазовой технологии предоставляют новые возможности оптимизации высоковольтного коммутационного оборудования с воздушной изоляцией. Современные высоковольтные распределительные устройства DTC объединяют в одной конструкции различные устройства, применяемые на высоковольтных подстанциях.

кру для подстанций 2

Распредустройство DTC (Сименс) — это блок коммутационной аппаратуры, включающий баковый выключатель, один или несколько разъединителей с заземлителями и измерительные трансформаторы и представляющий собой компактную объединенную конструкцию для открытых распределительных устройств (ОРУ) напряжением от 145 до 245 кВ. Все исполнения DTC базируются на стандартной конструкции и гарантируют высокую надежность данного оборудования. Применение модулей DTC на 145 и 245 кВ оптимально для электросетевых объектов. Многообразие возможных вариантов компоновки модулей DTC позволяет реализовать различные схемы подстанции при минимальных затратах. Все компоненты конструкции прошли испытания согласно стандартам МЭК (IEC), а системы управления — в соответствии с последними требованиями стандартов МЭК и Американского национального института стандартов (ANSI). Основным компонентом DTC является баковый выключатель с трансформаторами тока, признанный одной из самых надежных конструкций.

Другие компоненты, такие как разъединители и заземлители, подобны используемым в комплектных элегазовых распредустройствах (КРУЭ). При этом устройство DTC намного компактней, чем обычный комплект оборудования для ОРУ. Применение элегазовых разъединителей решает все известные проблемы с воздушно-изолированными устройствами (например, открытые контакты в условиях повышенного загрязнения атмосферы). Кроме того, конструкция DTC обеспечивает их хорошую сейсмостойкость. В соответствии с принятой в компании Сименс концепцией комплектное оборудование высоковольтных распредустройств подстанции может быть разделено на две группы: для открытых воздушных распределительных устройств и для внутренней установки. На рис. 1 показано применение DTC 145 кВ на реальной подстанции. Блоки компактных распредустройств целесообразно использовать в условиях повышенного атмосферного загрязнения и в городах при необходимости экономии площадей распредустройств. DTC обеспечивают экономию до 40 % площади по сравнению с ОРУ, оборудованными баковыми и до 70 % колонковыми выключателями. Это дает возможность эффективнее использовать пространство существующей подстанции. Компактные решения сокращают время монтажа оборудования на ОРУ и по сложности установки сравнимы с традиционно используемыми единичными установками. Это важное преимущество, особенно при расширении существующих ОРУ подстанций, ограниченных в площадях, и при необходимости их краткосрочного отключения.

Основным толчком к разработке нового DTC явилась необходимость создания многофункционального устройства на напряжения 145-245 кВ. Конструктивные решения для обоих режимов одинаковые. В таблице приведены основные технические характеристики. Конструкции модулей DTC базируются на узлах уже существующих устройств. Многообразие возможностей компоновки стандартных модулей позволяет потребителю подобрать конструктивное решение, обеспечивающее реализацию любой схемы подстанции при минимальных затратах. Герметичные однополюсные модули заполнены элегазом, или для сложных температурных режимов эксплуатации — смешанным газом, и установлены на общей опорной раме. Выключатель на напряжение 145 кВ имеет обыкновенный энергонакопительный пружинный привод. Шкафы управления выключателя, разъединителя и выводов трансформаторов тока расположены на передней части модуля. Трехпозиционные переключатели имеют общий приводной механизм. На рис. 2 показано конструктивное решение однофазного модуля DTC на 245 кВ. Баковый выключатель так же, как и разъединитель/заземлитель, оборудован механизмом управления одной фазой. Предусмотрена возможность использования управления тремя фазами. В блоке выключателя DTC используется автокомпрессионный принцип гашения дуги за счет применения энергонакопительного пружинного привода.

кру для подстанций 3

Эти элементы заимствованы у серии хорошо зарекомендовавших себя баковых выключателей ЗАР на напряжение от 72,5 кВ до 550 кВ и токи к.з. до 63 кА. Конструктивное решение для блоков разъединителя/заземлителя аналогично КРУЭ и оптимизировано с целью получения общих установочных размеров для трех разных типов разъединителей/заземлителей (рис. 3): одиночный разъединитель; комбинированный разъединитель/заземлитель; комбинированный заземлитель/разъединитель/заземлитель. Надежность этих элементов, так же как и устройств приводов, подтверждено многими десятилетиями эксплуатации. Так как для комбинации заземлителя и разъединителя применено устройство трехпозиционного выключения, предусмотрена блокировка между этими элементами, в дополнительной блокировке нет необходимости. Схема управления устройством DТС ориентирована на типовую схему управления. Каждый отдельный элемент подключен к системе управления ОРУ. Компактное распредустройство DTC оборудовано трансформаторами тока преобразовательного типа. Количество вторичных обмоток (в зависимости от их параметров) для релейной защиты, измерения и учета электроэнергии может варьироваться с учетом требований заказчика. Трансформаторы тока располагаются между выключателем и разъединителем/заземлителем, что аналогично их расположению в открытых распредустройствах. Для предотвращения тока утечки через корпус в случае внутреннего повреждения в конструкции предусмотрен изолирующий зазор (рис. 4). Распредустройство DTC присоединяется к воздушным линиям и сборным шинам ОРУ посредством вводов с элегазовой изоляцией. Кабель и экранирующий электрод крепятся внутри высоковольтного ввода. Изолятор изготовлен из фарфора или композиционного материала с основной частью из эпоксидного стеклотекстолита и юбкой из кремнийорганического каучука.

Устройство DTC может быть использовано для подстанций как с одиночной, так и с двойной системой шин ( рис. 5). Одна сторона выключателя оборудована разъединителем/заземлителем и трансформатором тока. На другой стороне выключателя два вывода, которые можно подсоединить к двойной системе шин. Возможно подключение/отключение двух шин при помощи разъединителя/заземлителя (каждый имеет свой вывод). На рисунке 5: 1 — aппаратный вывод; 2 — проводник; 3—изолятор ввода; 4 — трансформаторы тока; 5 — предохранительная мембрана; 6 — дугогасительная камера; 7 — корпус выключателя; 8 — разъединитель; 9 — заземлитель; 10 — шкаф с выводами трансформатора токa; 11 — шкаф управления систем выключателя; 12 — привод. При необходимости, возможна установка газоизолированных высоковольтных вводов. Возможно разделение модулей на герметичные функционально автономные отсеки, то есть секции выключателя и разъединителя могут быть разделены газоизолированными перегородками. Таким образом, при установке устройства в ОРУ с двойной системой шин при повреждении (отказе) в одной шине или в одном разъединителе сохраняется возможность управления второй шиной. Давление элегаза в отсеках находится под постоянным мониторингом при помощи датчиков плотности c индикатором — при любой неполадке немедленно срабатывает сигнализация. Целью разработки распредустройства DTC было получение компактного, надежного и легкоуправляемого оборудования в сочетании с использованием современных методов цифрового проектирования. Напряженность электрического поля рассчитывалась по всем основным компонентам.

Более того, все механические усилия (включая нагрузки, возникающие при землетрясении) оценивались при помощи высокотехнологичных программ, таких как ANSYS.__ Электродинамические нагрузки оценивались при помощи того же программного обеспечения.

кру для подстанций 5 Результаты проверялись испытаниями в процессе разработки. Типовые испытания элементов, использованных в конструкции распредустройства, проводились в соответствии с МЭК (IEC) 62271-205. Дополнительно было проведено несколько испытаний для выключателя и разъединителя/заземлителя. Отдельные испытания показали результаты, превосходящие требования стандарта, что говорит о высокой надежности изделий. Тесты включали в себя сочетание испытаний на высоковольтное включение при токах к.з., механическое переключение, а также испытание прочности изоляции. Модули DTC с комбинированной функцией выключателей подвергались дополнительным испытаниям в соответствии с требованиями МЭК 62271-108, которые подтвердили, что они соответствуют общей спецификации МЭК 62271-1. Таким образом, были проведены все типовые испытания в соответствии со стандартами МЭК (рис. 6). Все основные компоненты устройства DTC перед сборкой проверяются на герметичность. Благодаря соблюдению действующих высоких стандартов качества для модулей коммутационного оборудования гарантирована степень утечки элегаза менее 0,5 % в год. Компактная конструкция распределительного устройства DTC собирается и испытывается на заводе. При транспортировке фазные модули высокой заводской готовности помещаются в специальный контейнер. Полная сборка одного устройства занимает несколько часов. Послемонтажные испытания подобны тем, что проводятся для баковых выключателей.

кру для подстанций 4

Экономичная и компактная конструкция имеет минимальное время отключения и повышенную эксплуатационную надежность. Модули распредустройства DTC помещаются в стандартный автомобильный контейнер (рис. 7). Контрольные послемонтажные испытания аналогичны проводимым для баковых выключателей. Они ограничиваются механическим испытанием компонентов устройства, проверкой давления газа и функциональной проверкой контрольного и вспомогательного оборудования. Так как модули DTC заполняются элегазом перед отгрузкой, после монтажа необходимо только осуществить подкачку давления элегаза до рабочего значения. Экономичная компактная конструкция распределительного устройства DTC обусловливает минимальные инвестиции и затраты потребителя при эксплуатации. Минимальные инвестиции определяются: экономичной схемой размещения; отсутствием необходимости в специальных помещениях; уменьшением числа отдельных элементов оборудования; компактностью распредустройства; минимизацией объемов инженерных работ при размещении на подстанции; снижением затрат из-за экономии времени на монтаж и ввод в эксплуатацию. Низкие эксплуатационные затраты обусловливаются: продолжительным жизненным циклом оборудования и большим интервалом между ремонтами.

Выводы:

• Высоковольтное компактное устройство DTC является промежуточным звеном в ряду оборудования для распределительных устройств между открытыми распредустройствами и компактными распределительными газонаполненными устройствами КРУЭ.

• Устройства DTC могут найти применение в различных распределительных устройствах электроэнергетических объектов.

pue8.ru

Элементы трансформаторных подстанций

Трансформаторная подстанция представляет собой совокупность распределительного, преобразующего, коммутационного и других видов оборудования, которое обеспечивает качественное электропитание для потребителей.

Расположение и состав трансформаторных подстанций

Трансформаторные подстанции производятся специализированные компании, вот один из примеров: https://www.euroenergoservice.com/uslugi/sobstvennoe-proizvodstvo/transformatornyie-podstanczii. Традиционно их размещают вблизи населенных пунктов или внутри них, для обеспечения подачи и распределения электроэнергии между потребителями. Важным условием их установки являются расположение на открытом воздухе и создание металлического ограждения. В некоторых жилых районах с высокой плотностью населения подстанции располагают в закрытых помещениях.

К основным элементам подстанции относятся:

  • Силовой трансформатор тока
  • Коммутационное силовое оборудование для распределения электрической энергии
  • Автоматическое, защитное, сигнализационное, измерительное и иное оборудование
  • Шины для отвода нагрузок и привода приходящего напряжения
  • Вспомогательные и водные приборы

Функции элементов подстанции

Каждый элемент подстанции имеет особенное предназначение. Силовой трансформатор тока играет роль преобразователя энергии. Силовые коммутационные аппараты предназначены для подключения подстанций под напряжение или вывода в случае ремонтных работ или аварийной ситуации. Такие аппараты разделяются на виды:

  1. Грузовые аппараты
  2. Пружинные
  3. Аппараты давления
  4. Электромагнитные

Еще одним важным элементом трансформаторных подстанций являются шины. Они выполняют задачу по подводу и отводу преобразованного напряжения. Материалы для создания шин и ошиновок должны обладать высокими токопроводящими свойствами. Расположение шин может быть как снаружи, так и внутри помещений – в зависимости от размеров трансформаторной подстанции.

Оборудование подстанции работает автоматически под контролем операторов. Роль автоматики в подстанциях выполняет система современных защитных устройств. Измерительные трансформаторы тока и трансформаторы напряжения призваны определять начало аварийного режима. На повышение температуры внутри системы, появление дыма, вспышку света реагируют специальные датчики. Системы сигнализации получают тревожные сигналы и передают их обслуживающему персоналу, в том числе по каналам телесигнализации.

weller.ru

Электрические подстанции. Назначение.

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

Подстанцией назы­вается электроустановка, состоящая из трансформаторов или дру­гих преобразователей энергии, распределительных устройств напряжением до 1000 В и выше, служащая для преобразования и распределения электроэнергии. Каждая подстанция имеет распределительные устройства (РУ), содержащие коммутационные аппарату, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства. По конструктивному выполнению РУ делят на открытые и закрытые. Они могут быть комплектными (сборка на предприятии-изготовителе) или сборными (сборка частично или полностью на месте применения). Каждая подстанция имеет три основных узла: РУ высшего на­пряжения, трансформатор, РУ низшего напряжения. В зависимости от назначения подстанции выполняют трансфор­маторными (ТП) или преобразовательными (ПП) - выпрями­тельными. Трансформаторные подстанции можно подразделить на районные подстанции, подстанции промышленных предприятий, тяговые подстанции, подстанции го­родской электрической сети и др. Районные и узловые подстанции питаются от районных (основ­ных) сетей энергетической системы и предназначены для электро­снабжения больших районов, в которых находятся промышленные, городские, сельскохозяйственные и другие потребители электро­энергии. Первичные напряжения районных подстанций составляют 750, 500, 330, 220, 150 и 110 кВ, а вторичные — 220, 150, 110, 35, 20, 10 или 6 кВ. На территории промышленных предприятий размещают трансформаторные подстанции следующих видов:

-Заводские подстанции, которые выполняются как: а) главные понизительные подстанции и подстанции глубокого ввода с открытым РУ для приема электроэнергии от энергетических систем на­пряжением 110—35 кВ и преобразования ее в напряжение завод­ской сети 6—10 кВ для питания цеховых и межцеховых подстанций и мощных потребителей; б) подстанции и распределительные пункты с закрытыми РУ, с установкой на них высоковольтного оборудования на 6—10 кВ типа КСО или КРУ и трансформаторов на 6—10/0,4 кВ.

-Цеховые подстанции, предназначенные для питания одного или нескольких цехов, выполняются: а) отдельно стоящими, пристроен­ными и встроенными с установкой трансформаторов в закрытых камерах и распределительных щитов на напряжение 0,4—0,23 кВ; б) внутрицеховыми в основном как комплектные типа КТП с уста­новкой на них одного- двух трансформаторов мощностью 400 кВ-А и выше, размещаемыми в отдельном помещении цеха или непосред­ственно в цехе в зависимости от условий окружающей среды и характера производства.

Схемы и конструктивные элементы подстанций.

Одним из важнейших принципов построения подстан­ций, обеспечивающих надежность и экономичность, является унифи­кация конструкций ПС. Унифицированные типовые схемы ПС облегчают проектирование и их заводское изготовление. При проекти­ровании ПС предварительно определяются районы их размещения, нагрузки на расчетные периоды с учетом роста, напряжения, число и направление линий, тип и мощность компенсирующих устройств (КУ) и расчетные значения токов КЗ.

К наиболее распространенным схемам ПС можно отнести схемы: блочные [генератор—трансформатор—линия (Г—Т—Л)]; мостиков, четырехугольников и полуторные. Некоторые из этих типов показаны на рис.

Рис. Схемы мостиков:

Рис. Схема че­тырехугольника (220—750 кВ)

Рис. Схема полуторная для напряжений 330—750 кВ

Так, при кольцевой схеме сети к каждой подстанции подводятся две линии. Если на ПС два трансформатора, то число элементов равно четырем (две линии и два трансформатора). В этом случае может быть принята схема мостика. Иногда по экономическим соображениям (если это возможно по условиям надежности) применяются упрощенные схемы с короткозамыкателями и отделителями, являющи­мися специальными типами быстродействующих разъедините­лей, устанавливаемых на стороне высшего напряжения. РУ м.б. открытыми (ОРУ) и закрытыми (ЗРУ). В условиях заполярья ряд подстанций до 220 кВ стоятся в закрытом виде. РУ 6-10 кВ – закрыты. В настоящее время существует блочная технология комплектования и монтажа подстанций с U до 220 кВ это ускоряет стоительство и повышает надёжность, компактность. У потреб. 1 кат. На ПС применяют не к.з.-ли и отделители, а выключатели. РУ 6-10 кВ могут комплектоваться ячейками одно- и двустороннего обслуживания. Шины выполняются гибкими алюминиевыми многопроволочными проводами с учётом условия коронного разряда. Для защиты от перенапряжений используются разрядники.

Читайте также:

lektsia.com