Электрическая подстанция

Электри́ческая подста́нция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств^[1]^[2].

ОРУ 750 кВ на электрической подстанции

ОРУ подстанции 110/35/6 кВ, г. Лянтор

Комплектная трансформаторная подстанция мачтового типа (обычно используются в сельской местности)

Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) 10/6-0,4 кВ закрытого типа. Такие КТП очень широко распространены в странах бывшего СССР, поскольку установка масляных трансформаторов в зданиях производится редко.

Абонентские трансформаторы, США. По классификации СНГ данная конструкция является столбовой трансформаторной подстанцией (СТП)

НазначениеПравить

Подстанция, в которой стоят повышающие трансформаторы, повышает электрическое напряжение при соответствующем снижении значения силы тока, в то время как понижающая (или понизительная) подстанция уменьшает выходное напряжение при пропорциональном увеличении силы тока.

Необходимость в повышении передаваемого напряжения возникает в целях многократной экономии металла, используемого в проводах ЛЭП, и уменьшения потерь на активном сопротивлении. Действительно, необходимая площадь сечения проводов определяется только силой проходящего тока и отсутствием возникновения коронного разряда. Также уменьшение силы проходящего тока влечёт за собой уменьшение потери энергии, которая находится в прямой квадратичной зависимости от значения силы тока. С другой стороны, чтобы избежать высоковольтного электрического пробоя, применяются специальные меры: используются специальные изоляторы, провода разносятся на достаточное расстояние и т. д. Основная же причина повышения напряжения состоит в том, что чем выше напряжение, тем большую мощность и на большее расстояние можно передать по линии электропередачи.

УстройствоПравить

Масляный выключатель МКП-110 на тяговой подстанции, Тольятти

Измерительные трансформаторы тока ТГФМ-110 на тяговой подстанции, Похвистнево

Подстанция в г. Дюльмен

Основные элементы электроподстанций:

Силовые трансформаторы, автотрансформаторы, шунтирующие реакторы.
Вводные конструкции для воздушных и кабельных линий электропередачи.
Открытые (ОРУ) и закрытые (ЗРУ) распределительные устройства, включая:
- Системы и секции шин.
- Силовые выключатели.
- Разъединители.
- Измерительное оборудование (измерительные трансформаторы тока и напряжения, измерительные приборы).
- Оборудование ВЧ-связи между подстанциями (конденсаторы связи, ВЧ-заградители, фильтры присоединения).
- Токоограничивающие, регулирующие устройства (конденсаторные батареи, реакторы, фазовращатели и пр.).
- Преобразователи частоты, рода тока (выпрямители).
Система питания собственных нужд подстанции:
- Трансформаторы собственных нужд.
- Щит переменного тока.
- Аккумуляторные батареи.
- Щит постоянного (оперативного) тока.
- Дизельные генераторы и другие аварийные источники энергии (на крупных и особо важных подстанциях).
Системы защиты и автоматики:
- Устройства релейной защиты и противоаварийной автоматики для силовых линий, трансформаторов, шин.
- Автоматическая система управления.
- Система телемеханического управления.
- Система технического и коммерческого учёта электроэнергии.
- Система технологической связи энергосистемы и внутренней связи подстанции.
Система заземления, включая заземлители и контур заземления.
Молниезащитные сооружения.
Вспомогательные системы:
- Система вентиляции, кондиционирования, обогрева.
- Система автоматического пожаротушения.
- Система освещения территории.
- Система охранно-пожарной сигнализации, управления доступом.
- Система технологического и охранного видеонаблюдения.
- Устройства плавки гололёда на воздушных линиях.
- Системы аварийного сбора масла.
- Системы питания маслонаполненных кабелей.
- Бытовая, ливневая канализация, водопровод.
Бытовые помещения, склады, мастерские и пр.

Классификация подстанцийПравить

Функционально подстанции делятся на:

Трансформаторные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения при помощи трансформаторов.
Преобразовательные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования рода тока или его частоты.

Электрическое распределительное устройство, не входящее в состав подстанции, называется распределительным пунктом. Преобразовательная подстанция, предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный и последующего преобразования постоянного тока в переменный исходной или иной частоты называется вставкой постоянного тока.

По значению в системе электроснабжения:

Главные понижающие подстанции (ГПП).
Подстанции глубокого ввода (ПГВ).
Тяговые подстанции для нужд электрического транспорта, часто такие подстанции бывают трансформаторно-преобразовательными для питания тяговой сети постоянным током.
Трансформаторные подстанции 10 (6)/0,4 кВ (КТП). Последние называются цеховыми подстанциями в промышленных сетях, городскими — в городских сетях.

В зависимости от места и способа присоединения подстанции к электрической сети нормативные документы не устанавливают классификации подстанций по месту и способу присоединения к электрической сети. Однако ряд источников даёт классификацию исходя из применяющихся типов конфигурации сети и возможных схем присоединения подстанций^[3].

Тупиковые — питаемые по одной или двум радиальным линиям.
Ответвительные — присоединяемые к одной или двум проходящим линиям на ответвлениях.
Проходные — присоединяемые к сети путём захода одной линии с двухсторонним питанием.
Узловые — присоединяемые к сети не менее чем тремя питающими линиями.

Ответвительные и проходные подстанции объединяют понятием промежуточные, которое определяет размещение подстанции между двумя центрами питания или узловыми подстанциями. Проходные и узловые подстанции, через шины которых осуществляются перетоки мощности между узлами сети, называют транзитными.

Также используется термин «опорная подстанция», который, как правило, обозначает подстанцию более высокого класса напряжения по отношению к рассматриваемой подстанции или сети.

В связи с тем, что ГОСТ 24291-90 определяет опорную подстанцию как «подстанцию, с которой дистанционно управляются другие подстанции электрической сети и контролируется их работа»^[1], для указанного выше значения целесообразнее использовать термин «центр питания».

По месту размещения подстанции делятся на:

Открытые — подстанции, оборудование которых расположено на открытом воздухе.
Закрытые — подстанции, оборудование которых расположено в здании.

Отдельные разновидности:

Комплектная трансформаторная подстанция — подстанция, содержащая все необходимые узлы для включения в электросеть и поставляемая в собранном или полностью подготовленном к сборке виде^[4].
Мачтовая трансформаторная подстанция — подстанция, предназначенная для установки на опоры достаточной для того, чтобы не требовать установки ограждений, высоты^[4].

Электроподстанции могут располагаться на открытых площадках, в закрытых помещениях (ЗТП — закрытая трансформаторная подстанция), под землёй и на опорах (МТП — мачтовая трансформаторная подстанция), в специальных помещениях зданий-потребителей. Встроенные подстанции — типичная черта больших зданий и небоскрёбов.

Цифровая подстанцияПравить

Цифровой называется такая электрическая подстанция, управление которой осуществляется с помощью цифровых методов и технических средств. Комплекс управления состоит из трех автономных частей в основе каждой из которых есть своя отдельная модель электроэнергетической системы:

Оперативно-диспетчерское управление. В этой части решаются задачи управления в нормальных и утяжеленных режимах работы. Для формирования управляющих воздействий используются модели электроэнергетических систем в нормальных режимах. Управляющие воздействия реализуются, в основном, оперативно-диспетчерским персоналом с использованием вспомогательных устройств автоматики. Быстродействие — от нескольких минут, до нескольких часов.
Противоаварийное управление. Эта часть комплекса обеспечивает управление при сильных возмущениях в условиях электромеханических переходных процессов (например, внезапное отключение линии, генератора, сброс или наброс значительной нагрузки). Цель управляющих воздействий — прекращение или ослабление аварийных режимов, обеспечение перехода к новому установившемуся режиму. Управляющие воздействия осуществляются, в основном, воздействием противоаварийной автоматики на регуляторы турбин, регуляторы возбуждения, регуляторы напряжения трансформаторов, коммутационные аппараты и др. Быстродействие — от долей секунды, до нескольких минут.
Релейная защита. Она выполняет локальное управление электроэнергетической системой путём быстрого выявления и отделения поврежденных элементов от исправной части электроэнергетической системы. Управляющие воздействия осуществляются, как правило, через коммутационные аппараты (выключатели). Быстродействие — от долей секунды, до нескольких секунд.

Эти три части управляющего комплекса построены на основе принципиально разных моделей электроэнергетических систем, имеют существенно разные динамические характеристики и, поэтому, реализуются в виде отдельных управляющих систем.

ПримечанияПравить

↑ ¹ ² ГОСТ 24291-90 «Электрическая часть электростанции и электрической сети. Термины и определения»
↑ Красник, 2011, с. 9.
↑ Справочник по проектированию электрических сетей / Под редакцией Д. Л. Файбисовича. — М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006
↑ ¹ ² Красник, 2011, с. 10.

ЛитератураПравить

Красник В.В. Эксплуатация электрических подстанций и распределительных устройств. — М.: ЭНАС, 2011. — 320 с. — ISBN 978-5-4248-0005-4.

[ГОСТ_24291-90-1] ¹ ² ГОСТ 24291-90 «Электрическая часть электростанции и электрической сети. Термины и определения»

[_f029ed78dc342eee-2] Красник, 2011, с. 9.

[Справочник_по_проектированию_электрических_сетей-3] Справочник по проектированию электрических сетей / Под редакцией Д. Л. Файбисовича. — М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006

[_4b6d6a5e2cabb0e2-4] ¹ ² Красник, 2011, с. 10.

[1]

[2]

[3]

[4]