Трансформаторные подстанции это: виды и особенности выбора, характеристики

виды и особенности выбора, характеристики

Тяговая подстанция служит для преобразования высокого трехфазного тока с величиной напряжения от 6 киловольт в постоянный ток в 600 Вольт, например, для питания силовых линий для трамваем, метро, троллейбусов или для других потребителей. Также тяговые подстанции могут довести высокий ток до стандартного уровня в 220 Вольт, то для широкого потребителя. Мощность такой подстанции зависит от требуемых величин конечного потребителя. Она подбирается исходя из многих переменных – тяговые расчеты, трассировка линий, величина и мощность потребителя и других данных. После того, как стало известно количество клиентов, подбирается конкретная тяговая подстанция.

В данной статье будет рассмотрена как устроена такая подстанция, из чего она состоит, какие особенности работы она имеет. В качестве дополнительного материала статья содержит один скачиваемый файл с техническими характеристиками и несколько видеоматериалов по выбранному профилю.

Что такое тяговая подстанция.

Что такое контактная сеть

Контактная сеть – совокупность линейных токоведущих, изолирующих, поддерживающих и опорных элементов, предназначенных для подведения электроэнергии к токосъемникам ПС. Контактный провод изготавливается из мели и ее сплавов (медно-кадмиевые и медно-магниевые) сечением 65–100 мм2. На вспомогательных линиях и линиях в депо могут использоваться медные провода со стальным сердечником. Провод должен иметь хорошую электропроводность, износостойкость и высокую прочность для возможности надежного натяжения.

Сечение контактных проводов выбирают с учетом их стоимости по так называемой экономической плотности тока из условия оптимального соотношения между расходом цветных металлов и потерями электрической энергии в тяговой сети. Высота подвешивания контактных проводов на строящихся или реконструируемых линиях должна быть 6,0 м. Снижение высоты подвешивания допускается внутри производственных помещений, под мостами и эстакадами – до 4,2 м, в тоннелях – до 3,9 м.

При больших токовых нагрузках контактной сети или при падении напряжения в конце участка больше допустимого параллельно контактным проводам прокладывают усиливающие провода из меди, алюминия или свитого провода из стальной и алюминиевой проволоки для повышения прочности. Через определенные промежутки эти провода соединяют с контактными.

Контактная подвеска – система подвешивания контактных проводов к поддерживающим конструкциям. Контактные подвески в зависимости от способа подвешивания, крепления и поддержания натяжения бывают простые, цепные и полигонные. Расстояние между точками крепления контактного провода к опорным конструкциям называется длиной пролета контактной подвески. Для крепления контактных проводов и поддерживающих конструкций используется различная арматура с изоляцией или без нее.

Тяговая подстанция – вид сверху.

Полигонная подвеска используется при прохождении линии электротранспорта под искусственными сооружениями, на криволинейных участках, городских площадях и т.п. В этом случае вся подвеска и контактный провод располагаются в горизонтальной плоскости. Контактные провода трамвайных линий на прямых участках пути расположены зигзагообразно с выносом от осевой линии до 400 мм для равномерного износа токосъемника.

В пересечениях контактных проводов устраивают воздушные пересечения и крестовины. Они обеспечивают прохождение токосъемников ПС без контакта с пересекаемым контактным проводом по специальным направляющим. Для этого на пересечениях организуют бесконтактные участки, которые ПС проходит накатом. В качестве поддерживающих устройств в контактных сетях трамвая и троллейбуса применяются кронштейны, простые и цепные гибкие поперечины, балки и перекрытия путепроводов, тоннелей и другие инженерные сооружения. В гибких устройствах, как правило, используется стальной оцинкованный семипроволочный канат.

Для крепления поддерживающих устройств предназначены опорные конструкции: специальные опоры (железобетонные или стальные), стены кирпичных и железобетонных зданий, конструкции тоннелей, мостов и путепроводов.

Контактная сеть троллейбуса должна обеспечивать движение троллейбуса по первой и второй полосам движения, а на подходах к левым поворотам – в крайне левой полосе предусматривать возможность своевременного перестроения троллейбуса с учетом конкретной дорожной обстановки. Отрицательный (нулевой) провод контактной сети троллейбуса располагается с правой стороны по ходу движения.

Пульт управления тяговой подстанции.

Для изменения направления движения троллейбуса на контактной сети устанавливаются стрелочные переводы. Традиционно стрелочные переводы троллейбусной контактной сети управляются аналогично трамвайным, т.е. в зависимости от наличии тяги при подъезде к стрелочному переводу. Современные стрелочные переводы управляются с помощью радиосигнала из кабины водителя. В кабине установлены трансмиттер (радиопередающее устройство) и ряд кнопок управления. На опоре контактной сети рядом с автоматической стрелкой находится устройство, принимающее радиосигналы и подающее управляющий импульс на привод стрелочного перевода, а также специальный светофор, который показывает направление движения троллейбуса при текущем положении перьев стрелки.

Если водителя устраивает это направление, то он, не производя никаких действий, проходит стрелку и следует по заданному маршруту. Если же водителю нужно перевести стрелку в другое направление, он нажимает определенную кнопку на панели управления и тем самым подает радиосигнал, активирующий привод стрелки. В течение 1,5-2,0 с происходит переключение направления движения, и троллейбус следует по другому пути. После проезда машины стрелочный перевод остается уже в новом положении. У таких стрелок нет обесточенных элементов, поэтому водителю для их проезда не требуется специально снижать скорость.

Если в одном месте маршрута установлены несколько автоматических стрелок, то для управления ими используются различные кнопки. Радиопередающее устройство имеет четыре канала, для управления каждой стрелкой на сложных перекрестках определяется свой канал. Сходные стрелки работают в автоматическом режиме без участия водителя.

Виды тяговых подстанций

Тяговая подстанция в первую очередь подразделяется на две группы:

1. Постоянного тока.
2. Переменного тока.

Первый из названных вариантов включает оборудование, рассчитанное на 6-220 кВ. При этом питание осуществляется по ЛЭП воздушного и кабельного типа. В случае когда напряжение ниже порога 110 кВ, требуется понижение, соответственно, электроэнергия сначала проходит этап понижения значения электрических параметров при участии трансформатора.

В прочих ситуациях энергия направляется сразу в распред. устройство. Тяговая разнотипная подстанция переменного тока по большому счету сходна с оборудованием этого рода, функционирующим на постоянном токе, за единственным исключением, которое состоит в отсутствии преобразующего узла для выпрямления электрических характеристик.

Для чего нужна тяговая подстанция.

Тяговая разнотипная подстанция встречается и в других исполнениях, разделение при этом осуществляется по целевому назначению транспорта:

1. Оборудование для железной дороги. Встречается в следующих вариантах:

• Опорная – может выступать в качестве источника питания для других установок;
• Тупиковая – получает электроэнергию от рядом стоящей подстанции;
• Промежуточная – питается от двух ближайших установок.

2. Тяговые подстанции трамвая и троллейбуса. Оборудование данного вида также существует в нескольких исполнениях:

• С необходимостью участия обслуживающего персонала;
• Полностью автоматизированные;
• ТП для трамвая и троллейбуса, которые не требуют участия в работе оборудования персонала и представляют телеуправляемую технику.

3. Установки для метрополитена. Различают следующие виды подобной техники:

• Тяговая;
• Понизительная;
• Тягово-понизительная.

В первом случае представлена тяговая распределительная подстанция, питание которой осуществляется посредством городских электросетей. Второй из названных вариантов предполагает получение тока больших значений от тяговой установки, который в дальнейшем понижается до уровня 400-230 В, чего достаточно для силовых и осветительных приборов.

Трансформаторная подстанция.

Технические характеристики

Тяговые подстанции трамвая, метро и троллейбуса и железнодорожного транспорта имеют ряд параметров, по которым подбирается требуемый вариант. Кстати, если сравнивать их с таким оборудованием, как столбовые подстанции СТП, которые питаются переменным током и представлены исключительно лишь тупиковым вариантом конструкции, то ассортимент будет весьма широк, что несколько затрудняет выбор.

Для ориентации в большом количестве исполнений нужно четко представлять, какие нагрузки будут оказываться на технику данного вида, в соответствии с чем определяются параметры оборудования:

• величина сопротивления и напряжения на шинах, куда подается уже выпрямленный ток;
• тяговая подстанция метро, железной дороги и прочего электротранспорта характеризуется внутренним сопротивлением, а также сопротивлением отсасывающего фидера и сглаживающего узла, посредством данных величин можно получить значение сопротивления всей установки, суммировав их;
• тяговые подстанции метро и РЖД отличаются по количеству используемых в конструкции трансформаторов и распред. устройств;
• напряжение всей установки является расчетной величиной и определяется из формул;
• мощность короткого замыкания.

Для сравнения, определяющими параметрами для такого оборудования, как столбовые трансформаторные подстанции, являются: общая мощность, а также значения высшего и низшего напряжения.

Тяговая подстанция большой мощности.

Тяговая подстанция переменного тока

Тяговая подстанция переменного тока служит только для понижения напряжения ( трансформации) переменного тока, получаемого от энергосистем. Однофазным током такого напряжения питается контактная сеть. Тяговые подстанции переменного тока системы 2×25 кВ с первичным напряжением 110 ( 220) кВ имеют структурную схему, особенностью которой является применение специальных однофазных трансформаторов и их присоединение к тяговой сети. На тяговых подстанциях переменного тока используют конденсаторные батареи. На тяговых подстанциях переменного тока во многих случаях устанавливают оборудование, необходимость в котором определяется родом тока и его влиянием на идущие параллельно железной дороге линии связи и электрические сети низкого напряжения.

Схема тяговой подстанции переменного тока.

Для этого на тяговых подстанциях применяют специальные установки для повышения коэффициента мощности тяговой нагрузки, устройства СЦБ для питания линий током повышенной частоты и компенсирующие устройства.  На тяговых подстанциях переменного тока высоковольтные кабели тягового напряжения должны выполняться небронированными и в неметаллической оболочке. Кроме того, в распределительном устройстве должны быть предусмотрены меры, исключающие нагрев металлоконструкций однофазным переменным током.

На тяговых подстанциях переменного тока 2×25 кВ устанавливают два рабочих и один резервный трансформатор. Питание тяговых нагрузок от однофазных трансформаторов, собранных по схеме открытого треугольника, вынуждает устанавливать для питания районных нетяговых потребителей дополнительно двух – или трехобмоточные трансформаторы.  

На совмещенных тяговых подстанциях переменного тока ( при потребителях электроэнергии I и II категорий) устанавливаются, как правило, два тяговых и отдельно два трансформатора для питания силовой нагрузки. На тяговых подстанциях переменного тока постройки 1954 – 1961 гг. в схемах питания автоблокировки при частоте 75 Гц кроме перечисленных трансформаторов устанавливают автотрансформаторы. У автотрансформатора обмотка низшего напряжения является частью обмотки высшего напряжения.

Питание района от тяговых подстанций переменного тока с высшим напряжением ПО кВ может осуществляться либо от трехобмоточных тяговых трансформаторов, либо от отдельных трансформаторов, устанавливаемых на тяговых подстанциях. Если для электроснабжения района требуется одно питающее напряжение, наиболее целесообразна схема питания от третьей обмотки тяговых трансформаторов. При наличии существующей районной нагрузки на двух напряжениях может оказаться более экономичным вариант питания тяговых и районных потребителей от отдельных трансформатеров.

Дополнительный материал: Как сделать 4G антенну. 

Эффективность схемы раздельного питания возрастает в случаях, когда для питания тяги можно ограничиться установкой одного трансформатора, а также когда тяговая подстанция сооружается вблизи действующей районной подстанции. Мощность трансформаторов STp тяговых подстанций переменного тока зависит от величины тяговой нагрузки по плечам питания 1а и / fr и от мощности железнодорожной нетяговой S. В связи с большой мощностью тяговых подстанций переменного тока напряжения ниже ПО кВ для их питания не применяют. Поэтому при размещении такой подстанции вблизи районной рекомендуется помещать их на одной площадке.

Как работает тяговая подстанция.

Классификация в зависимости от назначения

В соответствии с условиями работы тяговая подстанция может быть отнесена к одной из следующих групп. Для железнодорожного транспорта применяются опорные, тупиковые, промежуточные разновидности. В первом случае установка может использоваться для питания прочих объектов. Тупиковые аппараты обеспечиваются электротоком от соседних подстанций, а промежуточные – от двух соседних установок.

Для т троллейбусов и трамваев применяются особые разновидности. Первая группа приборов нуждается в участии обслуживающего персонала. Вторая категория полностью автоматизирована. К третьей категории относится телеуправляемая техника. В управлении такими станциями не требуется участие персонала. Для метрополитена используют понизительные, тяговые и тягово-понизительные приборы. В первом варианте система питается от оборудования городских электросетей. Второй тип понижает напряжение до 400-220 В. Ее энергию применяют для питания осветительных и силовых приборов.

Общий вид электроподстанции.

Рекомендации по проектированию

Для правильного проектирования установки недостаточно одной толь ко мощности трансформатора. Следует учитывать целый перечень параметров, которые влияют на работу оборудования. Величина напряжения, сопротивления на шинах, в которые подаётся ток. Сама подстанция обладает определенным уровнем сопротивления, а также сопротивлением фидера, сглаживающего узла. При выборе установки необходимо учитывать общую сумму этого параметра.

В конструкции может применяться разное количество трансформаторов, распределителей. При выборе учитывают условия эксплуатации техники. При помощи общепризнанных формул необходимо рассчитывать общую величину требуемого напряжения установки. Мощность короткого замыкания также берется во внимание. В большинстве случаев учитывают общую мощность оборудования, а также показатели низшего и высшего напряжения.

Подстанция для жилого сектора.

Структура

Описание типовых схем представленных аппаратов достаточно сложное. Одна ко можно выделить общие че рты. Подключение в системе производится в соответствии с особенностями транспорта, для которого применяется агрегат. Распределитель состоит из трех блоков. В первом находится устройство, принимающее высокое напряжение, во втором отсеке – трансформатор, а в третьем – выход для электроэнергии с заданными характеристиками. Предусмотрен всего один выключатель. На вводе присутствует разъединитель.

Соединение первичных обмоток выполняется по схеме звезда. Нулевая фаза обязательно заземляется. Вторичные обмотки соединяются в виде треугольника. Одну из фаз заземляют и подводят к рельсу. В метрополитене для этого предусмотрено наличие особого контактора. Этот рельс предназначен исключительно для снятия напряжения электровозом. Другие фазы подают то к в два воздушных кабеля. Их иногда применяют для снабжения электроэнергией других потребителей, но в основном по воздушным проводам тяговые подстанции обеспечивают питание троллейбусов.

Для трамвая этот процесс предполагает задействовать один воздушный провод и один наземный рельс. В большинстве стран мира напряжение для та кой сети составляет 550 В.

Питание подстанции

Тяговая подстанция должна обеспечивать бесперебойную подачу электричества для передвижения транспорта. Поэтому многие из подобных агрегатов запитываются с разу от двух автономных сетей. При этом может применяться однолинейная схема тяговой подстанции или при помощи двух резервных линий к другому источнику питания. Также возможен вариант запитки перемычками между отдельными подстанциями.

Питание подстанции

Если применяется вариант из двух отдельных линий, каждая из них должна быть рассчитана на максимальную нагрузку агрегата. Резервные коммуникации должны выдерживать общую нагрузку соединенных станций. Раньше для запитки сетей метрополитена применяли радиальную схему. Она сложна и затратная. При ее применении требуется слишком много кабеля. От нее от казались. Сегодня применяются толь ко приведенные выше схемы. Линии и перемычки позволяют объединять аппаратуру в отдельные группы. Если внутри нее вышел из строя один прибор, его функции берут на себя другие агрегаты.

Также при выполнении мероприятий по текущему обслуживанию агрегатов проведение всех операций будет п роще, не вызывая остановки системы. В этом случае существует возможность обесточить толь ко один агрегат. Другие устройства при этом будут обеспечивать работу линии. Такой подход к текущему ремонту значительно упрощает работу персонала, делая обслуживание менее затратным.

Использование тяговых подстанций

Предназначение тяговой подстанции следующее: преобразовывать и распределять электрический ток в целях обслуживания электротранспорта. Подстанции подразделяются по виду выдаваемого в контактную сеть электрического тока – постоянного и переменного – от того, какой именно вид использует электротранспорт: электровозы наземных железных дорог, метрополитена, трамваи или троллейбусы. Тяговая подстанция может обеспечивать электротоком и других потребителей, не только железную дорогу.

Тяговая подстанция может быть стационарной или передвижной. Передвижные используются достаточно редко. Расстояние между тяговыми подстанциями с постоянным током в контактной сети, их возводят с шагом в десять-пятнадцать километров. Дистанция меняется от требуемой мощности, которая находится в зависимости от напряженности в движении составов, рельефа местности.

Тяговая подстанция запитывается от линий электропередач, проложенных по воздуху на опорах, или же через кабельной сети. Внешнее напряжение снижает трансформатор и передает его к выпрямителю, с него электрический ток подается к контактной сети. В настоящее время на электровозах и на других видах электротранспорта широко применяется рекуперация энергии. При торможении электровозы, троллейбусы, трамваи – потребители электротока, превращаются в его источник. Электродвигатели становятся генераторами и передают электрический ток контактной сети, поглощая тем самым кинетическую энергию движения, и обеспечивают торможение электротранспорта.

Контактная сеть подстанции.

Для обратного перетекания тока в электросеть служит инвертор. Они в автоматическом режиме отключает выпрямители, как только тормозящий в режиме рекуперации транспорт начинает выдавать ток. На железной дороге номинальным уровнем напряжения принято считать 3300 Вольт, в метрополитенах 825 Вольт, в контактной сети троллейбусов и трамваев 600 Вольт.

Подстанции переменного тока отличаются от аналогичных постоянного тока отсутствием выпрямителя, понижающий трансформатор подает ток непосредственно в контактную сеть.

Расстояние между тяговыми подстанциями, на которых используется переменный ток, выше, чем для станций с использованием постоянного тока – до пятидесяти километров. А напряжение, которое снимает электротранспорт – 27,5 килоВольт. Запитка от внешней сети для них составляет от 110-ти, до 220-ти килоВольт. Схема соединения первичных обмоток понижающего трансформатора таких станций – «звезда» с заземленной нулевой фазой. Вторичные обмотки соединены по схеме «треугольник».

Одна из фаз заземлена и соединена с рельсом, который и служит одним из контактных проводов для электровоза. В метрополитене – это отдельный контактный рельс, который служит исключительно для снятия с него напряжения электровозом подземки. Две другие фазы подают ток в два воздушных провода на разных путях, а также их используют для снабжения других потребителей электроэнергии.

Последних возле железных дорог достаточно много. Это и автоматика управляющая передвижением составов, сигнальные приспособления, связь, освещение платформ и станционных зданий, их обогрев и многое другое. Традиционно во многих местностях система электроснабжения железных дорог является единственной возможностью подвести напряжение к населенным пунктам. Поэтому тяговая подстанция не только используется для электротранспорта, но и снабжает электроэнергией населенные пункты, других потребителей, обеспечивая их потребности.

ЛЭП.

Тяговая подстанция, их группы осуществляют обслуживание наземного, преимущественно, городского, электротранспорта – троллейбусы и трамваи. Они преобразуют ток от внешних сетей в постоянный и передают его на контактные провода или рельсы. Для троллейбусов – это два контактных воздушных провода, для трамваев – один воздушный и рельс. Используемое напряжение в большинстве стран 550 Вольт.

Закрытые трансформаторные подстанции общие требование

 

 

 

     Закрытые  трансформаторные подстанции могут располагаться как в отдельно стоящих зданиях, так и быть встроенными или пристроенными. Пристройка трансформаторной подстанции к существующему зданию с использованием стены здания в качестве стены подстанции допускается при условии принятия специальных мер, предотвращающих нарушение гидроизоляции стыка при осадке пристраиваемой подстанции. Указанная осадка должна быть также учтена при креплении оборудования на существующей стене здания.

    Допускается размещать распределительные устройства до 1 кВ в одном помещении с РУ выше 1 кВ при условии, что части РУ или подстанции до 1 кВ и выше будут эксплуатироваться одной организацией.

    При размещении неизолированных токоведущих частей вне камер и расположении их ниже 2,50 м для 6-10 кВ и 2,70 м для 20 кВ от пола они должны быть ограждены. Высота прохода под ограждением должна быть не менее 1,9 м. Аппараты, у которых нижняя кромка фарфора (полимерного материала) изоляторов расположена над уровнем пола на высоте 2,20 м и более, разрешается не ограждать. Применение барьеров в огражденных камерах не допускается.

    Ширина коридора обслуживания в распределительных устройствах должна обеспечивать удобное обслуживание и перемещение оборудования, причем она должна быть не менее (считая в свету между ограждениями):

– при одностороннем расположении оборудования – 1,00 м;

– при двустороннем расположении оборудования – 1,20 м.

В коридоре обслуживания, где находятся приводы выключателей или разъединителей, указанные выше размеры должны быть увеличены соответственно до 1,50 и 2,00 м. При длине коридора до 7,00 м допускается уменьшение ширины коридора при двустороннем обслуживании до 1,80 м.

    Ширина коридора обслуживания комплектного распределительного устройства КРУ с выкатными элементами и КТП должна обеспечивать удобство управления, перемещения и разворота оборудования и его ремонта. При установке КРУ и КТП в отдельных помещениях ширину коридора обслуживания следует определять, исходя из следующих требований:

– при однорядной установке длина наибольшей из тележек КРУ (со всеми выступающими частями) плюс не менее 0,60 м;

– при двухрядной установке длина наибольшей из тележек КРУ (со всеми выступавшими частями) плюс не менее 0,80 м.

При наличии коридора с задней стороны КРУ и КТП для их осмотра ширина его должна быть не менее 0,80 м; допускаются отдельные местные сужения не более чем на 0,20 м. При открытой установке КРУ и КТП в производственных помещениях ширина свободного прохода должна определяться расположением производственного оборудования, обеспечивать возможность транспортирования наиболее крупных элементов КРУ к КТП и в любом случае она должна быть не менее 1 м.

    Высота помещения должна быть не менее высоты КРУ, КТП, считая от шинных вводов, перемычек или выступающих частей шкафов, плюс 0,80 м до потолка или 0,30 м до балок. Допускается меньшая высота помещения, если при этом обеспечиваются удобство и безопасность замены, ремонта и наладки оборудования  комплектного распределительного устройства КРУ, комплектной трансформаторной подстанции КТП, шинных вводов и перемычек.

    При воздушных вводах в закрытом распределительном устройстве ЗРУ, КТП и закрытые трансформаторные  подстанции, не пересекающих проездов или мест, где возможно движение транспорта и т.п., расстояния от низшей точки провода до поверхности земли должны быть не менее 4,50 м для 6-10 кВ и 4,75 м для 20 кВ.

    При меньших расстояниях от провода до земли на соответствующем участке, под вводом должны быть предусмотрены либо ограждение территории забором высотой 1,60 м, либо горизонтальное ограждение под вводом. При этом расстояние от земли до провода в плоскости забора должно быть не менее приведенных выше.

    На кровле здания закрытого распределительного устройства в случае неорганизованного водостока над воздушными вводами следует предусматривать козырьки.

    Выходы из распределительных устройств следует выполнять исходя из следующих требований:

– при длине распределительного устройства до 7,00 м включительно допускается один выход;

– при длине распределительного устройства более 7,00 м должны быть предусмотрены два выхода по его концам.

    Двери из распределительного устройства должны открываться в направлении других помещений или наружу и иметь самозапирающиеся замки, открываемые без ключа со стороны распределительного устройства.

    Двери между отсеками одного распределительного устройства или между смежными помещениями двух распределительных устройств должны иметь устройство, фиксирующее двери в закрытом положении и не препятствующее открыванию дверей в обоих направлениях.

    Двери между помещениями (отсеками) распределительных устройств разных напряжений должны открываться в сторону распределительного устройства с низшим напряжением.

    Замки в дверях помещений распределительного устройства одного напряжения должны открываться одним и тем же ключом; ключи от входных дверей распределительного устройства и других помещений не должны подходить к замкам камер, а также к замкам дверей в ограждениях электрооборудования. Требование о применении самозапирающихся замков не распространяется на распределительные устройства городских и сельских распределительных электрических сетей напряжением 10 кВ и ниже.

    В одном помещении распределительного устройства РУ напряжением от 0,4 кВ и выше допускается установка до двух масляных силовых трансформаторов мощностью каждый до 0,63 MBA, отделенных друг от друга и от остальной части помещения РУ перегородкой из негорючих материалов с пределом огнестойкости 45 мин высотой не менее высоты трансформатора, включая вводы высшего напряжения.

    В закрытых отдельно стоящих, пристроенных и встроенных подстанциях, в камерах трансформаторов и других маслонаполненных аппаратов с массой масла в одном баке до 600 кг при расположении камер на первом этаже с дверями, выходящими наружу, маслосборные устройства не выполняются. При массе масла или негорючего экологически безопасного диэлектрика в одном баке более 600 кг должен быть устроен маслоприемник, рассчитанный на полный объем масла или на удержание 20% масла с отводом в маслосборник.

    Вентиляция помещений трансформаторов должна обеспечивать отвод выделяемого ими тепла в таких количествах, чтобы при их нагрузке, с учетом перегрузочной способности и максимальной расчетной температуре окружающей среды, нагрев трансформаторов не превышал максимально допустимого для них значения. Вентиляция помещений силовых трансформаторов должна быть выполнена таким образом, чтобы разность температур воздуха, выходящего из помещения и входящего в него, не превосходила 15 °С. При невозможности обеспечить теплообмен естественной вентиляцией необходимо предусматривать принудительную, при этом должен быть предусмотрен контроль ее работы с помощью сигнальных аппаратов.

 

 

 

Области применения одно- и двухтрансформаторных подстанций

Области применения одно- и двухтрансформаторных подстанций

Как правило, в системах электроснабжения применяются одно- и двухтрансформаторные подстанции. Применение трехтрансформаторных подстанций вызывает дополнительные капзатраты и повышает годовые эксплуатационные расходы. Трехтрансформаторные подстанции используются редко, как вынужденное решение, при реконструкции, расширении подстанции, при системе раздельного питания силовой и осветительной нагрузок, при питании резкопеременных нагрузок.

Однотрансформаторные ТП 6-10/0,4 кВ применяются при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время не более 1 суток, необходимый для ремонта или замены поврежденного элемента (питание электроприемников III категории), а также для питания электроприемников II категории, при условии резервирования мощности по перемычкам на вторичном напряжении или при наличии складского резерва трансформаторов.

Однотрансформаторные ТП выгодны еще и в том отношении, что если работа предприятия сопровождается периодами малых нагрузок, то можно за счет наличия перемычек между трансформаторными подстанциями на вторичном напряжении отключать часть трансформаторов, создавая этим экономически целесообразный режим работы трансформаторов.

Под экономическим режимом работы трансформаторов понимается режим, который обеспечивает минимальные потери мощности в трансформаторах. В данном случае решается задача выбора оптимального количества работающих трансформаторов.

Такие трансформаторные подстанции могут быть экономичны и в плане максимального приближения напряжения 6-10 кВ к электроприемникам, уменьшая протяженность сетей до 1 кВ за счет децентрализации трансформирования электрической энергии. В этом случае вопрос решается в пользу применения двух однотрансформаторных по сравнению с одной двухтрансформаторной подстанцией.

Двухтрансформаторные ТП применяются при преобладании электроприемников I и II категорий. При этом мощность трансформаторов выбирается такой, чтобы при выходе из работы одного, другой трансформатор с учетом допустимой перегрузки принял бы на себя нагрузку всех потребителей (в этой ситуации можно временно отключить электроприемники III категории). Такие подстанции желательны и независимо от категории потребителей при наличии неравномерного суточного или годового графика нагрузки. В этих случаях выгодно менять присоединенную мощность трансформаторов, например, при наличии сезонных нагрузок, одно или двухсменной работы со значительной различающейся загрузкой смен.

Электроснабжение населенного пункта, микрорайона города, цеха, группы цехов или всего предприятия может быть обеспечено от одной или нескольких трансформаторных подстанций. Целесообразность сооружения одно- или двухтрансформаторных подстанций определяется в результате технико-экономического сравнения нескольких вариантов системы электроснабжения. Критерием выбора варианта является минимум приведенных затрат на сооружение системы электроснабжения. Сравниваемые варианты должны обеспечивать требуемый уровень надежности электроснабжения.

В системах электроснабжения промышленных предприятий наибольшее применение нашли следующие единичные мощности трансформаторов: 630, 1000, 1600 кВ×А, в электрических сетях городов — 400, 630 кВ×А. Практика проектирования и эксплуатации показала необходимость применения однотипных трансформаторов одинаковой мощности, так как разнообразие их создает неудобства в обслуживании и вызывает дополнительные затраты на ремонт.

Выбор мощности трансформаторов трансформаторных подстанций

В общем случае выбор мощности трансформаторовпроизводится на основании следующих основных исходных данных: расчетной нагрузки объекта электроснабжения, продолжительности максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, стоимости электроэнергии, нагрузочной способности трансформаторов и их экономической загрузки.

Основным критерием выбора единичной мощности трансформаторов является, как и при выборе количества трансформаторов, минимум приведенных затрат, полученный на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Ориентировочно выбор единичной мощности трансформаторов может выполняться по удельной плотности расчетной нагрузки (кВ×А/м2) и полной расчетной нагрузки объекта (кВ×А).

При удельной плотности нагрузки до 0,2 кВ×А/м2 и суммарной нагрузке до 3000 кВ×А целесообразно применять трансформаторы 400; 630; 1000 кВА с вторичным напряжением 0,4/0,23 кВ. При удельной плотности и суммарной нагрузки выше указанных значений бо-лее экономичны трансформаторы мощностью 1600 и 2500 кВА.

Однако эти рекомендации не являются достаточно обоснованными в следствии быстроменяющихся цен на электрооборудование и в частности ТП.

В проектной практике трансформаторы трансформаторных подстанций часто выбирают по расчетной нагрузке объекта и рекомендуемым коэффициентам экономической загрузки трансформаторов Кзэ = Sр / Sн.т., в соответствии с данными таблицы.

Рекомендуемые коэффициенты загрузки трансформаторов цеховых ТП

Коэффициент загрузки трансформатора	Вид трансформаторной подстанции и характер нагрузки
0,65 … 0,7	Двухтрансформаторные ТП с преобладающей нагрузкой I категории
0,7 … 0,8	Однотрансформаторные ТП с преобладающей нагрузкой II категории при наличии взаимного резер-вирования по перемычкам с другими подстанциями на вторичном напряжении
0,9 … 0,95	трансформаторные подстанции с нагрузкой III категории или с преобладающей нагрузкой II категории при возможности использо-вания складского резерва трансформаторов

Важное значение при выборе мощности трансформаторов является правильный учет их нагрузочной способности. Под нагрузочной способностью трансформатора понимается совокупность допустимых нагрузок, систематических и аварийных перегрузок из расчета теплового износа изоляции трансформатора. Если не учитывать нагрузочную способность трансформаторов, то можно необоснованно завысить при выборе их номинальную мощность, что экономически нецелесообразно.

На значительном большинстве подстанций нагрузка трансформаторов изменяется и в течение продолжительного времени остается ниже номинальной. Значительная часть трансформаторов выбирается с учетом послеаварийного режима, и поэтому нормально они остаются длительное время недогруженными. Кроме того, силовые трансформаторы рассчитываются на работу при допустимой температуре окружающей среды, равной +40оС. В действительности они работают в обычных условиях при температуре среды до 20 … 30оС. Следовательно, силовой трансформатор в определенное время может быть перегружен с учетом рассмотренных выше обстоятельств без всякого ущерба для установленного ему срока службы (20 … 25 лет).

На основании исследований различных режимов работы трансформаторов разработан ГОСТ 14209-85, регламентирующий допустимые систематические нагрузки и аварийные перегрузки силовых масляных трансформаторов общего назначения мощностью до 100 мВ×А включительно с видами охлаждения М, Д, ДЦ и Ц с учетом температуры охлаждения cреды.

Для определения систематических нагрузок и аварийных перегрузок в соответствии с ГОСТ 14209-85 необходимо также знать начальную нагрузку, предшествующую перегрузке и продолжительность перегрузки. Эти данные определяются по реальному исходному графику нагрузки (полной мощности или току), преобразованному в эквивалентный в тепловом отношении в прямоугольный двух- или многоступенчатый график.

В связи с необходимостью иметь реальный исходный график нагрузки расчет допустимых нагрузок и перегрузок в соответствии с может быть выполнен для действующих подстанций с целью проверки допустимости существующего графика нагрузки, а также с целью определения возможных вариантов суточных графиков с максимальными значениями коэффициентов загрузки в предшествующий момент режима перегрузки и в режиме перегрузки.

На стадии проектирования подстанций можно использовать типовые графики нагрузок или в соответствии с рекомендациями, также предлагаемыми в ГОСТ 14209-85 выбирать мощность трансформаторов по условиям аварийных перегрузок.

Тогда для подстанций, на которых возможна аварийная перегрузка трансформаторов (двухтрансформаторные, однотрансформаторные с резервными связями по вторичной стороне), если известна расчетная нагрузка объекта Sp и коэффициент допустимой аварийной перегрузки Kз.ав, номинальная мощность трансформатора определяется, как

Sн.т. = Sp / Kз.ав

Следует также отметить, что нагрузка трансформатора свыше его номинальной мощности допускается только при исправной и полностью включенной системе охлаждения трансформатора.

Что касается типовых графиков, то на настоящее время они разработаны для ограниченного количества узлов нагрузок.

КТП: виды комплектных трансформаторных подстанций

Комплектная трансформаторная подстанция

Содержание статьи

Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) представляет собой оборудование, предназначенное для организации сетей электроснабжения. Главным элементом КТП выступает трансформатор, который преобразует электрический ток в большую или меньшую сторону по мере необходимости.

Сегодня комплектные трансформаторные подстанции установлены практически в каждом населенном пункте. Не обходятся без подстанций и промышленные предприятия для которых качественное и надежное электроснабжение просто жизненно необходимо.

Особенности КТП

КТП — это готовое к работе оборудование, имеющее корпус из металла в качестве защиты от всевозможных осадков и повреждения. В комплекте к трансформаторной подстанции идут все нужные составляющие, поэтому при покупке КТП, останется лишь вызвать специалистов для грамотного подключения подстанции.

В основном комплектная трансформаторная подстанция предназначена для установки на открытой местности. Надежный корпус защищает трансформатор и внутренние части КТП от попадания снега, дождя и других осадков.

Основными преимуществами и особенностями КТП, являются:

• Доступная стоимость и небольшие габариты;
• Легкость в установке и удобство в обслуживании;
• Безопасность в эксплуатации и экономичность в работе.

Выше были перечислены основные характеристики комплектных трансформаторных подстанций. И, тем не менее, в зависимости от комплектации, КТП могут существенно отличаться друг от друга.

Виды комплектных подстанций

На сегодняшнее время в продаже можно найти различные по конструктивным особенностям комплектные трансформаторные подстанции.

Основные виды КТП:

1. Столбовые;
2. Киосковые;
3. Мачтовые.

Все вышеперечисленные виды подстанций отличаются друг от друга типом размещения, мощностью и своей конфигурацией. Киосковые подстанции устанавливаются исключительно на земле, а столбовые подстанции, на определенной высоте. Соответственно вес и комплектация КТП могут быть различными.

К наиболее популярному виду КТП относятся киосковые подстанции. Это полностью готовые для монтажа установки, которые чем-то напоминают обычный киоск по своей форме. Размеры КТП киоскового типа, зависят от мощности трансформаторной подстанции и некоторых других особенностей.

И наоборот, столбовые и мачтовые подстанции, предназначены для размещения над землей. В виду этого, габариты данных видов КТП небольшие, а их установка занимает совсем немного времени.

Перед тем, как выбрать комплектную трансформаторную подстанцию, следует учесть множество всевозможных нюансов. Номинальная мощность — одна из особенностей подстанции, для её расчета необходимо знать суммарную мощность подключаемого к ней оборудования.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

КТП – комплектные трансформаторные подстанции

1. Общие сведения о комплектных трансформаторных подстанциях

Комплектные трансформаторные подстанции на напряжения 6/10 кВ типа КТП сочетают в себе возможности приема, преобразования и распределения электроэнергии трехфазного (в некоторых случаях — однофазного) переменного тока промышленной частоты 50 и 60 Гц в электросетях промышленных предприятий, городов, микрорайонов, улиц и других объектов.

2. Особенности КТП

Комлектные трансформаторные подстанции изготавливаются на основе сварных или сборных конструкций. Номинальные значения рабочих параметров, типовая конструкция и набор схем позволяют выбирать оптимальные реализациии КТП в соответствии с требованиями и пожеланиями заказчика.

3. Варианты исполнения комплетных трансформаторных подстанций

Однотрансформаторные, мощностью 63; 100; 160; 250; 400; 630 кВА
Двухтрансформаторные, мощностью 250; 400; 630 кВА
С кабельным вводом
С воздушным вводом
С отходящими кабельными линиями
С отходящими воздушными линиями
Проходные подстанции
Тупиковые подстанции
В металлическом корпусе
С корпусом из панелей типа «Сэндвич»
С корпусом из железобетона

4. Конструкции комплектных трансформаторных подстанций

В основном широко распространена конструкция из собранных с помощью сварных и (или) болтовых соединений узлов из металлических деталей каркаса, листов для облицовки, или ж/б плит, а так же панелей типа «Сэндвич» и профилей различной конфигурации

5. Безопасность в эксплуатации комплектных трансформаторных подстанций

Высокая надежность при эксплуатации подстанции выполняется за счет применения нормированных компонентов и стандартизованных аппаратов.
На подстанции должен быть просторный отсек кабельных присоединений.
В обязательном порядке на подстанции устанавливается комплект механических блокировок.

6. Основная техничкая характеристика комплектных подстанций

Параметры	Значение
Мощность силового трансформатора, кВА	63; 100,160; 250; 400; 630
Номинальное напряжение на стороне ВН, кВ	6; 10
Номинальное напряжение на стороне НН, кВ	0,4; 0,23
Вид силового трансформатора	сухой; масляный

7. Коммутационные аппараты комплектных трансформаторных подстанций

Выключатели нагрузки
Разъединители
Предохранители (плавкие вставки)
Разъединитель с в строенными заземляющими ножами
Автоматические выключатели на стороне потребителей
Рубильники

8. Номенклатура комплектных трансформаторных подстанций КТП

• Комплектные однотрансформаторные подстанции типа КТП мощностью от 63 до 630 кВА на напряжение до 10 кВ.
• Комплектные двухтрансформаторные подстанции мощностью от 250 до 2500 кВА на напряжение до 10 кВ, внутренней установки.
• Комплектные двухтрансформаторные подстанции мощностью от 160 до 630 кВА на напряжение до 10 кВ.
• Комплектные тупиковые трансформаторные подстанции мощностью от 100 до 400 кВА на напряжение до 10 кВ в корпусе из железобетона.
• Комплектные трансформаторные подстанции передвижные мощность 250 — 400 кВА на напряжение до 10 кВ.
• Комплектные двухтрансформаторные блочные подстанции мощностью от 250 до 1000 кВА на напряжение до 10 кВ

9. Варианты исполнения корпусов блоков комплектных трансформаторных подстанций:

КТП из панелей «Сэндвич» блоки РУНН, РУВН, трансформаторный блок металлический;
КТП из металла — блоки РУВН, РУНН, трансформаторный блок;
КТП из железобетона, шесть блоков.

10. Варианты исполнения комплектных трансформаторных подстанций по условиям эксплуатации

КТП в климатическом исполнении У1 по ГОСТ 15150.
КТП для установки на высоте 1000м над уровнем моря.
КТП для температуры окружающего воздуха от -40 до +40 С0.

Окружающая среда не должна быть взрывоопасной, а так же не должна содержать агрессивных газов и испарений, химических отложений. Тип атмосферы в месте установки — II по ГОСТ 15150-69.

11. Комплектная трансформаторная подстанция тупикового и проходного типа мощностью 63 — 400 кв·А напряжением 6 (10)кВ

КТП представляют собой однотрансформаторные комплектные подстанции наружной установки служащие для приема электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50Гц напряжением 6(10)кВ, а так же для преобразования её в класс напряжения 0,4 кВ и снабжения ею потребителей в районах с умеренным климатом (от — 45°С до + 45°С). Подстанция выполняется с кабельным или воздушным вводом в разных сочетаниях. Если устанавливается воздушный ввод, то КТП должна быть подключена к ЛЭП через разъединитель, поставляемый комплектно с подстанцией и устанавливаемый на опоре возле КТП.
В подстанциях на отходящих линиях устанавливаются стационарные автоматические выключатели. Высоковольтные предохранители устанавливаются внутри шкафа КТП. КТП обеспечивает учет активной электрической энергии. Внутри КТП устанавливаются электрические и механические блокировки, которые обеспечивают безопасность  обслуживающего персонала. В комплектной трансформаторной подстанции распологается фидер  уличного освещения, работа которого полностью автоматизирована. Для обеспечения нормальных условий эксплуатации низковольтной аппаратуры в схеме КТП предусмотрен обогрев.

12. Комплектные трансформаторные подстанции тупикового и проходного типа мощностью 400 и 630 кВ·А напряжением 6 (10) кВ

Эти КТП представляют собой однотрансформаторные подстанции наружной установки, служащие для приема электроэнергии трехфазного переменного тока частотой 50Гц и напряжением 6(10) кВ, последующего транзита её (в КТП проходного типа), а также преобразования в класс напряжения 0,4кВ для снабжения ею потребителей в районах с умеренным климатом (от -45° С до + 45°С). КТП в исполнении с воздушным вводом подключается к ЛЭП через разъеденитель, который устанавливается опоре ЛЭП непосредственно у КТП.
Основные особенности комплектных трансформаторных подстанций КТП:
— естественная вентиляция в шкафу силового трансформатора, обеспечивающая его охлаждение;
— РУНН выполнено с двусторонним обслуживанием;
— наличие специального устройства, которое позволяет извлекать силовой трансформатор из шкафа;
— на отходящих линиях устанавливаются автоматические выключатели в выдвижном исполнении.
На подстанции производится учет активной электроэнергии. Для нормальной эксплуатации  счетчика в КТП предусмотрен его обогрев. Наличие фидера наружного освещения с автоматическим включением и отключением, посредством системы автоматизации. Ввод на стороне ВН — воздушный или кабельный, выводы отходящих линий НН — кабельные. Наличие в КТП электрических и механических блокировок, обеспечивающих безопасность  обслуживающего персонала. Подстанцию устанавливают на фундаменте или специально утрамбованной площадке. Наличие возможности на базе конструкции проходных и тупиковых КТП комплектовать двухтрансформаторные КТП.

13.Комплектные трансформаторные подстанции типа КТП и КТПР Мощностью 25 — 250 кВ·А напряжением 6 (10)кВ

Эти КТП  однотрансформаторные, наружной установки служащие для приема электрической энергии трехфазного переменного тока промышленной частоты 50Гц, напряжением 6(10)кВ, а также для преобразования ее в электроэнергию класса 0,4кВ и снабжения ею потребителей в районах с умеренным климатом (от — 45°С до + 45°С).
Комплектная трансформаторная подстанции подключается к сети посредством разъединителя, поставляемого комплектно. На отходящих фидерах установлены стационарные автоматы (КТП-99) и рубильники с дугогасящими камерами (КТПР).

14. Комплектные трансформаторные подстацнии серии КТППН

КТП для погружных насосов серии КТППН сконструированы для питания электроэнергией, управления и защиты электродвигателей погружных нефтедобывающих насосов из одиночных скважин мощностью от 16 до 125 кВт включительно. Эксплуатация таких КТП возможна в районах с умеренным и холодным климатом (от -60°С до +40°С). В зависимости от необходимости можно использовать для питания электродвигателей станков-качалок с током потребления до 60А.
Высоковольтный ввод выполнено в воздушном исполнении, отходящие линии класса напряжения 0,4кВ — кабельные.

В КТП установлены:
— блокировки, для обеспечения безопасной работы обслуживающего персонала;
— спецприспособление, которое позволяет перемещать силовой трансформатор;
— штепсельные разъёмы и переключатели для приспособления токоприемников на трехфазное напряжение 380В с током нагрузки до 60А, и однофазное напряжение 220В с током нагрузки до 40А.
КТППН устанавливают на фундаменте или утрамбованной площадке.

15. Комплектные трансформаторные подстанции типа КТПТО, мощностью 80 кВ·А напряжением 380 /55-95В

КТП наружной установки служит для обеспечения электроподогрева бетона, а также мерзлого грунта, с автоматическим регулированием температуры. Кроме этого, применяется для питания временного освещения и ручного трехфазного электроинструмента на напряжение 42В на строительных и ремонтных площадках. Нормальная работа КТПТО обеспечивается при температуре окружающего воздуха от -40°С до +10°С. КТПТО оснащена трехфазным трехобмоточным трансформатором ТМТО-80/0,38 с естественным охлаждением. В подстанции устанавливаются блокировки, для обеспечения безопасности работ обслуживающего персонала. Предусматривается питание стороннего потребителя на напряжение 380В и ток 10А, комплектуется ручным, дистанционным и автоматическим управлением работой силового трансформатора.
В дистанционном режиме управление реализуется через кнопочный пост, который выносится за пределы зоны производимых работ.

16. Комплектные трансформаторные подстанции собственных нужд КТПСН, КТПСНВ, КТПСНС

КТПСН производятся для обеспечения собственных нужд атомных, тепловых и гидроэлектростанций. КТПСН могут применяться в других электроустановках (газокомпрессорные станции, предприятия по переработке радиоактивных материалов и т.п.)
Такие подстанции состоят из сухого силового трансформатора ТСЗГЛ (обмотки с литой геафолевой изоляцией), шкафов ввода с выключателями серии ВА, блоками релейной защиты и управления, секционного шкафа с установленными этими же блоками, шкафов отходящих линий, шкафа управления силовыми трансформаторами, шкафа общесекционных устройств.
Ввод кабельный — из кабельного канала (КТПСН), кабельных коробов — верхний подвод кабелей (КТПСНВ).

17.Оборудование для комплектования трансформаторных подстанций

Назначение

Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) мощностью 630-2500 кВА предназначены для приема электрической энергии переменного трехфазного тока частотой 50Гц напряжением 6 (10) кВ, ее преобразования и распределения при напряжении 0,4 кВ. КТП применяются в системах электроснабжения промышленных предприятий и объектов по добыче, транспортированию и переработке нефти и природного газа.

КТП изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51321.1-2000 и ГОСТ 14695-80.

РУНН изготавливается в соответствии с ТУ3434-001-45857235-99.

Сертификат соответствия № POCC RU.ME79.B00368.

Условия эксплуатации

Высота над уровнем моря — не выше 1000 м

Окружающая среда — невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, едких паров и газов, разрушающих металл и изоляцию.

Категория размещения — УХЛ4 и У3 по ГОСТ 15150-69

КТП выпускаются с глухозаземленной нейтралью на стороне низкого напряжения для систем заземления TN-C , по заказу могут быть изготовлены КТП для систем заземления TN-S и TN-С-S.

Классификация подстанций

№	Признаки квалификации	Исполнения
1	По типу силового трансформатора	С сухим трансформатором	ТСЗ или Trihal
		С масленым трансформатором	ТМЗ
2	По способу выполнения нейтрали трансформатора на стороне НН	С глухозаземленной нейтралью
3	По числу применяемых трансформаторов	С одним трансформатором	КТП
		С двумя трансформаторами	2КТП
4	По взаимному расположению изделий	Для однотрансформаторных КТП	Правое
			Левое
		Для двухтрансформаторных 2КТП	однорядное
			двухрядное
5	Наличие изоляции шин в РУНН	С неизолированными шинами
6	По выполнению высоковольтного ввода	Кабельный — сверху или снизу
7	По выполнению выводов отходящих линий	Кабелем вниз или вверх
8	По степени защиты	IP30 по ГОСТ 14254-96
9	По типу устанавливаемых автоматических выключателей	С выдвижными или стационарными выключателями

 

Основные технические данные

Мощность трансформатора, кВА	630	1000	1250*	1600	2000*	2500
Номинальное напряжение, кВ, на стороне высшего напряжения ВН	6; 10
Номинальное напряжение, кВ, на стороне низкого напряжения НН	0,4
Номинальный ток сборных шин, А, устройства ввода со стороны ВН (УВН)	400
Номинальный ток сборных шин, А, РУНН на стороне НН	1150	1650	2150	2550	3200	4000
Ток электродинамической стойкости сборных шин РУНН, кА	50	50	70	70	70	100
Ток термической стойкости сборных шин РУНН в течении 1с, кА	25	25	30	30	40	40
Ток предохранителя УВН, А: для напряжения 6 кВ для напряжения 10 кВ	100 80	160 80	—	—	—	—
Уровень изоляции по ГОСТ 5161-76 с сухим трансформатором с масленым трансформатором	Облегченная изоляция

* — изготавливаются только с трансформатором Trihal.

Состав КТП и краткая техническая характеристика

КТП состоят из следующих основных устройств:

• Шкаф ввода высокого напряжения,
• Силового трансформатора,
• Распределительного устройства низкого напряжения (РУНН).

В КТП предусмотрены следующие защиты:

1. От многофазных коротких замыканий,
2. От однофазных коротких замыканий,
3. От коротких замыканий в цепях управления и сигнализации,
4. От коротких замыканий в обмотках и выводах трансформаторов мощностью до 1000 кВА включительно высоковольтными предохранителями,
5. Отключение вводного выключателя РУНН с выдержкой времени при исчезновении напряжения,
6. От перегрева обмоток сухих трансформаторов.

В КТП предусмотрена следующая сигнализация:

1. АВР включен,
2. Положение вводных и секционного выключателей РУНН (для отходящих автоматов по заказу),
3. Аварийное отключение вводного и секционного выключателей РУНН (для отходящих автоматов по заказу),
4. Перегрева обмоток сухого трансформатора,
5. Аварийного отключения одного из вводов в результате превышения допустимой температуры обмоток сухого трансформатора,
6. Аварийное отключение в результате однофазного замыкания на землю на шинах РУНН,
7. Общий сигнал отклонения нормального режима работы КТП.

Структура условного обозначения

2КТП-К-ХX/X/0,4-X-УХЛ4	Число применяемых трансформаторов: Нет — однотрансформаторная; 2 — двухтрансформаторная.
2КТП-К-ХX/X/0,4-X-УХЛ4	Наименование изделия: Комплектная трансформаторная подстанция.
2КТП-Х-ХX/X/0,4-X-УХЛ4	Производитель
2КТП-К-ХX/X/0,4-X-УХЛ4	Мощность подстанции (кВА).
2КТП-К-ХX/X/0,4-X-УХЛ4	Тип используемых трансформаторов: С — сухие; М — масляные.
2КТП-К-ХX/X/0,4-X-УХЛ4	Номинальное напряжение на стороне высокого напряжения: 6 — 6 кВ; 10 — 10 кВ.
2КТП-К-ХX/X/0,4-X-УХЛ4	Номинальное напряжение на стороне низкого напряжения: 0,4 кВ.
2КТП-К-ХX/X/0,4-X-УХЛ4	Производитель трансформаторов и УВН: Р — отечественный; S — Schneider Electric (только сухой трансформатор).
2КТП-К-ХX/X/0,4-X-УХЛ4	Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

 

 

Трансформаторная подстанция

| Статья о трансформаторной подстанции от The Free Dictionary

электрическая подстанция, которая повышает или понижает напряжение в системе переменного тока, а также распределяет электроэнергию.

Повышающие подстанции, которые обычно строятся на электростанциях, преобразуют напряжение, вырабатываемое генераторами, в более высокое напряжение (одного или нескольких значений), необходимое для передачи электроэнергии по линиям электропередачи. Понижающие подстанции преобразуют первичное напряжение электроэнергетических систем в более низкое вторичное напряжение.Понижающие подстанции могут быть регионального, основного или местного (станционного) типа, в зависимости от их назначения и значений первичного и вторичного напряжений. Региональные подстанции принимают электроэнергию непосредственно от высоковольтных линий электропередач и передают ее на главные понижающие подстанции, откуда после снижения до 6, 10 или 35 киловольт (кВ) она подается на местные и цеховые подстанции. где завершается последний этап преобразования (с понижением до 690, 400 или 230 В) и электроэнергия распределяется между потребителями.

Трансформаторная подстанция обычно имеет один или два силовых трансформатора, распределительное оборудование, устройства управления и защиты, а также вспомогательное оборудование. Автотрансформаторы используются на ряде понижающих подстанций большой мощности (на 220, 330, 500 и 750 кВ), так как они обеспечивают снижение потерь мощности на 30–35 процентов, потребления меди на 15–25 процентов, и 50–60% в потреблении стали. Распределительное оборудование может иметь одну или две системы сборных шин, а может и вовсе не иметь.Наиболее распространенные подстанции имеют одну систему сборных шин, обычно с секционными выключателями и автоматическими выключателями; на некоторых подстанциях также есть системы байпасных шин, позволяющие проводить профилактические и ремонтные работы без отключения электроэнергии потребителям.

Трансформаторные подстанции обычно сооружаются на заводах и доставляются к месту установки в полностью собранном виде или отдельными блоками. Такие подстанции называют сборными типами. В СССР сборные трансформаторные подстанции производятся на мощности от 20 до 31 500 кВ с первичным напряжением 6, 10, 35, 110, 200 кВ и вторичным напряжением от 0 до 100 кВ.От 22 до 10 кВ. Перспективным применением является использование трансформаторных подстанций, в которых гексафторид серы (SF ₆ ), обладающий высокой электрической прочностью и дугогасящей способностью, используется в качестве изоляции в высоковольтных распределительных устройствах. Это позволяет существенно уменьшить габариты высоковольтного аппарата и габаритные размеры подстанции.

Местоположение трансформаторной подстанции зависит от назначения станции и характера нагрузок. Подстанции, имеющие вторичное напряжение 6,10, 35 и 110 кВ, обычно расположены в центре по отношению к потребителям, которые они обслуживают, что снижает потери мощности при передаче, а также расход строительных материалов для системы распределения.К факторам, учитываемым при размещении подстанций станции, относятся расположение производственных площадей, расположение оборудования, условия окружающей среды и требования пожарной безопасности. Оборудование подстанции может находиться на открытом воздухе или в ограждении, например в отдельном здании.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Ермилов А.А. Электроснабжение промышленных предприятий , 2-е изд. М., 1971.
Электротехнический справочник , 5 изд., Вып. 2. Москва, 1975.

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970-1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

Различные типы трансформаторов и их применение

Трансформатор — это широко используемое устройство в области электротехники и электроники. Это электромагнитное устройство, которое следует основному принципу электромагнетизма, открытому Майклом Фарадеем. Мы подробно рассмотрели строительство и эксплуатацию трансформаторов в предыдущем руководстве.Здесь мы рассмотрим различных типов трансформаторов , используемых в различных типах приложений. Однако все типы трансформаторов работают по одним и тем же принципам, но имеют разную конструкцию. Приложив немного усилий, вы также можете построить свой собственный трансформатор, но при сборке трансформатора всегда следует соблюдать методы защиты трансформатора.

Типы трансформаторов в зависимости от уровня напряжения

Трансформатор может иметь несколько типов конструкции.Трансформатор не имеет электрического соединения с одной стороны на другую; тем не менее, две электрически независимые катушки могут проводить электричество посредством электромагнитного потока. Трансформатор может иметь несколько катушек или обмоток как на первичной, так и на вторичной стороне. В некоторых случаях несколько первичных сторон, где две катушки соединены последовательно, часто называют с центральным отводом . Это состояние с отводом по центру также можно увидеть на вторичной стороне.

Трансформаторы

могут быть сконструированы таким образом, что они могут преобразовывать уровень напряжения первичной стороны во вторичную.В зависимости от уровня напряжения трансформатор бывает трех категорий. Понижающий, повышающий и развязывающий трансформаторы . Для изолирующего трансформатора уровень напряжения одинаков для обеих сторон.

1. Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор

используется как в электронике, так и в электротехнике. Понижающий трансформатор преобразует уровень первичного напряжения в более низкое напряжение на вторичном выходе.Это достигается соотношением первичной и вторичной обмоток. Для понижающих трансформаторов количество обмоток на первичной стороне больше, чем на вторичной. Следовательно, общее соотношение первичной и вторичной обмоток всегда остается более 1.

В области электроники, многие приложения работают от 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, 24 В или в некоторых случаях 48 В. Для преобразования напряжения однофазной розетки 230 В переменного тока в требуемый низкий уровень напряжения требуются понижающие трансформаторы.В КИП, а также во многих электрических типах оборудования понижающий трансформатор является основным требованием для силовой части. Они также используются в блоках питания и схемах зарядных устройств сотовых телефонов.

В электрических системах понижающие трансформаторы используются в системе распределения электроэнергии, работающей на очень высоком напряжении, чтобы обеспечить низкие потери и экономичное решение для передачи электроэнергии на большие расстояния. Для преобразования высокого напряжения в линию питания низкого напряжения используется понижающий трансформатор.

2. Повышающий трансформатор

Повышающий трансформатор прямо противоположен понижающему трансформатору. Повышающий трансформатор увеличивает низкое первичное напряжение до высокого вторичного напряжения . Опять же, это достигается за счет соотношения первичной и вторичной обмоток. Для повышающего трансформатора соотношение первичной обмотки и вторичной обмотки остается менее 1 . Это означает, что количество витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной.

В электронике повышающие трансформаторы часто используются в стабилизаторах, инверторах и т. Д., Где низкое напряжение преобразуется в гораздо более высокое напряжение.

Повышающий трансформатор также используется в распределении электроэнергии . Высокое напряжение требуется для приложений, связанных с распределением энергии. Повышающий трансформатор используется в сети для повышения уровня напряжения перед распределением.

3. Разделительный трансформатор

Разделительный трансформатор не преобразует никакие уровни напряжения.Первичное напряжение и вторичное напряжение изолирующего трансформатора всегда остаются неизменными. Это связано с тем, что коэффициент первичной и вторичной обмоток всегда равен 1 . Это означает, что количество витков первичной и вторичной обмоток в изолирующем трансформаторе одинаково.

Изолирующий трансформатор используется для изоляции первичной и вторичной обмоток. Как обсуждалось ранее, трансформатор не имеет электрических соединений между первичной и вторичной обмотками, он также используется в качестве изолирующего барьера, где проводимость происходит только с магнитным потоком. Он используется в целях безопасности и для отмены передачи шума. от первичного к вторичному или наоборот.

Типы трансформаторов в зависимости от материала сердечника

Трансформатор передает энергию, проводя электромагнитный поток через материал сердечника. Различные материалы сердечника создают разную плотность потока. В зависимости от материалов сердечника в области энергетики и электроники используются несколько типов трансформаторов.

1.Трансформатор с железным сердечником

В трансформаторе

с железным сердечником в качестве материала сердечника используется несколько пластин из мягкого железа. Благодаря отличным магнитным свойствам железа, магнитная связь трансформатора с железным сердечником очень высока. Таким образом, КПД трансформатора с железным сердечником также высок.

Пластины с сердечником из мягкого железа могут быть разных форм и размеров. Катушки первичной и вторичной обмотки намотаны или намотаны на формирователь катушки. После этого катушечный формирователь устанавливается в пластинах сердечника из мягкого железа.В зависимости от размера и формы сердечника на рынке доступны различные типы сердечниковых пластин. Несколько распространенных форм — E, I, U, L и т. Д. Железные пластины тонкие, и несколько пластин сгруппированы вместе, чтобы сформировать собственно сердечник. Например, сердечники типа E изготавливаются из тонких пластин с видом на букву E.

Трансформаторы с железным сердечником широко используются и обычно имеют больший вес и форму.

2. Трансформатор с ферритовым сердечником

В трансформаторе с ферритовым сердечником используется ферритовый сердечник из-за высокой магнитной проницаемости.Этот тип трансформатора обеспечивает очень низкие потери в высокочастотном применении. Из-за этого трансформаторы с ферритовым сердечником используются в высокочастотных приложениях, таких как импульсные источники питания (SMPS), приложения, связанные с RF и т. Д.

Трансформаторы

с ферритовым сердечником также могут иметь разные формы и размеры в зависимости от требований приложения. Он в основном используется в электронике, а не в электротехнике. Наиболее распространенной формой трансформатора с ферритовым сердечником является сердечник E.

3. Трансформатор с тороидальным сердечником

В трансформаторе с тороидальным сердечником

используется материал сердечника тороидальной формы, такой как железный сердечник или ферритовый сердечник. Тороиды представляют собой материал сердечника в форме кольца или пончика и широко используются для обеспечения превосходных электрических характеристик. Благодаря форме кольца индуктивность рассеяния очень мала и обеспечивает очень высокую индуктивность и добротность. Обмотки относительно короткие, а вес намного меньше, чем у традиционных трансформаторов того же номинала.

4. Трансформатор с воздушным сердечником

Трансформатор

Air Core не использует физический магнитный сердечник в качестве материала сердечника. Потоковая связь трансформатора с воздушным сердечником полностью выполнена с использованием воздуха.

В трансформаторе с воздушным сердечником на первичную обмотку подается переменный ток, который создает вокруг нее электромагнитное поле. Когда вторичная катушка помещается внутри магнитного поля, согласно закону индукции Фарадея, вторичная катушка индуцируется магнитным полем, которое в дальнейшем используется для питания нагрузки.

Однако трансформатор с воздушным сердечником имеет низкую взаимную индуктивность по сравнению с физическим материалом сердечника, таким как железо или ферритовый сердечник.

Он используется в портативной электронике, а также в приложениях, связанных с радиочастотами. Из-за отсутствия физического материала сердечника он очень легкий с точки зрения веса. Правильно настроенный трансформатор с воздушным сердечником также используется в решениях для беспроводной зарядки, где первичные обмотки расположены внутри зарядного устройства, а вторичные обмотки расположены внутри целевого устройства.

Типы трансформаторов в зависимости от схемы обмоток

Трансформатор можно классифицировать по порядку намотки. Один из популярных типов — трансформаторы с автоматической обмоткой.

Трансформатор с автоматической обмоткой

До сих пор первичная и вторичная обмотки фиксированы, но в случае трансформатора с автоматической обмоткой первичная и вторичная обмотки могут быть соединены последовательно, а центральный ответвительный узел является подвижным. В зависимости от центрального положения отвода вторичное напряжение может изменяться.

«Авто» — это не сокращенная форма «Автомат»; скорее, чтобы уведомить себя или одиночную катушку. Эта катушка формирует передаточное число, которое состоит из двух частей: первичной и вторичной. Положение центрального ответвительного узла определяет соотношение первичной и вторичной обмоток, таким образом изменяя выходное напряжение.

Чаще всего используется V ARIAC , прибор для создания переменного переменного тока из постоянного входного переменного тока. Он также используется в приложениях, связанных с передачей и распределением электроэнергии, где требуется частая замена высоковольтных линий.

Типы трансформаторов в зависимости от использования

Также доступны несколько типов трансформаторов, которые работают в определенной области. Как в электронике, так и в электротехнике, несколько специализированных трансформаторов используются в качестве понижающих или повышающих трансформаторов в зависимости от области применения. Итак, трансформаторы можно классифицировать следующим образом в зависимости от использования:

1. Power Domain

• Силовой трансформатор
• Измерительный трансформатор
• Распределительный трансформатор

2.Электроника Домен

• Импульсный трансформатор
• Трансформатор аудиовыхода

1. Трансформаторы, используемые в области питания

В области «Электрооборудование» область «Электроэнергетика» занимается производством, измерением и распределением электроэнергии. Однако это очень большая область, где трансформаторы являются важной частью для обеспечения безопасного преобразования энергии и успешной подачи энергии на подстанцию ​​и конечным пользователям.

Трансформаторы, которые используются в области питания, могут быть как наружными, так и внутренними, но в основном наружными.

(а) Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы

больше по размеру и используются для передачи энергии на подстанцию ​​или в общественное электроснабжение. Этот трансформатор действует как мост между генератором энергии и первичной распределительной сетью. В зависимости от номинальной мощности и технических характеристик силовые трансформаторы можно разделить на три категории: трансформаторы малой мощности , трансформаторы средней мощности и трансформаторы большой мощности .Номинальная мощность может быть от 30 кВА до 500-700 кВА или, в некоторых случаях, может быть равна или больше 7000 кВА для трансформатора малой номинальной мощности. Мощность трансформатора среднего номинала может достигать 50-100 МВА, тогда как трансформаторы большой мощности могут выдерживать более 100 МВА.

Из-за очень высокой выработки мощности конструкция силового трансформатора также имеет решающее значение. Конструкция включает прочную изоляционную периферию и хорошо сбалансированную систему охлаждения. Наиболее распространенные силовые трансформаторы заполнены маслом.

Основным принципом силового трансформатора является преобразование высокого тока низкого напряжения в низкий ток высокого напряжения . Это необходимо для минимизации потерь мощности в системе распределения электроэнергии.

Еще одним важным параметром силового трансформатора является наличие фазы. Обычно силовые трансформаторы работают в трехфазной системе , но в некоторых случаях также используются однофазные трансформаторы малой мощности.Трехфазные силовые трансформаторы являются наиболее дорогими и эффективными, чем однофазные силовые трансформаторы.

(б) Измерительный трансформатор

Измерительный трансформатор часто называют измерительным трансформатором. Это еще один широко используемый измерительный прибор в области мощности. Измерительный трансформатор используется для изоляции основного питания и преобразования тока и напряжения в меньшем соотношении к его вторичному выходу. Измеряя выходную мощность, можно измерить фазу, ток и напряжение реальной линии питания.

На изображении выше показана конструкция трансформатора тока.

(c) Распределительный трансформатор

Используется на последней фазе системы распределения электроэнергии. Распределительные трансформаторы представляют собой понижающий трансформатор, который преобразует высокое сетевое напряжение в требуемое конечным потребителем напряжение, 110 В или 230 В. Он также может быть однофазным или трехфазным.

Распределительные трансформаторы могут быть меньше по форме, а также больше, в зависимости от мощности преобразования или номинальных значений.

Распределительные трансформаторы

можно разделить на другие категории в зависимости от типа используемой изоляции. Он может быть сухим или погружным в жидкость. Он изготовлен из многослойных стальных пластин, в основном С-образной формы в качестве основного материала.

Распределительный трансформатор также имеет другую классификацию в зависимости от того, где он используется. Трансформатор может быть установлен на опоре электросети, в таком случае он называется распределительным трансформатором, устанавливаемым на опоре. Его можно разместить внутри подземной камеры, установить на бетонную площадку (распределительный трансформатор, устанавливаемый на площадку) или внутри закрытого стального ящика.

Обычно распределительные трансформаторы имеют номинальную мощность менее 200 кВА.

2. Преобразователь, используемый в области электроники

В электронике используются различные небольшие миниатюрные трансформаторы, которые могут быть смонтированы на печатной плате или могут быть закреплены внутри небольшого корпуса продукта.

(а) Импульсный трансформатор

Импульсные трансформаторы — одни из наиболее часто используемых трансформаторов на печатных платах, которые вырабатывают электрические импульсы постоянной амплитуды.Он используется в различных цифровых схемах, где генерация импульсов необходима в изолированной среде. Следовательно, импульсные трансформаторы изолируют первичную и вторичную обмотки и распределяют первичные импульсы во вторичную цепь, часто на цифровые логические вентили или драйверы.

Правильно сконструированные импульсные трансформаторы должны иметь надлежащую гальваническую развязку, а также небольшую утечку и паразитную емкость.

(b) Трансформатор аудиовыхода

Audio Transformer — еще один широко используемый трансформатор в области электроники.Он специально используется в приложениях, связанных со звуком, где требуется согласование импеданса. Аудио трансформатор балансирует схему усилителя и нагрузки, обычно громкоговоритель. Звуковой трансформатор может иметь несколько первичных и вторичных обмоток, разделенных или с отводом по центру.

Итак, мы рассмотрели различные типы трансформаторов, кроме трансформаторов специального назначения, но они выходят за рамки данной статьи.

Что такое наружная подстанция? — Определение, типы, их преимущества и недостатки

Подстанция, которая используется для всех уровней напряжения от 55 кВ до 765 кВ, называется наружной подстанцией.Такой тип подстанции требует меньше времени на строительство, но занимает больше места. Наружные подстанции в основном подразделяются на два типа: опорные подстанции и фундаментные подстанции.

Подстанция на опоре

Такие подстанции используются для поддержки распределительных трансформаторов мощностью до 250 кВА. Такие типы трансформаторов — самые дешевые, самые простые и самые маленькие из распределительных устройств. Все оборудование наружное и монтируется на опорных конструкциях ЛЭП высокого напряжения.Трехполюсный выключатель с механическим управлением, используемый для включения и выключения ЛЭП высокого напряжения.

Предохранитель

HT используется для защиты ЛЭП высокого напряжения. Для управления линиями низкого напряжения оборудованы выключатели низкого напряжения и предохранители. Разрядники устанавливаются над линией высокого напряжения для защиты трансформаторов от скачков напряжения. Подстанции на опорах заземляются в двух или более местах.

Наружная подстанция на опоре

Трансформаторы мощностью до 125 кВА устанавливаются на двухполюсной конструкции, а для трансформатора мощностью от 125 до 250 кВА используется 4-полюсная конструкция с подходящей платформой.Такие типы подстанций размещаются в очень густонаселенных местах.

Стоимость их обслуживания невысока, и при использовании большого количества подстанций в городе желательно размещать распределительные устройства с меньшими затратами. Но когда количество трансформаторов увеличивается, общая кВА увеличивается, потери нагрузки увеличиваются, а стоимость на кВА увеличивается.

Подстанция, устанавливаемая на фундаменте

На подстанции, установленной на фундаменте, смонтировано все оборудование и подстанции в целях безопасности замурованы забором.Оборудование, необходимое для такого типа подстанции, тяжелое, и, следовательно, место, выбранное для такого типа подстанции, должно иметь хороший путь для большегрузного транспорта. На рисунке ниже показана подстанция, установленная в фундаменте.

Открытая подстанция, монтируемая в фундаменте

Преимущества открытой подстанции

У наружных подстанций есть следующие основные преимущества. Это

• Все оборудование внешних подстанций находится в пределах видимости, что упрощает поиск неисправностей.
• На открытых подстанциях расширение установки проще.
• Срок строительства таких подстанций меньше.
• Требуется меньшее количество строительных материалов, таких как сталь, бетон.
• Требуемые строительные работы сравнительно меньше, а стоимость установки распределительного устройства также очень низкая.
• Ремонтные работы просты, и между аппаратами предусмотрено надлежащее пространство, чтобы неисправность, возникшая в одной точке, не переносилась на другую.

Недостатки УПС

• Для наружных подстанций требуется больше места.
• Для защиты от скачков молнии необходимо установить защитные устройства.
• Длина кабелей управления увеличивается, что увеличивает стоимость подстанции.
• Оборудование, предназначенное для наружной подстанции, является более дорогостоящим, поскольку для оборудования наружной подстанции требуется дополнительная защита от грязи и пыли.

Несмотря на недостаток, наружные подстанции очень широко используются в энергосистеме.