Трансформаторные подстанции: зачем они нужны и какими бывают.

Для большинства людей электричество это просто — есть розетка, к ней подключаем любой электроприбор, к примеру, зарядку для смартфона и все, нет никаких проблем. Наверняка найдутся люди, которые даже не задумывались о том, что электрический ток, прежде чем попасть в эту розетку претерпевает множество превращений.

Некоторые даже не понимают, зачем нужны подстанции и все эти сложности с передачей электроэнергии. Ведь можно, наверное, пустить линию с напряжением, таким же, как и в розетке от далекой электростанции в каждый дом и пользоваться всеми благами цивилизации, которое дает электричество.

К сожалению, законы физики обмануть не получается ни у кого. Передавать электроэнергию на большие расстояния, с малыми потерями можно только увеличив напряжение. Соответственно, для того чтобы мы, простые потребители электроэнергии смогли ею пользоваться, напряжение нужно уменьшить.

Какие виды подстанций существуют

Существующие подстанции разделяют на следующие типы:

  • Трансформаторные — предназначаются для изменения напряжения.
  • Преобразовательные — преобразуют ток переменный в постоянный, или наоборот, а также применяются для изменения частоты переменного тока.

Трансформаторные подстанции делятся на следующие типы: повышающие и понизительные (понижающие). Подстанции первого типа применяются для увеличения напряжения при передаче электроэнергии на большие расстояния. Соответственно для того, чтобы мы, простые потребители могли пользоваться электроэнергией, напряжение нужно уменьшить. Для этого применяют понижающие подстанции.

Трансформаторная подстанция

Наиболее часто встречаются комплектные трансформаторные подстанции, сокращенно — КТП, а также трансформаторные пункты — ТП. Оборудование может размещаться внутри здания, поэтому они называются закрытыми (ЗКТП). Существуют мачтовые (МТП) и столбовые подстанции (СТП). Различие между ними заключается в том, что СТП размещена на опоре, а МТП размещается на двух опорах.

ЗКТП

СТП

МТП

Такие подстанции применяются для понижения напряжение 10000 или 6000 В. Величина напряжения на выходе составляет 380 В. Подстанции, рассчитанные на работу с высоким напряжением, например, 110/35/10 кВ имеют сложную конструкцию и более совершенные устройства защиты.

ПС 110 кВ

Основные составляющие части подстанций

В состав подстанций входят силовые трансформаторы и распределительные устройства. При необходимости в конструкцию подстанций может входить другое оборудование — токоограничивающие и дугогасящие реакторы, устройства компенсации реактивной мощности и прочее оборудование.

Распредустройства

Распредустройства (РУ) служат для приема м распределения электроэнергии. РУ могут быть открытыми (ОРУ) или закрытыми (ЗРУ). В ОРУ оборудование располагается на открытом воздухе, в ЗРУ оборудование размещается в специальном здании.

ОРУ ПС

ЗРУ

На некоторых подстанциях устанавливают КРУН — комплектные распределительные устройства наружной установки.

КРУН

Распредустройства включают систему шин (СШ), коммутационные аппараты и различное вспомогательное оборудование. СШ может быть одиночной или разделяться на секции, для надежности и удобства обслуживания. Также система шин может быть двойной. В нормальном режиме работы одна система шин будет находиться в работе, а другая в резерве. При необходимости питание может переводится с рабочей на резервную систему шин.

Коммутационные аппараты

Отключение, включение оборудования и заземление токоведущих частей производят с помощью коммутационных аппаратов. Под этим термином следует понимать: выключатели, разъединители, в том числе с заземляющими ножами, отделители, короткозамыкатели и предохранители.

Во время отключения оборудования под нагрузкой может возникнуть электрическая дуга, которая может повредить контакты коммутационного аппарата и вызвать серьезную аварию. Выключатели оборудуются специальными дугогасящими камерами. В зависимости от принципа гашения дуги различают масляные, воздушные, элегазовые и вакуумные выключатели.

Масляный выключатель

Воздушный выключатель

Элегазовый выключатель

Вакуумный выключатель

На ПС напряжением до 10000 В используют автогазовые выключатели или выключатели нагрузки. Они не способны отключить токи, возникающие при коротком замыкании, поэтому их применяют при небольших нагрузках. Выключатели оборудованы специальными камерами, где дуга гасится газами, образующимися при ее прохождении.

Автогазовый выключатель

Назначение разъединителей заключается в создании видимого разрыва электрической цепи. Они могут использоваться при отключении небольших токов. Конструкция разъединителя включает два подвижных контакта, закрепленных на изоляторах. По типу исполнения различают однополюсные или трехполюсные разъединители. Привод ножей может быть ручным или при помощи электродвигателя. Существуют разъединители, оборудованные заземляющими ножами.

Разъединители

На некоторых подстанциях можно встретить коммутационные аппараты, применяемые для создания короткого замыкания. Они установлены в паре с разъединителями, которые имеют механизированный привод. Все устройство носит название — короткозамыкатель-отделитель (ОД-КЗ).

Такие устройства применялись как альтернатива более дорогим выключателям. Принцип работы ОД-КЗ прост — при получении сигнала о неисправности, релейная защита дает сигнал на включение короткозамыкателя. Из-за возникшего короткого замыкания отключается выключатель линии со стороны питания.

После того, как линия отключилась, срабатывает отделитель и отключает питание поврежденной ПС. После чего на питающей линии автоматически включается выключатель, и линия вводится в работу, за исключением отключенной подстанции. В наше время ОД-КЗ заменяются на выключатели, что позволяет обеспечивать бесперебойное электроснабжение потребителей.

Отделитель-короткозамыкатель

Трансформаторы

Трансформаторы подразделяются на силовые и трансформаторы напряжения. Обмотки силового трансформатора рассчитаны на длительную работу под нагрузкой. Соответственно, обмотки трансформаторов напряжения такую нагрузку не выдержат, поэтому их используют для питания устройств релейной автоматики и защиты, учета и контроля напряжения.

Силовой трансформатор

Работа трансформаторов напряжения и силовых трансформаторов основана одинаковом принципе. За счет электромагнитной индукции, переменный ток, проходящий в первичных обмотках, наводит электрический ток во вторичных обмотках. Обмотки электрически между собой не связаны, а для усиления магнитного потока применяется магнитопровод. Трансформаторы могут выпускаться с разным количеством обмоток, например, есть силовые трехобмоточные трансформаторы или трансформаторы с двумя вторичными обмотками одного напряжения т.п.

Автотрансформаторы устанавливаются на ПС 150 кВ и больше. Они конструктивно отличаются от трансформаторов тем, что обмотки между собой соединены. Благодаря этому мощность передается путем электромагнитной индукции и за счет наличия между обмотками электрической связи.

Схема автотрансформатора и трансформатора

Трансформаторы тока, как следует из их названия, преобразуют ток, до нужной величины. К ним подключают устройства релейной защиты и учета электрической энергии.

Трансформаторы тока (ТТ) могут иметь конструкцию первичной обмотки с малым количеством витков или вообще ее не иметь. В таком случае в качестве этой обмотки может выступать одножильный кабель, а сам ТТ может иметь форму тора. Особенностью ТТ является то, что вторичная обмотка замкнута меду собой накоротко или к ней подключены приборы. Причем размыкать ее на работающем ТТ нельзя. В противном случае на концах вторичной обмотки может появится высокое напряжение и произойти пробой изоляции.

Трансформаторы тока

Разрядники

Эти устройства применяются для защиты оборудования от перенапряжений, которые могут возникнуть, например, при ударе молнии или обрыве высоковольтного провода. В состав конструкции разрядников входит резистор с переменным сопротивлением, зависящим от напряжения. Разрядник подключен к заземляющему спуску или к заземленному корпусу оборудования. При повышении напряжение сопротивление разрядника снижается и избыток напряжения уходит в землю.

Разрядники

Заключение

Перечисленное оборудование ПС в статье, включает только основные устройства. В зависимости от уровня напряжения и важности ПС в энергосистеме их конструкция может различаться. Для работы подстанций, в их состав, кроме вышеперечисленных устройств, могут включаться токоограничивающие реакторы, управляемые шунтирующие реакторы, устройства управления оперативным током, устройства релейной защиты, батареи статических конденсаторов и т.п.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

четыре × четыре =