трансформаторные подстанции

В наши дни невозможно представить электроэнергетическую систему без трансформатора. Предназначен этот прибор для изменения напряжения переменного тока. Но это только сегодня кажется очевидным , а когда-то, всего полтора столетия назад, сам вопрос применения переменного тока не трактовался так однозначно. Отсутствие единого подхода в этом вопросе привело к энергетическому кризису, вызванному проблемой централизованного производства электроэнергии и передачи ее на большие расстояния. Впервые в истории электротехники промышленное применение трансформатор получил, как известно, благодаря Павлу Яблочкову в 1880х гг.   Трансформаторная подстанция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования (повышения или понижения) напряжения в сети переменного тока и распределения электроэнергии в системах электроснабжения потребителей сельских, поселковых, городских, промышленных объектов. Состоит из силовых трансформаторов, распределительного устройства РУ, устройства автоматического управления и защиты, а также вспомогательных сооружений.

Трансформаторные подстанции классифицируются на повышающие и понижающие.

Повышающие трансформаторные подстанции (сооружаемые обычно при электростанциях) преобразовывают напряжение, вырабатываемое генераторами, в более высокое напряжение (одного или нескольких значений), необходимое для передачи электроэнергии по линиям электропередачи (ЛЭП). Понижающие трансформаторные подстанции служат для преобразования напряжения тока поступающего с ЛЭП в более низкое для транспортировки его на промежуточные подстанции или непосредственно к потребителям.

QS1 – высоковольтный выключатель нагрузки

Коммутационные аппараты (выключатели) предназначены для осуществления оперативной и аварийной коммутации в энергосистемах, для выполнения операций включения и отключения отдельных цепей при ручном или автоматическом управлении.
Выключатели должны надежно выполнять свои функции в течение срока службы (25 лет), находясь в любом из указанных состояний, и одновременно быть всегда готовыми к мгновенному эффективному выполнению любых коммутационных операций, часто после длительного пребывания в неподвижном состоянии. Отсюда следует, что они должны иметь очень высокий коэффициент готовности: при малой продолжительности процессов коммутации (несколько минут в год) должна быть обеспечена постоянная готовность к осуществлению коммутаций.
Среди основных параметров выключателей высокого напряжения следует выделить группу номинальных параметров, присущих всем типам выключателей и определяющих условия их работы.

FU1...FU3 - высоковольтные разрядники.

Разрядники служат для защиты КТП от перенапряжений, возникающих в процессе коммутации воздействий атмосферных явлений. При повышении напряжения сверхноминального значения, разрядник срабатывает и ограничивает напряжение на фазе уставки.

TV1 - силовой трансформатор

Силовые трансформаторы являются основным электрическим оборудованием электроэнергетических систем, обеспечивающим передачу и распределение электроэнергии на переменном трехфазном токе от электрических станций к потребителям.

В настоящее время применяются трансформаторы следующих стандартных номинальных мощностей: 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300, 10 000, 16000, 25000, 32000, 40000, 63000 ,80000, 160000 кВ-А.

QF1, QF2, QF3 - автоматические выключатели

Автоматические выключатели (автоматы) низкого напряжения (до 1000 В) предназначены для автоматической защиты электрических сетей и оборудования от аварийных режимов (коротких замыканий, перегрузок, снижения и исчезновения напряжения, изменения направления тока, гашения магнитного поля мощных генераторов в аварийных условиях и др.), а также для оперативной коммутации номинальных токов. Для обеспечения селективной (избирательной) защиты в автоматах предусматривается возможность регулирования уставок по току и по времени. Быстродействующие автоматы снижают время срабатывания и ограничивают отключаемый ток сопротивлением возникающей электрической дуги в автомате. Нередко эти факторы определяют принцип устройства и особенности конструкции автоматов.

Автоматические выключатели подразделяются на: установочные и универсальные. Установочные автоматические выключатели имеют защитный изоляционный (пластмассовый) корпус и могут устанавливаться в общедоступных местах, универсальные — не имеют такого корпуса и предназначены для установки в распределительных устройствах; быстродействующие и небыстродействующие. Быстродействие обеспечивается самим принципом действия (поляризованный электромагнитный или индукционно-динамический принцип и др.), а также условиями для быстрого гашения электрической дуги, подобно процессам в токоограничивающих автоматах; автоматы обратного тока, срабатывающие только при изменении направления тока в защищаемой цепи (поляризованные автоматы отключают цепь только при нарастании тока в прямом направлении, неполяризованные - при любом направлении тока).

ТА1, ТА2, ТАЗ - измерительные трансформаторы тока

Трансформатор тока (ТА) служит для измерения, преобразования и передачи информации о режиме работы сильноточной цепи высокого напряжения в цепь низкого напряжения с целью ее последующей обработки.

Одной из важнейших характеристик ТА является его точность, определяемая погрешностями измерения вторичного тока, соответствующая информации о первичном токе. Класс точности определяется по наибольшей допустимой погрешности ТА при номинальном первичном токе, выраженном в процентах. Установлено 6 классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 10% соответствующих 100—120% номинального тока и в режиме КЗ.

Трансформаторы тока отличаются от силовых трансформаторов следующими особенностями: работают в условиях близких к короткому замыканию (амперметр является нагрузкой измерительной обмотки ТА); ток во вторичной цепи не зависит от значения и характера нагрузки (источник тока), а определяется значением и характером изменения первичного тока. В противоположность этому в силовых трансформаторах первичный ток определяется мощностью, потребляемой во вторичной цепи.

РА1...РАЗ амперметры

Амперметры для измерения электрического тока устанавливают на всех трансформаторах и линиях, питающих приемники электроэнергии или их группы. Амперметры устанавливают в одной фазе. Три амперметра предусматривают только в тех цепях, где возможна несимметрия нагрузки фаз приемников (освещение, сварочные посты, конденсаторные батареи). Амперметры включают непосредственно в сеть или через трансформаторы тока.

SA1 переключатель (рубильник)

Переключатель (рубильник) - предназначен для ручного включения и отключения цепей с постоянным или переменным напряжением. В данном случае применяется трехполюсный переключатель с центральным рычажным приводом и дугогасительной камерой. Включение и отключение линии уличного освещения осуществляется вручную выключателем SA1.

Выбор КТП.
Номинальное вторичное напряжение силового трансформатора должно соответствовать номинальному напряжению нагрузки. Мощность силового трансформатора S_T должна быть не менее суммарной мощности нагрузки, т.е. S_T > S_КТП. Из таблицы 1 выбираем КТП.

КТП 160 – 10/0,4; где:

160 кВА – номинальная мощность;

10 кВ – входное напряжение;

0,4 кВ – выходное напряжение.

Монтаж КТП

Монтаж комплектных трансформаторных подстанций производится на заготовленную бетонную поверхность. Далее подстанцию жестко закрепляют на этом фундаменте болтами. Стоить помнить, что монтаж КТП является важным моментом, при котором нужно соблюдать технологию и технику безопасности.

При использовании КТП необходимо соблюдать следующие условия эксплуатации:

• Высота над уровнем моря должна составлять 1000м;

• Температура окружающего воздуха должна составлять -45°С +40°С;

• Среднесуточная относительная влажность воздуха 80% при +15°С;

• Окружающая среда, где работает комплектная трансформаторная подстанция, не должна быть взрывоопасной, должна соблюдаться пожарная безопасность, не допустимо содержание токопроводящей пыли, химически активных газов.

Запрещено использование комплектных трансформаторных подстанции в условиях ударов, резких толчков, тряски, на подвижных установках и в шахтах.