Трансформаторные подстанции: типы, характеристики и особенности выбора

Трансформаторные подстанции (ТП) служат для преобразования и распределения электроэнергии. Они имеют несколько основных типов, каждый из которых, в свою очередь, включает подтипы. Конструктивные особенности ТП прямо соотносятся с назначением, условиями обслуживания и эксплуатации.

Трансформаторная подстанция типа киоск

Классификация трансформаторных подстанций

По своему предназначению трансформаторные подстанции служат для преобразования и распределения электроэнергии.

Конструктивные особенности

Конструкции, на которых монтируется оборудование, имеют наименование: А, П либо АП. Применимые материалы: деревянные или железобетонные стойки.

• Одностоечная опора (А) предусматривает размещение однофазной ТП мощностью от 5 до 10 кВА. Она же может быть и концевой опорой ЛЭП высокого напряжения.
• Подстанции, имеющие П-образную конструкцию, устанавливают с трехфазными трансформаторами до 100 кВА мощности включительно. Причем конструкция предусматривает условия для раздельного обслуживания зоны высоковольтной и распределительной.
• ТП АП-образной формы применяют для подстанций мощностью 160 и 250 кВА.

ТП такого типа комплектные трансформаторные подстанции (КТПС), предназначены для электроснабжения небольших или локальных объектов. В виду того, что все необходимое оборудование размещено в металлических шкафах, не нуждаются в принятии усиленных мер безопасности.

Подстанции типа «киоск» более сложны по своему устройству, состоят из нескольких отсеков, создающих условия для безопасного обслуживания и надежной эксплуатации. Обычно, заключаются в корпус из металла или размещаются в отдельно стоящих капитальных сооружениях.

Выбор мощности трансформатора

При расчете и выборе мощности силового трансформатора руководствуются графиком среднесуточной и полной активной нагрузки подстанции, а также длительностью максимальной нагрузки. Если рассчитывается трансформатор, который будет участвовать в электроснабжении объектов жилой инфраструктуры, то учитывают и время года.

Рисунок 1 - Расчетный график нагрузки

Если график работы подстанции характеризуется кратковременным пиковым режимом мощности - 30 мин или не более 1 часа, то трансформатор будет работать в недогруженном режиме.

Выбор трансформатора по расчетной мощности заключается в сравнении полной мощности объекта (кВА) и интервалами допустимой нагрузки трансформаторов для различных типов потребителей в аварийном и нормальном режимах работы. НТП ЭПП-94. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий. Нормы технологического проектирования (РФ, вместо СН 174-75). Указания по выбору числа и мощности трансформаторов цеховых ТП - пп 6. 4. 3 - 6. 4.

Коэффициенты загрузки трансформаторов

В реальных условиях значение допустимой перегрузки определяется коэффициентом начальной загрузки (kн.н.).

Рекомендуемые коэффициенты загрузки силовых трансформаторов цеховых ТП (Таблица №2) позволяют оптимизировать работу подстанции и избежать перегрузок.

Как выбрать трансформаторную подстанцию

Перегрузки трансформаторов

Перегрузки трансформаторов допустимы, но их возможности: время и величина ограничены нормативами, установленными заводом изготовителем. Правила ПТЭЭП, глава 2. 1. 20 и гл. 2. 1. 21.

Длительности и величины перегрузки при аварийных режимах с принудительным охлаждением масла устанавливается по заводским параметрам (Таблица №3).

Второй период - коэффициент перегруза kпер.= 1,27 и временем - 4 часа. Значит, перегрузки определяются графиком нагрузки преобразованном в эквивалентный график с учетом тепла.

Категории электроснабжения и выбор количества трансформаторов

Категория электроснабжения определяет количество трансформаторов на подстанции.

Объекты III категории электроснабжения

Для объектов категории электроснабжения III достаточно одного трансформатора. Однотрансформаторные подстанции используются в двух случаях. Во-первых, для объектов III категории электроснабжения.

Объекты I и II категории электроснабжения

При питании потребителей I и II категории в аварийном режиме на двухтрансформаторной подстанции после срабатывания АВР целый трансформатор принимает на себя нагрузку неисправного. Поэтому его перегрузочной способности должно хватить на время замены вышедшего из строя трансформатора. В нормальном режиме трансформаторы работают недогруженными, что экономически нецелесообразно.

Перерыв питания объектов II категории ограничен временем в одни сутки. Для восстановления схемы необходим стратегический складской резерв оборудования необходимого для ликвидации аварии. При этом мощность нового трансформатора должна быть идентична заменяемому.

Особенности эксплуатации и обслуживания

В тех случаях, когда обслуживание подстанции связано с повышенным риском, конструкция рассчитывается и проектируется с учетом этого риска. Соответственно, необходимость создания специальных условий, обеспечивающих нормативную эксплуатацию подстанции и надежное обеспечение, подключенных к ней электрических сетей, являются обоснованием для применения конструкции закрытого типа.

Вентиляция помещения электроустановки должна обеспечить отвод тепла, чтобы при перегрузке и максимальной температуре воздуха нагрев трансформатора не превышал допустимое значение.