Трансформаторные подстанции мачтового типа: устройство и принцип работы

В электроснабжении частных домов, небольших коттеджных поселков и сельских районов широкое распространение получили мачтовые трансформаторные подстанции (МТП). Такой вид сборки, как мачтовые трансформаторные подстанции, является самой компактной из известных высоковольтных комплектаций оборудования. Следование концепции создания эффективных и безопасных высоковольтных конструкций обеспечивает разработку новых популярных модификаций.

Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) - это электротехническое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения. В народе ее иногда называют как «трансформаторная будка». Комплектные трансформаторные подстанции предназначены для преобразования электрической энергии с одного напряжения на другое. Они широко используются для электроснабжения промышленных предприятий, жилых домов и других объектов, где требуется высокое качество электроэнергии и надежность работы системы электроснабжения.

Визуально мачтовые подстанции полностью оправдывают свое название. МТП устанавливаются на высоких мачтах или вышках.

Область применения и классификация МТП

Несколько ограниченные параметры мощности обусловливают сферу применения МТП. Обычно МТП устанавливаются на вводе в небольшие населенные пункты с целью организации регулярного (постоянного) снабжения. Известно применение мачтовых установок для обеспечения энергией временных (строящихся объектов).

Существует несколько классификаций, обусловливающих сферу применения и адаптацию к условиям эксплуатации:

• Модификация А (однофазная). Это распределительная или конечная подстанция на одностоечной опоре, рассчитанная на мощность до 10 кВА.
• Самые мощные из мачтовых установок - в модификации АП.

В зависимости от условий снабжения могут быть согласованы поставки маломощных, на 4 кВА, или усиленных установок на 250 кВА. Для подбора мачтовой подстанции достаточно прислать имеющийся проект или заполнить опросный лист клиента.

Устройство и принцип работы

КТП позволяет принимать электрическую энергию трёхфазного тока с переменной частотой в 50 Гц, а также напряжением в 6 либо 10 кВ. Затем оно преобразуется в 380 Вольт. Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) предназначается для снижения напряжения при подаче тока высоковольтной ЛЭП в потребительскую (бытовую) сеть.

Составные части МТП (высоковольтные предохранители, разрядники, шкаф РУНН, силовой трансформатор) размещены на опоре в соответствии с типовым проектом. Конструктивно КТПМ состоит их шкафа устройства со стороны высшего напряжения (УВН), силового трансформатора (ТМГ, ТЛС), шкафа распределительного устройства со стороны низшего напряжения (РУНН). Шкафы устанавливаются на общую сварную раму. Также на крыше шкафа УВН устанавливаются траверсы с ограничителями перенапряжения и низковольтными штыревыми изоляторами. Внутри шкафа УВН имеются отдельные кабельные каналы для прокладки проводов низкого напряжения. В шкафу РУНН применяется широкая линейка низковольтной аппаратуры, выбор типа которой зависит от заказа. Применяемые счетчики могут быть как прямого (мощность подстанции до 63 кВА), так и трансформаторного включения. Количество аппаратов отходящих линий ограничено четырьмя устройствами.

В комплект мачтовой трансформаторной подстанции входят устройства высокого и низкого напряжения (РУ), силовой трансформатор заданной мощности, разрядники и штыревые изоляторы на два уровня напряжения, комплект монтажных частей (в том числе, площадка для обслуживания и рама КТПМ) и пакет документации. Доукомплектование КТПМ (к примеру, оговоренными моделями счетчиков), изменение количества присоединений на низкой стороне подстанции возможно по согласованию с заводом-изготовителем. Дополнительно мачтовые подстанции могут укомплектовываться приборами учета (по запросу заказчика).

Для вывода проводов в шкафу РУНН предусмотрены отверстия с уплотнениями. Провода, выходящие из шкафа РУНН и служащие для присоединения к воздушным линиям 0,4 кВ и к силовому трансформатору со стороны НН, прокладываются в трубах, закрепленных на опоре. Для закрепления в открытом положении на двери имеется фиксатор. Дверь приспособлена для пломбирования. Для уплотнения двери шкафа РУНН служат резиновая прокладка и ручки-прижимы. В ручках-прижимах имеются отверстия, позволяющие запирать дверь навесными замками.

Принцип работы и устройство мачтовой трансформаторной подстанции

Монтаж и требования безопасности

При монтаже схемы оборудования соблюдается безопасное удаление от поверхности грунта (согласно ПУЭ 4.2.125), - не менее 3.5 метров. Одно из преимуществ мачтовой трансформаторной подстанции по сравнению с обычной КТП - отсутствие необходимости установки дополнительного ограждения. Исключение - отбойные тумбы, которые обязательны при расположении мачтовой подстанции около проезжей части. МТП исключают несанкционированный доступ посторонних лиц без дополнительного ограждения (за исключением установок, размещаемых вблизи дорожного полотна).

В теории защиту подстанции от дураков, лихачей и нерадивых жителей обеспечивает ПУЭ (п.4.2.125), согласно которого расстояние по вертикали от земли (грубо говоря, от основания опоры) до неизолированных токопроводящих частей должно быть не менее 3,5 м.

Перед началом монтажных работ необходимо удостовериться в отсутствии повреждений на аппаратуре и комплектующих элементах. Любое несоответствие элементов КТПМ заявленным характеристикам должно быть задокументировано (с последующим уведомлением поставщика). На первом этапе монтажных работ шкаф РУНН устанавливается на раму, которая, в свою очередь, крепится к опорам и держит всю конструкцию МТП. Соединение между рамой и распредустройством - болтовое. В последнюю очередь к раме крепится силовой трансформатор (соединение - болтовое) и кожух трансформатора (в случае, если он предусмотрен заводом-изготовителем). Подключение трансформатора к выводам стандартное: на высокой стороне - через шины, на низкой стороне - через кабельную перемычку. Кожух трансформатора и оборудование МТП в обязательном порядке должны быть заземлены. Заземление выполняется согласно требованиям ПУЭ (глава 1.7).

Для проведения осмотра, инспекции и сервисного обслуживания мачтовая трансформаторная подстанция оснащается штатным приспособлением для подъема.

Акцентируем ваше внимание на то, что категорически запрещено поднимать и крепить к стойкам конструкцию с заранее зафиксированными на ней УВН и масляным трансформатором. Такими действиями можно запросто повредить оборудование или ослабить болтовое крепление. Кроме того, ушки, предназначенные для подъема каждой части КТПМ, не рассчитаны на общий вес подстанции.

Подстанция подключается к ЛЭП 35 кВ посредством разъединителя, который устанавливается на ближайшей от МТП опоре ЛЭП.

Схемы защиты и автоматики

Для защиты силового трансформатора от междуфазных коротких замыканий установлены предохранители FU1-FU3. Учет активной энергии осуществляется счетчиком Р1. Для местного обогрева счетчика с целью обеспечения его надежной работы при температуре ниже 0°С служат резисторы R1-R3, включаемые переключателем SА3. Контроль наличия напряжения и освещения шкафа РУНН осуществляется лампой ЕL1, включаемой переключателем SА1.

Блокировка по пунктам 1 и 2 обеспечивается конструкцией разъединителя. Блокировка по п. 3 обеспечивается путевым выключателем SQ1, через контакты которого отключаются магнитный пускатель КМ1 и автоматические выключатели QF1-QF3, т.к.

Другие типы комплектных трансформаторных подстанций

КТП самой различной мощности чаще всего устанавливают в небольших населённых пунктах, промышленных предприятиях и там, где присутствует умеренный климат с температурой от «-40» до «+40» ºС. Предназначаются они для питания электроэнергией самых различных объектов. Также, имеются такие КТП, в конструкцию которых входят различные воздушные и кабельные высоковольтные линии ввода либо вывода.

Одной из основной частью трансформаторной подстанции комплексного типа являются устройства защиты. Они защищают от возможных перегрузок в сети и «КЗ». А наличие разрядников и ограничителей перенапряжения предотвращают выход КТП из строя из-за перепада напряжения. Также, данные аппараты могут включать в свой состав и блоки автоматического освещения. Корпус такой подстанции изготавливается из металла и имеет сборочную сварочную конструкцию.

Различают следующие типы комплектных трансформаторных подстанций:

• Однотрансформаторные мачтовые подстанции (КТПМ) либо подстанции столбового типа (КТПС). Устанавливаются они на улицы, в областях с умеренным климатом. Их мощность может быть в пределах от 25 до 250 кВт. Такие агрегаты предназначаются для обслуживания частных или компактных промышленных объектов. Подсоединяются КТПМ к воздушно-силовой ЛЭП. В данные трансформаторы обязательно входят предохранители и разрядники.
• Промышленные комплектные трансформаторные подстанции, располагаемые внутри цеха. Их мощность может быть от 630 до 2500 кВт.
• Киосковые комплектные трансформаторные подстанции. Предназначаются для энергосбережения сельскохозяйственных потребителей, небольших промышленных объектов, населённых пунктов. Данная подстанция может быть одно- или двухтрансформаторной наружной установки. КТП киоскового типа - это комплектные трансформаторные подстанции, устанавливаемые на столбах или опорах линий электропередач.
• Комплектная трансформаторная подстанция городской сети. Она может быть выполнена в виде проходного или тупикового типа. Напряжение в ней не превышает отметки в 10 кВ, а мощность - 1000 кВт. Предназначается такая трансформаторная подстанция для приёма, преобразования, а также распределения электроэнергии трёхфазного тока переменной частоты. Используется она в одно- либо двулучевой схеме городского электроснабжения, сельскохозяйственных, а также промышленных объектов. Данный вид комплектной трансформаторной подстанции состоит конструктивно из «металлического домика». Внутри него встроен силовой трансформатор, камеры высокого и низкого напряжения, панель уличного освещения, шкаф учёта.

Преимущества КТП

КТП имеют ряд преимуществ, среди которых:

• Компактность. КТП имеет небольшие размеры и легко устанавливается на месте.
• Надежность. Конструкция КТП обеспечивает высокую надежность и безопасность работы. КТП обладают высокой степенью защиты от коротких замыканий и перегрузок, что обеспечивает безопасность эксплуатации.
• Удобство обслуживания. КТП легко обслуживается и ремонтируется.
• Экономичность. КТП позволяет снизить затраты на строительство и эксплуатацию электрических сетей.
• Универсальность. КТП может использоваться для электроснабжения различных объектов. КТП можно использовать для электроснабжения различных типов потребителей, таких как жилые дома, промышленные объекты и т.д.
• Простота монтажа и обслуживания. Комплектные трансформаторные подстанции легко устанавливаются и обслуживаются, что снижает затраты на эксплуатацию.
• Возможность расширения. КТП позволяют увеличивать мощность системы электроснабжения путем добавления дополнительных трансформаторов.

Комплектные трансформаторные подстанции являются важным элементом системы электроснабжения и играют ключевую роль в обеспечении стабильной и надежной работы электрических сетей.