Подстанция из чего состоит: из чего состоит, элементы, узлы, схема, видео

Разбираем подробно устройство трансформаторной подстанции и все основные моменты

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.

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:

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.

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.

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

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

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.

Устройство трансформаторной подстанции — базовые модули электрической конструкции

Электрическая (трансформаторная) подстанция – техническая установка со сложным устройством, которое обеспечивает грамотное распределение электроэнергии между потребителями. Подстанция чаще всего обустраивается в специально возведенных одноэтажных строениях или во вместительных металлических корпусах для безопасности и удобства обслуживания. Независимо от формата конструкции устройство распределительного узла базируется на типовых схемах и включает несколько базовых модулей.

Силовой трансформатор

Трансформатор можно назвать “сердцем” электрической подстанции. Он выступает основным структурным элементом, который преобразует поступающее извне напряжение, повышая или понижая его показатели в диапазоне от 220 кВ до 220В. Устройство расположено в герметичном кожухе и контактирует с внешней средой посредством вводов, которые поставляют первичное напряжение. 

Простейший силовой трансформатор состоит из двух обмоток, надетых на стальной сердечник, а работа устройства выглядит так:

1. Ток поступает на первичную обмотку трансформатора и видоизменяется гармониками.
2. В магнитопроводах создается мощный поток магнитных полей.
3. Магнитный поток энергии проникает сквозь витки вторичной обмотки, создавая электродвижущую силу устройства.
4. С проходных изоляторов вторичной обмотки осуществляется съем энергонагрузки с заданными параметрами напряжения, которое поступает конечному потребителю.

Величина исходящего напряжения напрямую зависит от количества витков первичной и вторичной обмотки устройства. В понижающих трансформаторах вторичная обмотка будет содержать меньше витков, чем первичная, в повышающих – наоборот – число витков вторичной обмотки будет превышать первичные. Путем подбора количества витков удается точно подобрать и рассчитать мощность силового трансформатора электрической подстанции.

В структуру устройства также включены:

• магнитопровод из электротехнической стали;
• масляная система;
• переключатель регулировочных отводов у обмоток;
• охладители;
• поглотители влаги;
• устройства сброса давления;
• защитные агрегаты;
• детектор горючих газов, воспламенений, задымленности и прочее вспомогательное оборудование.

Поскольку силовой трансформатор выступает ключевым элементом электрической подстанции, его поломка чревата выходом из строя всей энергосистемы, запитанной данным устройством.  

Шины подстанции

Шины и ошиновка электрической подстанции предназначены для подведения и отведения преобразованного напряжения без потери мощности. Они изготавливаются из стальных, алюминиевых или медных сплавов и делятся на:

• главные;
• ответвительные.

Сечение шин подстанции зависит от тока нагрузки – для передачи мощного потока энергии требуется бóльшее поперечное сечение. В зависимости от габаритов подстанции шины могут размещаться внутри сооружения или на открытом воздухе. Наружные шины, как правило, изготавливаются из многожильных алюминиевых проводов, защищенных слоем изоляции. 

Для разделения ошиновки и шин используется силовой выключатель, при этом ошиновка подключается к трансформаторным вводам напрямую, минуя коммутационные элементы. Здесь применяют пластины или кабели, закрепленные на медных шпильках трансформаторных вводов через переходники или наконечники.

Силовые коммутационные аппараты

В аварийных ситуациях и при обнаружении неполадок электрическая подстанция нуждается в безопасном отключении и последующем подключении после ремонта, диагностики или профилактики.

Для решения этих задач трансформаторные подстанции снабжаются коммутационными аппаратами. Они отключают линии, проводящие максимальное напряжение, ликвидируют короткие замыкания и обеспечивают разрыв участка электросети при снятом с устройства подстанции напряжении.

Для быстрого реагирования в аварийных ситуациях используются коммутационные аппараты автоматического типа – автоматические переключатели. Конструктивные особенности этих элементов позволяют обеспечивать разные режимы и способы коммутации. 

В классификации защитных устройств выделяют 2 группы:

• по принципу применения запасенной энергии – аппараты давления, электромагнитные, грузовые, пружинные переключатели;
• по методам гашения электродуги – масляные, вакуумные, автопневматические, воздушные, электромагнитные аппараты.

В штатном режиме работы электрической подстанции для управления базовыми параметрами используются выключатели нагрузки, но короткие замыкания эти устройства ликвидировать не способны.

В случаях, когда нужно разъединить определенные участки цепи в сети без нагрузки, используются простые устройства, такие как отделители и разъединители.

Измерительные трансформаторы

От стандартных трансформаторов электрической подстанции измерительные отличаются возможностью снимать показатели токов при сверхвысоком напряжении – до нескольких сотен киловольт. Обычные измерительные приборы в таких условиях неприменимы, а их эксплуатация сопровождается огромными рисками для обслуживающего персонала. 

Измерительные трансформаторы служат промежуточным звеном между поступающим напряжением и стандартными приборами фиксации параметров электросети. Они снижают первичное напряжение до оптимального уровня, позволяющего подключать унифицированные измерительные устройства – электросчетчики, амперметры. К тому же использование трансформаторов этого типа минимизирует риски, связанные с обслуживанием электрической подстанции.

Типы конструкций измерительных трансформаторов:

• катушечная – в структуру включены первичная и вторичная обмотки;
• стержневая – одновитковое электрическое устройство;
• шинная – с токопроводящей шиной в качестве первичной обмотки;
• разъемная – магнитопровод, разделенный на две части и стянутый специальными шпильками.

Показания, которые снимают измерительные трансформаторы, тут же интерпретируются и сверяются с базовыми физическими параметрами системы. Значительные отклонения от номинальных значений расцениваются как неисправность или аварийная ситуация. В ответ запускаются автоматические выключатели, которые размыкают электрическую сеть.

Системы защиты, автоматики и управления

Оборудование, которым оснащена электрическая подстанция, функционирует в автоматическом режиме, при этом работа блока контролируется специалистами дистанционно. Основным типом агрегатов, которые предотвращают серьезные поломки внутри распределительной подстанции, выступают автоматические защитные устройства. Их конструкция включает сверхчувствительные датчики, которые реагируют на малейшие изменения в работе электрической системы и передают сведения на защитное устройство.

Датчики приборов способны распознавать:

• изменения температуры;
• задымленность;
• световые вспышки, искрения;
• резкое повышение давления в замкнутых полостях;
• газообразование в жидких средах.

Одним из таких защитных устройств выступает измерительный трансформатор электрической подстанции, рассмотренный выше. В группу защитных агрегатов также входят:

• нелинейные ограничители перенапряжения – предотвращают нарастание напряжения с последующим переводом электроразряда на землю, также выступают в роли молниезащиты;
• высоковольтные разрядники – защищают оборудование электрической подстанции от импульсных всплесков напряжения и предупреждают пробои изоляции с последующим коротким замыканием;
• заземляющие устройства – предотвращают нанесение травм обслуживающему персоналу подстанции, связанных с пиковыми значениями токов при коротком замыкании;
• плавкие высоковольтные предохранители – обеспечивают надежное гашение электродуги и снижение перенапряжений в электросети;
• токоограничивающие реакторы – устраняют действие ударного тока при возникновении короткого замыкания, противодействуют формированию электродуги при появлении внештатной ситуации на электрической подстанции;
• системы телемеханики – отвечают за прием и передачу сигналов, поступающих от датчиков и измерительных приборов, обеспечивают управление электрооборудованием трансформаторного пункта;
• системы сигнализации – оповещают о возникновении внештатных ситуаций на электрической подстанции, показывают положения выключателей и разъединителей, обеспечивают передачу стандартных команд дежурному персоналу.

В современных электрических подстанциях вместо систем автоматической релейной защиты все чаще используются микропроцессорные малогабаритные модули и системы управления на основе программного обеспечения.

Наиболее совершенным типом устройств электрических подстанций считается комплектная трансформаторная подстанция, предназначенная как для наружной, так и для внутренней установки. Она состоит из полностью укомплектованного оборудования, которое остается только смонтировать на месте и подключить к сети.

Заказать расчет и разработку электрических подстанций вы можете на нашем предприятии. Мы располагаем собственной производственной и испытательной базой, позволяющей выполнять все типы работ по энергообеспечению объекта заказчика в кратчайшие сроки.

Подстанции

Подстанции

---

Что такое подстанция?

​​​​​​​Подстанции являются важными компонентами электрической инфраструктуры, необходимой для обеспечения надежного электроснабжения потребителей.

Подстанции состоят из высоковольтного электрического оборудования, такого как трансформаторы, распределительные устройства, автоматические выключатели и сопутствующие устройства.

• Трансформаторы понижают высокое напряжение электричества, поступающего по линиям электропередачи, до гораздо более низкого напряжения, подходящего для передачи по распределительным проводам.
• Цепные выключатели направляют поток электроэнергии, как выключатели, которые включают и выключают свет в вашем доме.
• ​ Автоматические выключатели прерывают подачу электроэнергии при неожиданных скачках напряжения или сбоях, чтобы защитить систему от повреждений, подобно автоматическим выключателям в главном сервисном щитке вашего дома.
• ​ Конденсаторы улучшают качество электроснабжения потребителей двумя важными способами: они сглаживают провалы напряжения, вызванные повышенными нагрузками, и «отфильтровывают» искажения напряжения.

---

Почему у нас есть подстанции?

Целью подстанции является «понижение» электроэнергии высокого напряжения из системы электропередачи на электроэнергию более низкого напряжения, чтобы ее можно было легко подавать в дома и на предприятия через наши распределительные линии.

ENMAX Power Corporation управляет 40 высоковольтными электрическими подстанциями и тремя распределительными подстанциями более низкого напряжения, расположенными во всех частях Калгари и прилегающих к нам зонах обслуживания. Управление экологическими аспектами наших подстанций является важной частью охраны окружающей среды в ENMAX Power.

По мере того, как город Калгари продолжает расти, растет и потребность в электричестве. В результате ENMAX Power предлагает построить и эксплуатировать новые подстанции в Калгари.

---

Узнайте больше о наших проектах по передаче и распределению электроэнергии в Калгари​

---

Вопросы и ответы

• Что такое подстанция?

  Подстанция состоит из высоковольтного электрооборудования, такого как трансформаторы, распределительные устройства и автоматические выключатели. Целью подстанции является «понижение» электроэнергии высокого напряжения из системы передачи на электроэнергию более низкого напряжения, чтобы ее можно было легко подавать в дома и на предприятия в этом районе через распределительные линии более низкого напряжения.

• В чем разница между линиями передачи и распределения?

  Помимо напряжения, линии электропередач обычно монтируются на более высоких деревянных опорах или стальных опорах. Распределительные линии чаще всего монтируются на деревянных столбах, таких как те, что можно увидеть на городских улицах и переулках, или закапываются под землю.

• Зачем нужны новые подстанции?

  ​Калгари быстро растет, и планируется дальнейшее развитие. Высокий рост в некоторых районах означает, что есть потребность в большем количестве электроэнергии. Когда электрическая инфраструктура в районе работает на полную мощность, для обеспечения надежного электроснабжения требуется подстанция.

• Является ли местоположение предлагаемых подстанций окончательным?

  № Расположение подстанций не является окончательным до тех пор, пока ENMAX Power Corporation не получит одобрение на получение лицензии и разрешения от Комиссии по коммунальным предприятиям Альберты (AUC). AUC является руководящим органом, регулирующим энергетическую отрасль Альберты. Точное местоположение подстанции зависит от ряда факторов.

  Во-первых, ENMAX Power изучит территорию с инженерной точки зрения и рассмотрит требования к нагрузке, расположение существующих линий передачи и распределения и т. д. По возможности, подстанции расположены в Областные транспортные коридоры. После того, как ENMAX Power изучит территорию, мы определяем предполагаемую площадку и как минимум две альтернативные площадки. Прежде чем мы подадим заявку на лицензию и разрешение от AUC, мы хотим понять, какие вопросы могут возникнуть у людей, которые работают и живут в этом районе, относительно каждого объекта. Мы надеемся решить эти вопросы с помощью различных процессов вовлечения общественности, информационных пакетов и встреч. После консультаций с общественностью ENMAX Power подает заявку в AUC на получение разрешения и лицензии на строительство, эксплуатацию и техническое обслуживание подстанции. Строительство подстанции не начнется, пока мы не получим разрешение и лицензию от АУК.

• Как выглядит подстанция?

  Подстанция состоит из огороженной территории, включающей здание и двор с электрооборудованием. Хотя технические требования и требования безопасности подстанции не могут быть нарушены, мы открыты для предложений относительно общего вида подстанции. У нас есть некоторая гибкость в отношении ландшафтного дизайна, такого как деревья, кустарники и ограждение, при условии, что связанные с этим расходы одобрены AUC.

• На подстанции шумно?

  Нет. Если вы стоите рядом с подстанцией, вы можете услышать низкий гул или жужжание от оборудования, находящегося под напряжением, в огороженной зоне.

• Это безопасно?

  ​Электричество может быть очень опасным, если к нему не относиться с уважением. Поскольку подстанции имеют высокое напряжение, они недоступны для публики, и вход на них может осуществляться только уполномоченным персоналом. В целях безопасности все подстанции построены с ограждением высотой не менее 2,5 метров. Если вы потеряете предмет на подстанции, позвоните по номеру 403-514-6100, и мы вам его вернем.

  Узнайте больше об обязательствах ENMAX по обеспечению безопасности
  

• Сколько стоит каждая подстанция?

  По нашим оценкам, общая стоимость новой подстанции составит от 5 до 6 миллионов долларов.

• Кто за это платит?

  ENMAX Power возмещает стоимость инфраструктуры подстанции для обеспечения безопасного и надежного электроснабжения жителей Калгарии через передачу Тариф, который устанавливается Администратором передачи (TA) и утверждается регулирующим органом TA, Комиссия по коммунальным услугам Альберты (AUC). Тариф на передачу выставляется в счет компаниям по распределению электроэнергии, которые, в свою очередь, перекладывают эти сборы на розничных продавцов электроэнергии. Затем розничные торговцы электроэнергией передают эти тарифы потребителям через свои счета за электроэнергию. В частности, затраты на строительство и обслуживание подстанций возмещаются за счет Тариф.

Электрические подстанции — Power Lines Inc

Опубликовано в 19:51 в Новости by gsadmin

Электрические подстанции

2 июля 2014 г.

Что такое электрические подстанции?

Подстанции представляют собой соединители в системе распределения электроэнергии между линиями электропередачи на большие и короткие расстояния.

Электричество, передаваемое на большие расстояния, повышается до более высокого напряжения, чтобы свести к минимуму потери энергии в пути. Когда приходит время, так сказать, «сойти с магистрали», он попадает на подстанцию, где напряжение понижается для распределения к конечному пользователю — потребителю. Точно так же он может быть усилен, если движется в противоположном направлении.

Кроме того, электрические подстанции обеспечивают своего рода систему сдержек и противовесов, предоставляя место для отключения электричества при необходимости.

Над землей или под землей?

Линии электропередач, входящие и выходящие из подстанции, могут быть надземными или подземными, в зависимости от множества факторов. Воздушные линии, как правило, менее дороги в строительстве, но, как правило, имеют больше отключений электроэнергии из-за погодных явлений. Подстанции, которые они обслуживают, также могут быть наземными за забором или под землей.

Подстанции в городских районах, как правило, располагаются под землей или в зданиях, в то время как в сельской местности они чаще располагаются над землей.

Распределение: Переключение линий между распределением и передачей, что предполагает повышение или понижение напряжения.

Коллектор: Работает совместно с возобновляемыми источниками энергии, собирает энергию, повышает напряжение и подает на линии электропередач.

Преобразователь: Преобразует частоту токов.

Два типа распределительных устройств Защита цепей

• Распределительное устройство с воздушной изоляцией: Цепи защищены/изолированы слоем воздуха и находятся только на открытом воздухе, поскольку требуют места и более высокого напряжения.
• Распределительное устройство с элегазовой изоляцией: В настоящее время становится все более распространенным. Хотя его строительство обходится дороже, оно обычно считается более безопасным и более рентабельным в долгосрочной перспективе, поскольку требует меньше обслуживания и меньше места.

Что находится на подстанции?

Подстанции состоят из трансформаторов, коммутационной защиты и контрольного оборудования, такого как автоматические выключатели и разъединители. Установлены механизмы контроля, которые защищают и измеряют активность. Трансформаторы преобразуют напряжение вверх или вниз в зависимости от того, в каком направлении оно направлено. Автоматические выключатели и разъединители позволяют мгновенно отключить часть системы или ограничить ее в случае возникновения проблемы.

Кому принадлежит подстанция?

Право собственности на подстанцию ​​может принадлежать коммунальной компании, муниципалитету или коммерческому заказчику.