Блочно-модульные трансформаторные подстанции: что это такое?
Чтобы запитать средне- и низковольтное оборудование, при наличии только высоковольтных питающих сетей, используют блочные комплектные трансформаторные станции (БКТП). Трансформаторная подстанция - это оборудование, которое служит для приема, преобразования и распределения электрической энергии.
Трансформаторные подстанции используют как во время сооружения новых строений, так и реконструкции ранее действующих. Блочно-модульная комплектная трансформаторная подстанция (КТПБ) обеспечивает электроснабжение жилищно-коммунальных, общественных, промышленных и сельскохозяйственных объектов, площадок индивидуальной застройки и коттеджных поселков.
Основные задачи и принцип работы БМ КТП
Основная задача блочной трансформаторной подстанции заключается в приеме электроэнергии от высоковольтных линий с напряжением 6 кВ или 10 кВ и последующем ее преобразовании до напряжения не выше 400 В. Дополнительно обеспечивается перераспределение питающего напряжения конечным потребителям, подключенным к БКТП. Блочно-модульные подстанции предназначены для распределения энергии в сетях с трехфазным переменным током, частота которого 50 Гц.
Трансформаторные подстанции данного типа обладают принципом модульности. Это позволяет комплектовать их индивидуально для каждого объекта.
Оборудование применяется для энергоснабжения жилых домов, объектов городской инфраструктуры, сельского хозяйства.
Конструкция и комплектация
Все наземное оборудование помещается внутри металлического контейнера с высоким уровнем защищенности от влаги, атмосферных осадков, уличной пыли. Наружная конструкция подстанции изготавливается из железобетонных блоков.
Внутри находится:
- Силовая установка (трансформатор);
- Распределительные устройства ВН и НН;
- Вводы и выводы.
В комплектации есть приборы автоматики, учета и сигнализации. Они увеличивают безопасность оборудования. Подстанции могут обслуживаться изнутри или снаружи. Все отсеки имеют стальную дверь с замком и предупреждающим знаком. Некоторые модели имеют выделенную абонентскую часть. Количество блоков может достигать 1-3 единиц. Подстанции оснащают воздушным или кабельным вводом.
В качестве силовых установок используют сухие или масляные трансформаторы. Включение подогрева внутри подстанции предусмотрено только при температуре ниже -5 градусов. Оно происходит автоматически при достижении этого показателя.
Подстанции блочно-модульного типа имеют показатель номинальной мощности в пределах 63-4000 кВА. В качестве устройства УВН применяется элегазовый моноблок.
Пример комплектации БМ КТП
Преимущества КТПБ
Блочно-модульные подстанции имеют множество достоинств:
- Индивидуальная комплектация: Они комплектуются индивидуально под каждый объект. Это позволяет экономить денежные средства предприятия, не затрачивая их на лишнее оборудование.
- Простота монтажа: Конструкция проста в монтаже, ее возводят в короткий срок. Благодаря готовым блокам на месте легко и в сжатые сроки можно собрать конструкцию.
- Надежность и долговечность: Конструкция отличается высокой надежностью, длительным сроком эксплуатации.
Блочная комплектная трансформаторная подстанция имеет следующие характеристики:
- Высокий уровень надежности: При расчете применяются критерии срока службы, прочности, влагостойкости, морозостойкости, сейсмостойкости и пожаробезопасности железобетонных конструкций.
- Многообразие компоновок: Каждая блочная трансформаторная подстанция КТПБ состоит из отдельных функциональных элементов - блок-модулей, различные сочетания которых позволяют создавать как типовые подстанции, так и разработанные под индивидуальный проект.
- Удобство транспортировки.
Состав комплектной трансформаторной подстанции
Это основное оборудование, к которому относятся силовые трансформаторы, распределительное устройство высокого напряжения (КРУ ВН), распределительное устройство низкого напряжения (РУ НН) и устройство автоматического ввода резерва (АВР) на стороне НН или ВН (опция для 2-секционных подстанций), а также целый ряд дополнительных опций. Собственное производство позволяет реализовывать строительство блочных трансформаторных подстанций «под ключ», что включает в себя расчет, проектирование, монтаж и ввод в эксплуатацию, учитывая все особенности проекта.
Преимущества использования
- Сокращение сроков разработки проекта благодаря использованию каталогов на типовые изделия.
- Удобная процедура заказа за счет использования условных обозначений для основных комплектующих КТПБ, что сокращает процедуру согласований заказа.
- Универсальность блоков - возможность установки любого типа высоковольтного оборудования с учетом индивидуальных требований проекта.
- Выполнение реконструкции существующих распределительных устройств. Блоки адаптированы под любой тип оборудования. Жесткая ошиновка может устанавливаться на широкий перечень опорных изоляторов и разъединителей. Разработка компоновки ОРУ с учетом индивидуальных требований проекта.
- Сокращение сроков поставки благодаря наличию разработанной конструкторской документации.
- Сокращение сроков монтажа за счет применения болтовых соединений, взамен сварных, как в блоках с оборудованием, так и в жесткой ошиновке. Проведение контрольной сборки на предприятии-изготовителе, что, в свою очередь, позволяет: исключить некомплектность поставки на объект, проверить собираемость изделий.
- Уменьшение площади сооружений распределительных устройств. Применение блочно-модульной конструкции позволяет сократить количество фундаментов по сравнению с блочными конструкциями. Применение навесных кабельных конструкций позволяет отказаться от затрат на дополнительные работы по прокладке наземных кабельных конструкций. Расположение шкафов вторичной коммутации непосредственно на опорной металлоконструкции блоков позволяет отказаться от затрат на установку отдельных фундаментов под них.
- Применение жесткой ошиновки позволяет отказаться от применения шинных порталов, установки фундаментов под них, прокладки гибкой ошиновки, что ведет к уменьшению землеотвода распределительного устройства, сокращению строительно-монтажных работ, экономии материалов.
Комплектность КТПБ
Комплектность КТПБ может включать в себя:
- Силовые трансформаторы (автотрансформаторы);
- Открытые распределительные устройства 220, 110, 35 кВ;
- Жесткую ошиновку 35-220 кВ и шинный мост 6(10) кВ;
- Кабельные конструкции;
- Шкафы вторичной коммутации;
- Контактно-натяжную арматуру;
- Закрытое распределительное устройство ЗРУ 6(10) кВ, 35 кВ;
- Общеподстанционный пункт управления (ОПУ);
- Порталы;
- Осветительные мачты;
- Заземление.
Условия эксплуатации
БМ КТП нельзя эксплуатировать:
- во взрывоопасной среде, а также в среде, содержащей токопроводящую пыль, едкие пары и газы, разрушающие металл и изоляцию (атмосфера типа II по ГОСТ 15150-69);
- в местах подверженных сильной тряске, вибрации и ударам;
- на передвижных шахтных и других установках.
Конструкция здания обеспечивает защиту внутренних помещений от осадков интенсивностью до 5 мм/мин.
Характеристики пожарной безопасности:
- Категория здания, сооружения - В4 по ст. 27 Федерального закона от 22.07.2008 № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
- Степень огнестойкости блок-бокса - II, III или IV по ст. 30 и 87 Федерального закона от 22.07.2008 № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
- Класс конструктивной пожарной опасности - С0 по ст. 30 и 87 Федерального закона от 22.07.2008 № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
- Класс функциональной пожарной безопасности - Ф.5.1 по ст. 32 Федерального закона от 22.07.2008 № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
Полный назначенный срок службы корпусных элементов здания - 30 лет, в том числе до капитального ремонта - 10 лет. При этом средний срок службы инженерного оборудования составляет не менее 10 лет.
Классификация и исполнения БМ КТП
Классификация БМ КТП:
| Критерий | Исполнение |
|---|---|
| По типу силового трансформатора | С масляным трансформатором; с трансформатором с негорючим жидким диэлектриком; с сухим трансформатором |
| По способу выполнения нейтрали силового трансформатора на стороне низшего напряжения | С глухозаземленной нейтралью; с изолированной нейтралью |
| По взаимному расположению изделий | Однорядное; двухрядное; другое |
| По схемам подсоединения к сети | Тупиковые; проходные |
| По количеству применяемых силовых трансформаторов | С одним трансформатором; с двумя трансформаторами; с четырьмя и более трансформаторами |
| По группе соединений обмоток силовых трансформаторов | Yн/Δ, Y/Yн, Δ/Yн |
| По способу подключения трансформатора к УВН и РУНН | Кабелем; медными неизолированными шинами; алюминиевыми неизолированными шинами; медными гибкими изолированными шинами |
| По выполнению высоковольтного ввода | Воздушный; кабельный |
| По способу установки автоматических выключателей | Со стационарными выключателями; с выкатными выключателями |
| По виду управления | Местное; дистанционное; местное и дистанционное |
| По виду оболочек | В утеплённой оболочке; в неутеплённой оболочке |
| По наличию коридора обслуживания | С коридором управления; с коридором управления и обслуживания; без коридора управления и обслуживания |
| По количеству модульных блоков | Одномодульные; многомодульные |
| По степени защиты оболочки | IP23 ГОСТ 14254 (при открытых жалюзийных решетках и работающих вентиляторах) |
Основные параметры БМ КТП
| Параметры | Значение параметра |
|---|---|
| Мощность силового трансформатора, кВА | 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1250; 1600; 2500; 3150; 4000 |
| Номинальное напряжение на стороне ВН, кВ | 6; 10 |
| Наибольшее рабочее напряжение на стороне ВН, кВ | 7,2; 12 |
| Номинальное напряжение на стороне НН, кВ | 0,4; 0,69 |
| Частота переменного тока главных цепей, Гц | 50±1,25; 60±1,25 |
| Номинальное напряжение вспомогательных цепей, В | 110; 220 |
| Ток термической стойкости в течении 3 с на стороне ВН, кА | 20 |
| Ток термической стойкости в течении 1 с на стороне НН, кА | 10; 25; 30; 65; 75; 89 |
| Ток электродинамической стойкости на стороне ВН, кА | 51 |
| Ток электродинамической стойкости на стороне НН, кА | 25; 50; 70; 130; 150; 178 |
Дополнительные параметры:
- Уровень изоляции по ГОСТ 1516.3: с масляным трансформатором - Нормальная изоляция; с сухим трансформатором и с негорючим жидким диэлектриком - Облегчённая изоляция.
- Сопротивление изоляции цепей ввода со стороны ВН, МОм, не менее 100.
- Номинальный ток вводов устройств высокого напряжения и сборных шин распределительных устройств низкого напряжения соответствует номинальному току установленного трансформатора.
- Вводы и сборные шины БМ КТП допускают аварийные перегрузки на 30% сверх номинального тока силового трансформатора продолжительностью не более трёх часов в сутки, если длительная предварительная нагрузка составляла не более 70 % номинального тока трансформатора.
Блочные комплектные трансформаторные подстанции предназначены для приема, преобразования и распределения электроэнергии. Конструкция блок-бокса имеет каркасно-панельное решение. Стеновые панели собираются в жесткий каркас.
Вводы кабелей высокого напряжения и выводы кабелей 0,4 кВ выполняются сквозь основания блок-бокса, для чего предусмотрены специальные отверстия. Для удобства подвода кабелей блок-бокс подстанции устанавливается на свайные основания на высоте 1,06 м от планировочной отметки земли. Блок-бокс поставляется с площадками обслуживания.
Аварийный слив масла из трансформатора предусматривается в емкость, устанавливаемую под блок-боксом. В НКУ имеется фидер уличного освещения, который включается автоматически по сигналу встроенного фотореле.
Подстанция БКТП поставляются в полностью собранном виде (без разборки коммутационных аппаратов, проверки надежности болтовых соединений и правильности внутренних соединений) или трансформаторы поставляются отдельно.
Транспортирование БКТП должно производиться железнодорожным или автомобильным транспортом соответствующей грузоподъемности, согласно действующим правилам перевозки на данном виде транспорта. При этом все проемы должны быть закрыты заглушками и защищены от попадания атмосферных осадков. Должна быть исключена возможность открывания дверей и крышек с целью защиты бьющихся и легкоснимаемых частей.
Основные характеристики:
- Диапазон мощностей - 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1250; 1600; 2500 кВа.
- Цена на комплектные трансформаторные подстанции во многом определяется стоимостью комплекта оборудования, поставляемого вместе с блоками.
В настоящее время можно купить конструкции, укомплектованные современными масляными трансформаторами серии ТМГ, ТМ, ТМ3 и элегазовыми выключателями.
Модульный принцип позволяет изменять длину, высоту и ширину блоков, а также их количество в зависимости от от набора электрооборудования, его мощности и условий эксплуатации. Блоки легко объединяются между собой в двухблочные и многоблочные конструкции. Это способствует быстрому монтажу на месте эксплуатации, а также демонтажу при необходимости изменения места установки.
Блочная комплектная трансформаторная подстанция снабжена полным пакетом заводских документов и готова к эксплуатации. Что значительно снижает затраты на монтажные и пусконаладочные работы. Небольшие габариты и вес блоков позволяют легко транспортировать их на объект как автомобильным, так и железнодорожным транспортом.
Подстанции могут безаварийно эксплуатироваться в не обслуживаемом режиме, без постоянного электротехнического персонала.
Комплектные трансформаторные подстанции встраиваются в модульное здание, как правило из сэндвич панелей. Размер модуля зависит от мощности подстанции, количества силовых трансформаторов и отходящих линий. Блочно-модульное исполнение значительно сокращает сроки запуска объекта в эксплуатацию и стоимость его реализации, а также не имеет жестких ограничений по размерам.
Блок-модуль выполнен из металлического каркаса, обшитого, как правило, сэндвич-панелями для защиты внутреннего пространства.