Трансформаторная подстанция: устройство и принцип работы
Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) играют ключевую роль в современной системе энергоснабжения. Данное оборудование используется для энергоснабжения промышленных и сельскохозяйственных предприятий, жилых и общественных зданий, объектов инфраструктуры, иных потребителей. Они обеспечивают прием, преобразование и распределение электрической энергии, адаптируя ее параметры к потребностям различных потребителей.
Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) принимают электрическую энергию и преобразуют ее в электроэнергию меньшего напряжения с последующим распределением либо передают на следующий узел сети. 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.
Устройство комплектной трансформаторной подстанции
В состав оборудования входят шкафы или блоки, силовые трансформаторы, распределительные устройства, аппаратура управления и защиты. Трансформаторов может быть один или несколько.
Конструктивно данный вид комплектной трансформаторной подстанции состоит из «металлического домика». Внутри него встроен силовой трансформатор, камеры высокого и низкого напряжения, панель уличного освещения, шкаф учёта. 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. Они имеют вид бетонного либо металлического сооружения, включающее в себя рабочие модули, находящие внутри него.
Основные компоненты КТП:
- Силовой трансформатор: Преобразует высокое напряжение в низкое.
- Распределительное устройство высокого напряжения (РУВН): Принимает и распределяет электроэнергию высокого напряжения.
- Распределительное устройство низкого напряжения (РУНН): Распределяет электроэнергию низкого напряжения потребителям.
- Устройства защиты и автоматики: Обеспечивают защиту оборудования от перегрузок, коротких замыканий и других аварийных режимов.
- Шкафы управления и сигнализации: Предназначены для управления работой КТП и передачи информации о ее состоянии.
Типы комплектных трансформаторных подстанций
КТП классифицируются по различным признакам, включая способ установки, тип исполнения и мощность.
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.
Основные типы КТП:
- КТП внутренней установки: Размещаются в цехах или специальных электротехнических помещениях.
- КТП наружной установки: Для наружной установки используются блочно-модульные конструкции из сэндвич-панелей, бетонные и металлические оболочки, также возможно размещение на опорах.
- Однотрансформаторные мачтовые подстанции (КТПМ) либо подстанции столбового типа (КТПС): Устанавливаются они на улицы, в областях с умеренным климатом. 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.
- 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.
Принцип работы комплектной трансформаторной подстанции
Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) предназначается для снижения напряжения при подаче тока высоковольтной ЛЭП в потребительскую (бытовую) сеть. Комплектная трансформаторная подстанция 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.
Высокое напряжение, поступающее на КТП, снижается до необходимого уровня с помощью силового трансформатора. Далее электроэнергия распределяется между потребителями через распределительные устройства низкого напряжения.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Мощность силового трансформатора | 400 кВА |
| Номинальное напряжение на стороне высшего напряжения | 10 кВ |
| Номинальное напряжение на стороне низшего напряжения | 0.4 кВ |
Условия эксплуатации и обслуживания КТП
Область применения оборудования соответствует группе механического исполнения М1 по ГОСТ 17516.1-90. КТП не рассчитаны на работу в пожаро- и взрывоопасных зонах, в условиях тряски, вибрационных нагрузок и ударов, передвижение в ходе эксплуатации. Максимальное рабочее напряжение и токи не должны превышать нормативных значений. Высота над уровнем моря: не более 1 тыс.
Обслуживанием КТП занимается персонал, который прошел специальную подготовку по эксплуатации электротехнических изделий, работающих под высоким напряжением. Исполнители должны изучить инструкцию на оборудование, знать устройство, принцип действия и специфику эксплуатации подстанции.
Транспортировка оборудования выполняется в виде отдельных элементов, которые на месте монтажа собирают в единую конструкцию.
Коммутационные аппараты и защита
Коммутационные приборы, также называемые автоматическими выключателями, работают в авторежиме и отключают аварийные ситуации. Для контроля исключительно рабочих порядков, имеющих только номинальные характеристики сети, создаются выключатели нагрузки. Их системная мощность и скорость дают возможность успешно переключаться в обычном положении схемы. Но на них нельзя рассчитывать для устранения коротких замыканий.
Если электрическая цепь разрывается, под нагрузкой образовывается электрическая дуга, которая истребляется механизмом выключателя. В схеме, отключенной от напряжения, для того чтобы обесточить необходимые участки, применяют более простые приспособления: отделители - за счет создания бестоковой паузы автоматически разделяют напряжение с защищаемого участка удаленным выключателем, и разъединители - ими оперируют вручную при обесточенной системе. В комплектных трансформаторных подстанциях с двумя трансформаторами их работа рассчитывается по отдельности, что дает возможность снизить токи КЗ.