Что является определением понятия трансформаторная подстанция

Электрическая подстанция

ОРУ подстанции 110/35/6 кВ, г. Лянтор

Комплектная трансформаторная подстанция мачтового типа (используются обычно в сельской местности)

Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) 10/0,4 кВ закрытого типа. Такие КТП очень широко распространены в странах СССР, поскольку установка масляных трансформаторов в зданиях производится редко.

Абонентские трансформаторы, США. По классификации СНГ данная конструкция является столбовой трансформаторной подстанцией (СТП)

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

Назначение

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

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

Устройство

Масляный выключатель МКП-110 на тяговой подстанции, Тольятти

Измерительные трансформаторы тока ТГФМ-110 на тяговой подстанции, Похвистнево

Подстанция в г.Дюльмен

Основные элементы электроподстанций:

Силовые трансформаторы, автотрансформаторы, шунтирующие реакторы.
Вводные конструкции для воздушных и кабельных линий электропередачи.
Открытые (ОРУ) и закрытые (ЗРУ) распределительные устройства, включая:
- Системы и секции шин.
- Силовые выключатели.
- Разъединители.
- Измерительное оборудование (измерительные трансформаторы тока и напряжения, измерительные приборы).
- Оборудование ВЧ-связи между подстанциями (конденсаторы связи, ВЧ-заградители, фильтры присоединения).
- Токоограничивающие, регулирующие устройства (конденсаторные батареи, реакторы, фазовращатели и пр.).
- Преобразователи частоты, рода тока (выпрямители).
Система питания собственных нужд подстанции:
- Трансформаторы собственных нужд.
- Щит переменного тока.
- Аккумуляторные батареи.
- Щит постоянного (оперативного) тока.
- Дизельные генераторы и другие аварийные источники энергии (на крупных и особо важных подстанциях).
Системы защиты и автоматики:
- Устройства релейной защиты и противоаварийной автоматики для силовых линий, трансформаторов, шин.
- Автоматическая система управления.
- Система телемеханического управления.
- Система технического и коммерческого учёта электроэнергии.
- Система технологической связи энергосистемы и внутренней связи подстанции.
Система заземления, включая заземлители и контур заземления.
Молниезащитные сооружения.
Вспомогательные системы:
- Система вентиляции, кондиционирования, обогрева.
- Система автоматического пожаротушения.
- Система освещения территории.
- Система охранно-пожарной сигнализации, управления доступом.
- Система технологического и охранного видеонаблюдения.
- Устройства плавки гололёда на воздушных линиях.
- Системы аварийного сбора масла.
- Системы питания маслонаполненных кабелей.
- Бытовая, ливневая канализация, водопровод.
Бытовые помещения, склады, мастерские и пр.

Классификация подстанций

Функционально подстанции делятся на:

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

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

По значению в системе электроснабжения:

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

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

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

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

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

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

По месту размещения подстанции делятся на:

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

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

Цифровая подстанция

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

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

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

ru.wikipedia.org

Что такое подстанция электрическая? Электрические подстанции и распределительные устройства

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

Немного физики

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

Нагревать воздух? Увольте!

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

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

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

Решение

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

Что в будке?

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

Трансформатор

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

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

Тяговые мощности

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

Защита подстанции

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

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

Трансформаторная подстанция автоматически должна отключиться также в случае удара молнии.

Виды подстанций

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

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

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

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

Внутри камеры

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

Распределение

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

Безопасность

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

fb.ru

Классификация подстанций

Функционально подстанции делятся на:

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

По значению в системе электроснабжения:

Главные понизительные подстанции (ГПП); Подстанции глубокого ввода (ПГВ);

Тяговые подстанции для нужд электрического транспорта, часто такие подстанции бывают трансформаторно-преобразовательными для питания тяговой сети постоянным током; Комплектные трансформаторные подстанции 10 (6)/0,4 кВ (КТП). Последние называются цеховыми подстанциями в промышленных сетях, городскими - в городских сетях.

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

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

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

По месту размещения подстанции делятся на:

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

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

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

StudFiles.ru