Трансформаторные подстанции. Назначение. Устройство. Принцип работы.

Электрические сети представлены во всех населенных пунктах. Они используются для передачи электроэнергии до предприятий и жилых домов, где она используется для полноценного функционирования оборудования, освещения, систем климатического контроля и прочих приборов. Техника, используемая сегодня в работе, отличается высокой чувствительностью к скачкам напряжения, поэтому если в используемой сети подобные ситуации регулярно происходят, то требуется искать методы их устранения. Это делается посредством специализированного оснащения, входящего в состав трансформаторной подстанции. Оно используется для объектов хозяйствования, районов городов, остальных потребителей. Далее будет рассмотрено назначение и устройство трансформаторной подстанции, а также иные важные моменты.

Область применения

Электричество необходимо для всех областей народного хозяйства и промышленности. Оно нужно для формирования комфортных условий для сельских и городских жителей, функционирования техники и различных приборов. Но для обеспечения электроэнергией районов, сильно отдаленных от базовых сетей, обязательно требуется устанавливать трансформаторные подстанции.

Распределительные устройства и трансформаторные подстанции используются на объектах различного назначения:

• Комплексах сельскохозяйственного назначения;

• Строительных площадках;

• Предприятиях;

• Железнодорожных станциях;

• В метрополитене;

• В шахтах;

• В загородных кооперативах и дачных поселках.

Устройство трансформаторной подстанции

Трансформаторные подстанции различаются по своим конструктивным особенностям, а их устройство и эксплуатация имеют свои особенности: понижающие или повышающие напряжение электротока, подаваемого в них. От силы электромагнитов, используемых на подстанциях, зависит ее способность понижать или повышать. На электростанциях используются установки, повышающие напряжение силы электроэнергии.

Устройство и работа трансформаторной подстанции зависит от ее конструкции и входящих в ее состав агрегатов.

Генератор – это специальное устройство, которое предназначено для выработки напряжения. Повышающий аппарат действует в качестве усилителя. За счет этого реализуется передача электроэнергии от узла к узлу. Необходимость передачи энергии на большие расстояния связана с удаленностью станция от городов. Линия электропередач обязательно теряет часть тока, поэтому требуется обязательно повышать его напряжение и силу. Снижающие подстанции используются для подачи тока конечным потребителям

Выделяют различные типы трансформаторных подстанций по разновидностям оснащения:

• Узловая распределительная;
• Главная, повышающая или понижающая;
• Для глубокого ввода;
• Трансформаторный пункт.

Узловая распределительная подстанция считается центральной. Электроток поступает к ней от электросистемы, а она уже повышает показатели до уровня 110-120 кВт. Далее электроток направляется к местам конечного назначения.

Распределительные устройства электрической сети размещены за пределами промышленного объекта, снабжающего электрической энергией. Если распределительная подстанция размещена на участке, принадлежащем к объекту, то за функционирование подстанции ответственность несет особая служба, занятая распределением электрической энергии на объекте.

Трансформаторный пункт – это небольшой по размерам элемент в виде отдельной подстанции. Он используется для приема и передачи электроэнергии 6, 10, 35 кВ. Устройство трансформаторной подстанции 10 кВ таково, что она уменьшает показатель силы тока до 380-400 В.

В структуре каждой подстанции есть совокупность компонентов и устройств, предназначение которых состоит в стабильной и непрерывной работе системы длительный временной промежуток. Компоненты условно разделены на различные структуры:

• Учета электрической энергии;

• Автоматизированного управления;

• Молниезащиты;

• Противоаварийной и релейной защиты;

• Заземления;

• Вспомогательных.

При наличии описанного разнообразия внутренних компонентов подстанции представляют собой совокупность нескольких базовых устройств, обеспечивающих для них нормальное функционирование:

• Силовые трансформаторы, преобразования и распределения электроэнергии до определенной мощности;

• Устройства распределения тока;

• Автоматические управляющие устройства;

• Вспомогательные комплексы, отвечающие за стабильность функционирования подстанций при различных условиях погоды.

При выборе трансформаторных подстанций, которые должны быть установлены на объекте, вопрос цены становится достаточно остро: брать дорогостоящие или бюджетные модели. Они отличаются по качеству, набору вводных и распределяющих устройств и прочим параметрам. У более дорогостоящих подстанций есть устройства защиты от молниеударов, замыкания на землю, а также погодных факторов: верта, дождя, гололеда, от резких перепадов напряжения, обрывов, остальными устройствами, обеспечивающими использование подстанций на подвижных платформах.

Виды подстанций

Существует несколько разновидностей комплексных трансформаторных подстанций, которые различаются по типу исполнения установок:

• Подстанции для внутренней установки предназначены для снабжения электротоком зданий общественного назначения, предприятий, электростанций. Они монтируются максимально близко к потребителю электроэнергии.

• Комплектная мачтовая подстанция для наружного монтажа выполнена в виде открытой структуры, размещенной на подготовленной опоре. Используется на железных дорогах в качестве источника электрической энергии для оборудования освещения, блокировки, подачи сигналов.

• Столбовая для наружного монтажа – открытая структура, установленная на столбе электропередач или стойке из железобетона. Не нуждается в фундаменте или специальной площадке для обслуживания. Используется на железнодорожных переездах, остановочных пунктах, разъездах.

• Киосковая или контейнерная подстанция для наружной установки используется на предприятиях, сельхозобъектах, объектах ЖКХ. Комплектующие находятся в специальных отсеках защитного кожуха.

• Контейнерная подстанция с термоизоляцией – блочная установка. Может иметь железобетонное основание и бетонные стены либо металлический кожух с утеплением сэндвич панелями.

По типу трансформатора можно выделить масляные и сухие.

По способу сопряжения с питающей линией можно выделить ответвительные, проходные и тупиковые подстанции.

Подстанции можно классифицировать по зоне их монтажа на территории объектов на четыре типа:

• Отдельно стоящие, установленные на определенном расстоянии от сооружений и зданий;

• Пристроенные, примыкающие к стенам здания снаружи;

• Встроенные, размещаются в отдельном специализированном помещении внутри строения либо в примыкающем изнутри к его стенам;

• Внутрицеховые, размещенные внутри цехов, то есть в рабочем помещении, либо в закрытом пространстве с выкаткой оборудования в цеха.

Расчет мощности

При проектировании электроустановки требуется подбирать оборудование под расчетное значение нагрузки. Выбор мощности осуществляется соответственно различным методикам. Помимо этого, требуется базироваться на сведениях, описанных в нормативной документации, которая действует в отрасли.

В подстанциях традиционно устанавливаются масляные трансформаторы, число которых продиктовано категорией объекта, это может быть один или два. Традиционно для первой и второй используются двухтрансформаторные подстанции, а для третьей категории – однотрансформаторные.

При определении оптимальной мощности прибора учитывается его перегрузочная способность в аварийной ситуации. Требуется сравнить совокупную мощность подстанции с той, которая допускается для нагрузок разных типов. Для расчетов существует формула, в которой учтены все параметры. Они базируются на значениях нагрузок в дневное и вечернее время, а также на коэффициентах одновременности, которая продиктована числом потребителей.

Населенный пункт небольших размеров сможет полноценно обеспечиваться электроэнергией с помощью подстанции с трансформаторами мощностью не более 63 кВ. Это распространяется на случаи, когда в них преобладает коммунально-бытовая нагрузка. Иначе мощность энергоустановки требуется более высокая.

Особенности и сроки эксплуатации

Для выбора любой системы электроснабжения требуется соответствие планируемым нагрузкам. В данном случае рекомендуется перестраховаться, а не выбрать установку впритык. В реальности возможны ситуации, в которых наиболее экономичная подстанция загружается только частично. Это сопряжено со спецификой производства оборудования. Электроустановки трансформаторного типа используются с учетом неблагоприятных условий эксплуатации.

Большинство подстанций ориентированы на работу при температуре в пределах от -40 до +40 градусов Цельсия. В средней полосе такие показатели являются достаточно редкими. Аварийные ситуации в электросетях – это не слишком частое явление. Срок службы подстанции даже малой мощности должен быть не менее 25 лет, как заявлено производителями, даже если в некоторых случаях работа осуществляется в критических условиях. Для повышения эффективности использования оборудования для его монтажа требуется приглашать специалистов. На территории, где оно монтируется, требуется безопасная окружающая среда, где нет вибраций или треска.