В зависимости от места и способа присоединения подстанции к электрической сети

· 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.

По распределению и передаче напряжения трансформаторные подстанции подразделяются на:

· потребительские, служащие для передачи энергии потребителям;

· системные, для связи районов электросетей или различных энергетических систем.

По месту размещения делятся на:

· открытые - это подстанции, оборудование которых расположено на открытом воздухе;

· закрытые - подстанция, оборудование которой расположено в здании.

КТП классифицируется по способу исполнения на:

· киосковые;

· столбовые;

· мачтовые.

 

В трансформаторной подстанции киоскового типа большая часть функциональной аппаратуры располагается внутри корпуса из стали, разделенного на два отсека. Корпус может быть сборным или цельносварным. В первом отсеке стального корпуса помещается высоковольтное оборудование, во втором - все устройства низкого напряжения.

Рисунок 1 - Трансформаторная подстанция киоскового типа

Трансформаторные подстанции столбового типа рассчитаны на использование на объектах с малым потреблением электроэнергии - в сельской местности, в обслуживании коттеджных массивов и вблизи любых частных строений. У них достаточно малая мощность, монтируются они непосредственно на опору линии передач. Из-за того, что чаще всего такой тип подстанций не оснащен защитной оболочкой, их эксплуатирование ограничено условиями сурового климата. Подстанции такого типа теряют работоспособность при температурах выше +40 ^⁰С и ниже - 40 ^⁰С. Также к недостаткам оборудования можно отнести и то, что они не устойчивы к агрессивной окружающей среде - т.е. среде, содержащей ядовитые пары или газы, разрушающие изоляцию проводов и подвергающие коррозии металлические детали.

К преимуществам же такого оборудования относят их приемлемую цену, компактность (столбовые подстанции могут свободно разместиться там, где не хватает места на другие, более мощные типы устройств). Способ монтирования столбовых КТП тоже может стать достоинством, ведь благодаря непосредственной близости к линиям электропередач, существенно снижаются потери мощности.

Рисунок 2 - Трансформаторная подстанция столбового типа

 

Мачтовые подстанции являются самыми простыми и компактными по исполнению. Они, так же как и все представители своего рода, рассчитаны на обслуживание небольших объектов. Существенным недостатком мачтовой подстанции может считаться ее очевидная незащищенность как от губительного для сложного оборудования воздействия осадков, так и от проникновения людей.

Рисунок 3 - Трансформаторная подстанция мачтового типа

В настоящее время сельскохозяйст­венные потребители питаются в основном от крупных энергосистем обычно через две ступени трансформации напряжения:

· с 35 или ПО кВ на 20, 10 или 6 кВ;

· с 20, 10 или 6 кВ на 380/220 В.

Сельские подстанции 110/10 и 35/10 кВ, как прави­ло, выполняют двухтрансформаторными по упрощенным схемам, то есть без выключателей со стороны высшего напряжения. По схеме подключения силового трансфор­матора к линии высшего напряжения различают под­станции с предохранителями и подстанции с отдели­телями и короткозамыкателями (рис. 4).

 

 

Рисунок 4 - Схемы электрических соединений упрощенных подстанций сельскохозяйственного назначения 35/10 кВ (а, б) и 110/10 кВ (в, г) с предохранителями со стороны высшего напряжения (а, в) и с отделителями и короткозамыкателями (б, г).

 

Схемы под­станций 110 кВ отличаются от схем подстанций 35 кВ тем, что нейтраль силового трансформатора 110 кВ сое­диняется с «землей» через заземлитель нейтрали типа ЗОН-110, параллельно которому включены два разряд­ника типа РВС - 20, а также тем, что короткозамыкатель КЗ - 110 - однополюсный аппарат, включенный между фазой и «землей».

Распределительное устройство 10 кВ сельских транс­форматорных подстанций обычно конструктивно выпол­няется в виде металлических шкафов, в которых на за­воде монтируют необходимое оборудование по опреде­ленным электрическим схемам. Заводами выпускаются шкафы: ввод, отходящая линия, трансформатор собст­венных нужд, трансформатор напряжения и др. При строительстве такого КРУН укомплектованные шкафы ставят вплотную на приготовленный фундамент и через съемные боковые стенки шкафов монтируют сборные шины.

Схемы электрических соединений отдельных шкафов комплектного распределительного устройства типа КРН-III-10 показаны на рисунке 5.

Рисунок 5 - Схема электрических соединений комплектного распреде­лительного устройства типа KPH-III-10.

 

Шкафы ввода и отходящих линий выполняют по единой схеме и укомп­лектовывают следующим оборудованием: выключате­лем типа ВМГ-10, трансформаторами тока типа ТПЛ-10 или ТВЛМ-10, разъединителями шинным и линейным типа PB3-10. Комплектное распределительное устрой­ство КРН-III-10 имеет также шкафы трансформатора собственных нужд, трансформатора напряжения с раз­рядниками РВО-10 и заземляющим разъединителем РВ-10, шкафы секционирования. Разрез шкафа отхо­дящей линии показан па рисунке 6.

 

 

Рисунок 6 - Общий вид шкафа отходящей линии КРУН типа КРН-III-10:   1 - выключатель ВМГ - 10; 2 - тяга механической блокировки сетчатого ограждения отсека выключателя; 3 - тран­сформатор тока ТПЛ (TBJIM); 4 - тяга привода линейного разъединителя; 5 - линейный разъединитель РВЗ -10/400; 6 - тяга привода заземляющих ножей линей­ного разъединителя; 7 - заземляющие ножи линейного разъединителя; 8 - проход­ные изоляторы ПН - 10/400-750; 9 - опорные изоляторы ОФ-10-750; 10 - разъединитель шинный РВЗ-10/400; 11 - дверь шинного отсека; 12 - зазем­ляющие ножи шинного разъ­единителя; 13 - панель при­боров и реле; 14 - тяга привода шинного разъедини­теля; 15 - тяга привода за­земляющих ножей шинного разъединителя; 16 - привод выключателя ПГЬ67; 17 - электрообогрев.

В комплектных трансформаторных подстанциях 110/10 кВ применяют выключатели на выкатных тележ­ках.

Использование выкатных тележек существенно об­легчает эксплуатацию оборудования ячеек отходящих линий, так как ремонт оборудования можно проводить в удобном, специально оборудованном месте. Кроме то­го, запасные шкафы позволяют значительно сократить перерывы в электроснабжении, связанные с профилак­тическим ремонтом и ревизией высоковольтного обору­дования и релейной защиты.

Распределительные устройства высшего напряжения 35 или 110 кВ открытого типа представляют собой ме­таллические или железобетонные порталы (или стой­ки), на которых смонтировано оборудование в соответ­ствии со схемой электрических соединении.

Территории подстанции обнесена сетчатым огражде­нием высотой 2,5 м, кроме того, зона выхлопа стреляю­щих предохранителей типа ПСН защищена внутренним ограждением. На территории подстанции установлены инвентарные шкафы и щит с противопожарным обору­дованием.

Защита от прямых ударов молнии осуществляется стержневыми молниеотводами, обычно устанавливаемы­ми на концевой опоре линии высшего напряжения. Ес­ли подстанция занимает большую территорию, устанав­ливают дополнительные молниеотводы.

Переключения в распределительных устройствах вы­сокого напряжения выполняют в соответствии с уста­новленными правилами в определенной последователь­ности. Для исключения неправильных действий с ком­мутационными аппаратами применяют различного рода блокировки. Например, выключатели отходящих линии КРУН-10 имеют механическую блокировку с приводом шинного разъединителя, позволяющую коммутировать разъединитель только при отключенном выключателе.

Привод разъединителя на стороне высшего напря­жения имеет блокировку (обычно механическую при по­мощи замка системы Гинодмана) с приводом разъеди­нителя шкафа ввода 10 кВ, благодаря чему невозмож­но отключить силовой трансформатор под нагрузкой.

В распределительных устройствах имеются также блокировки безопасности, запрещающие доступ к час­тям оборудования электроустановок, находящимся под напряжением. К таким блокировкам относятся блоки­ровки в шкафах КРУН - 10 между приводом разъедини­теля и сетчатым ограждением высоковольтного отсека, между приводом разъединители высшего напряжения и калиткой в зону доступа к стреляющим предохраните­лям и т. п.

Конструкция трансформаторных пунктов для пита­ния сельскохозяйственных потребителей зависит от мощности понизительного трансформатора 10/0,38 кВ. При небольшой мощности трансформатора предпочтительно строить мачтовые подстанции. Если мощность подстан­ций более 100 кВА, то обычно выбирают комплектную трансформаторную подстанцию типа КТП. В сельских электрических сетях строят также и закрытые подстан­ции. Их целесообразно применять при значительных мощностях трансформаторов, например для питания производственных комплексов, а также в качестве про­ходной с использованием высоковольтного отсека для монтажа секционирующих аппаратов распределительных сетей, для подключения резервной линии и т. п. Такие подстанции монтируют обычно в специальных зданиях из кирпича или железобетона. Первый этаж имеет два отсека: отсек силовых трансформаторов и от­сек распределительного устройства низшего напряже­ния. На втором этаже размещено распределительное устройство высшего напряжения.

Подстанции типа КТП представляют собой единую конструкцию, содержащую вводное высоковольтное устройство (шкаф РУ - 10 кВ), распределительное устройство низшего напряжения (шкаф РУ - 0,38 кВ), кожух для защиты от случайного прикосновения к выводам трансформатора. КТП и трансформатор устанавливают на фундаменте из кир­пича или бетона высотой 1,8 м.

РУ - 10 и РУ - 0,38 закрывают одностворчатыми две­рями с уплотнителями, обеспечивающими брызгозащищенность шкафов.

Принципиальная схема подстанции типа КТП по­казана на рисунке 7. Разъединитель РЛНДА - 10/200 установлен на концевой опоре. Разрядники 11 типа РВО - 10 для защиты трансформатора от волн перенап­ряжений, набегающих со стороны ВЛ - 10, прикреплены к шкафу РУ - 10 кВ. Предохранители типа ПК-10 уста­новлены в шкафу РУ - 10.

Шины 0,38 кВ подключены к трансформатору через рубильник 13 и трансформаторы тока 15, которые слу­жат для питания счетчика 8 и теплового реле 17. Для защиты трансформаторов от волн перенапряжения, набе­гающих со стороны ВЛ 0,38, установлен комплект раз­рядников 14 типа РВН-0,5. Па вводе 0,38 кВ подстан­цией типа КТП25 и КТП40 мощностью 25 и 40 кВ-А дополнительно установлен автомат типа А3150.

От шин 0,38 кВ отходят три силовых фидера (через автоматы типа A3100) и фидер уличного освещения (через магнитный пускатель и предохранители).

От многофазных коротких замыканий и перегрузок отходящие фидеры защищаются автоматами 22, 24, 26 с комбинированными расщепителями. Для защиты от однофазных коротких замыканий в нулевых проводах фидеров установлены токовые реле 23, 25, 27, которые при срабатывании подключают катушки отключения ав­томатов к фазам АВ.

Для защиты силового трансформатора от перегруз­ки предусмотрено тепловое реле 17. При нормальной нагрузке трансформатора контакты 3 и 4 блокировоч­ного переключателя 16 замкнуты и обмотка промежу­точного реле 1 через закрытый контакт теплового реле 17 обтекается током. Реле 1 срабатывает. При пере­грузке контакт реле 17 размыкается, реле 1 обесточи­вается и своими размыкающими контактами замыкает цепь отключения автоматов фидеров №1 и №3. Теп­ловое реле выдерживает не менее 2 ч перегрузку в 5 %, а перегрузку в 45 % отключает в течение не бо­лее 1,3 ч.

Фидер уличного освещения включается и выключа­ется автоматически при помощи фотореле 19 или вруч­ную при помощи переключателя 20.

Счетчик активной энергии 8 через выключатель 6 обогревается в зимнее время сопротивлениями 7.

Лампу 5, подключенную к шинам через переклю­чатель 2, используют для контроля наличия напряже­ния и для освещения РУ - 0,38. Напряжение во всех фа­зах можно контролировать переносным вольтметром, включаемым в розетку 5 за переключателем 2.

В КТП имеются блокировки, не допускающие от­крытие двери РУ-10 без отключения разъединителя (при помощи замка системы Гинодмана), отключение или включение рубильника ввода под нагрузкой (при помощи блокировочного переключателя 16). Рубиль­ник закрыт дверкой, которую можно открыть только после поворота рукоятки. При этом размыкаются кон­такты 3 - 4 и замыкаются контакты 1 - 2, что приводит к обесточиванию реле 1 и отключению фидерных авто­матов.

Схемы соединения закрытых подстанций (в части высшего напряжения) могут быть значительно сложнее и зависят от конструктивного назначения распре­делительного устройства. Питающая и отходящие ли­нии высшего напряжения, а также силовые трансфор­маторы могут подключаться к шинам РУ 10 кВ такой подстанции через выключатели, например, типа ВМГ - 10, выключатели нагрузки типа ВН или ВНП, через пре­дохранители типа ПК-10. Подстанции, питающие ответ­ственные потребители, обычно обеспечиваются АВР со стороны высшего и со стороны низшего напряжения, если на подстанции установлены два трансформатора.

Рисунок 7 - Принципиальная схема КТП-10/0,38 кВ:

1 - реле промежуточное; 2 - переключатель; 3 - штепсельная розетка; 4 - предохранитель; 5 - контрольная лампа; 6 - выключатель; 7 - резисторы ПЭ50 (3 шт.); 5 - счетчик активной энергии; 9 - силовой трансформатор; 10 - предохранители ПК-10; 11 - разрядники РВО-10; 12 - разъединитель РЛНДА-1-10; 13 - рубильник; 14 - разрядники РВН-0.5; 15 - трансформаторы тока ТК-20; 16 - блокировочный переключатель; 17 - тепловое реле; 18 - предохранители; 19 - фотореле; 20 - переключатель; 21 - магнитный пускатель; 22 - автомат типа А3124 фидера №1; 23 - реле токовое РЭ-57 нулевого провода фидера №1; 24 - автомат типа А3134 фидера №2; 25 - реле токовое РЭ-57 нулевого про­вода фидера №2; 26 - автомат типа А3124 фидера №3; 27 - реле токовое РЭ-57 нулевого провода фидера №3.

 

Контрольные вопросы.

1. Дать определение трансформаторной подстанции.
2. Классификация трансформаторных подстанций.
3. Область применения разъединителей.
4. Ка­кой тип распределительных устройств применяют на стороне 35 и 110 кВ сельских подстанций.

5. Какие преимущества имеют комп­лектные распределительные устройства.

6. Какое преимущество имеют шкафы КРУН - 10 с выкатными тележками.

7. Назовите конструктивные типы потреби­тельских подстанций.