Генерация электроэнергии

Общая классификация трансформаторных подстанций.

Наш мир все больше и больше нуждается в развитой электроэнергетике, так как от ее наличия, доступности и развитости инфраструктуру зависит развитие всех промышленных отраслей и комфортной жизни людей.

Электроэнергия добывается на электрических станциях, которые делятся на следующие виды:


Особенность электрических подстанции заключается в том, что зачастую они располагаются далеко от конечных потребителей, и для передачи электроэнергии конечному потребителю используются электрические подстанции. Такие подстанции зачастую представляют собой трансформаторные подстанции.

Типы и структура электрических подстанций.

Комплектная трансформаторная подстанция (далее КТП) – распределительное устройство, предназначенное для приема, преобразования и распределения электрической энергии от электрической станции к конечному потребителю. Для преобразования электроэнергии на КТП используются силовой трансформатор.

Структурная схема КТП:


Такие подстанции обеспечивают преобразование и передачу электроэнергия на промышленные предприятия и населенные пункты.

КТП принято делить на четыре основные типа:

1. Узловые распределительные подстанции (УРП).

• Назначение: получают, преобразуют, распределяют электроэнергию на другие подстанции.


• Напряжение: 35-220 кВ.

2. Главные понижающие подстанции (ГПП)

• Назначение: получают электроэнергию, преобразуют и распределяют её между потребителями.


• Напряжение: 6-10 кВ.

3. Подстанции глубокого ввода (ПГВ)

• Назначение: в основном применяются там где необходимо обеспечить электроэнергией высокого напряжения отдельный объект.


• Напряжение: 35-220 кВ.

4. Трансформаторные пункты (ТП)

• Назначение: преобразование электроэнергии (понижение) до привычных в использовании значений 380-400В.


• Напряжение:6-35кВ

Классификация электрических подстанции по различным признакам

Как и любой другой объект, трансформаторные подстанции могут делиться по различным признакам.

По типу преобразования электроэнергии:

• Повышающие подстанции. Осуществляют преобразовывают поступающую электроэнергию увеличивая значение на выходе. Такие подстанции осуществляют функцию передачи электроэнергии на большие расстояния без значительной потери напряжения (обычно применяется на электростанциях).


• Понижающие подстанции. Получаемая электроэнергия преобразуется для снижения напряжения на выходе для подключения конечных пользователей. Чаще всего применяются подстанции понижающие напряжение до 380-400В.

По месту и способу присоединения:

• Ответвительные: присоединяются к одной или двум проходящим линиям на ответвлениях;


• Тупиковые: присоединяются к одной или двум радиальным линиям;


• Проходные: присоединяются к сети путём захода одной линии с двухсторонним питанием;


• Узловые: присоединяются тремя и более питающими линиями.

По типу исполнения:

• Открытые: располагаются на открытом пространстве;


• Закрытые: распологаются в закрытом помещении;


• Комплектные: смонтированные КТП которые состоят из готовых узлов;


• Столбовые (мачтовые): устанавливаются на вертикальных опорах.

По месту размещения:

• Внутрицеховые


• Встроенные


• Пристроенные

Узловая распределительная подстанция (УРП)

УРП является центральной подстанцией, которая получает электроэнергию от энергосистем напряжение в которых обычно составляет от 110кВ до 220кВ, также встречаются и с более высоким напряжением. На данном типе подстанций приходящая электроэнергия распределятся как с трансформацией, так и без трансформации.

Далее с выхода узловой подстанции электроэнергия распределяется на подстанции глубокого ввода, установленные на крупных промышленных объектах, которым необходимо большое количество электроэнергии.

Зачастую узловая подстанция располагается за пределами территорий предприятий и промышленных объектов, которые она снабжает электроэнергией. В случае такого расположение обслуживание и эксплуатация всего электрооборудования подстанции осуществляет энергоснабжающая организация. В обратном случае (УРП расположена на территории предприятия или объекта), за обслуживание и эксплуатацию подстанции отвечает электротехнический персонал предприятия.

УРП в свою очередь подразделяются на четыре основные группы.


1. УРП наружной установки мощностью 25…400 кВА, напряжением 6…35/0,4 кВ.


Область применения: объекты сельскохозяйственного назначения.

Особенности: Данный вид чаще всего выполнен в виде мачтовых подстанции. Состав: шкаф ввода ВН, трансформатор, шкафа НН на отходящих линиях которого установлены автоматическиме выключатели.


2. УРП внутренней и наружной установки мощностью 160…2500 кВА напряжением до 10 кВ.


Область применения: электроснабжение промышленных предприятий.

Особенности: применяют как масляные, так и заполненные негорючей жидкостью или сухие трансформаторы специального исполнения с боковыми выводами

Состав: шкаф ввода на напряжение 10 кВ и РУ напряжением до 1 кВ.


3. Сборные и узловые распределительные подстанции напряжением 35…110/6…10 кВ.


Особенности: со стороны высокого напряжения подстанции комплектуются открытыми распределительными устройствами, со стороны низкого напряжения - шкафами УРУП.


4. УРП специального назначения, перевозимые на салазках, мощностью 160…630 кВА, напряжением 6…10 кВ.


Область применения: электроснабжение стройплощадок, рудников, шахт, карьеров.

Главная понижающая/понизительная подстанция (ГПП)

На главную понижающую подстанцию электроэнергия поступает напрямую от районной энергосистемы. Входное напряжение зачастую имеет значение в пределах 35-220кВ. Главной задачей такой подстанции является распределение электроэнергии на предприятиях занимающих большую площадь.

Данный вид подстанции учитывается как один источник, в случае если питается от одной двухцепной линии, а если питание осуществляется от двух одноцепных линий (расположены на разных опорах) или по двум кабельным линиям, проложенным по разным трассам, ГПП считается двумя источниками.

Подстанция глубокого ввода

На вход подстанции глубокого ввода поступает электроэнергия напряжением 35-220кВ от энергосистемы или от центрального распределительного пункта предприятия, на территории которого она расположена.

Основной областью применения ПГВ является электроснабжение определённой группы электроустановок или отдельного объекта на предприятии.

При определении местоположения будущей подстанции глубокого ввода учитывают так, чтобы минимизировать расстояние от наиболее энергозатратных технологических объектов предприятия.

Трансформаторный пункт (ТП)

Трансформаторный пункт (ТП) представляет собой небольшую подстанцию, на вход которой поступает напряжение 6-35кВ. На ТП применяются понижающие силовые трансформаторы, которые понижают входящее напряжение до значений380-400В, которым запитываются промышленные объекты и жилые помещения.

В ТП обычно располагается один или два силовых трансформаторов. Их число зависит от того, к какой категории надежности относится потребитель, питающийся от данной трансформаторной подстанции.

В случае если потребители относятся к 3 категории, то обычно в ТП устанавливается один трансформатор, в случае если потребители относятся ко 2 или 1 категории, обязательно устанавливается два трансформатора с возможностью дублирования.

Основное деление ТП проводится по их расположение. Если ТП расположена на производстве, то токую подстанцию называют цеховой, если ТП питает городских потребителей, подстанция называется городской.

Комплектные трансформаторные подстанции, расположенные на производстве, называют цеховыми, а КТП, питающие городских потребителей, называют городскими.

Дополнительные сведения о подстанциях.

Перечисленные ранее подстанции осуществляют питание большинства потребителей в энергосистемах используются и более узкоспециализированные подстанции. Представителем таких узкоспециализированных подстанций можно отнести тяговые подстанции, которые осуществляют питание электрических линий общественного транспорта (троллейбус, трамвай).

В таких подстанциях используются различные виды трансформаторов, выбор которых может зависеть не только от расчетов, но и от вида, назначения и размеров подстанции. В современных КТП очень часта используются сухие силовые трансформаторы.

Деление трансформаторных подстанций по способу присоединения к линии:

• тупиковые подстанции (получают электроснабжение от одной или двух отдельных линий);


• проходные подстанции (транзитные);


• ответвительные подстанции (для подачи электроэнергии используются специальные ответвления (отпайки) от проходящих линий электропередач).

Деление трансформаторных подстанций по месту расположения:

• открытые;


• закрытые;


• мачтовые трансформаторные подстанции.

Трансформаторная подстанция состоит из 3 ключевых узлов:

1. Распределительное устройство низшего напряжения;


2. Трансформатор;


3. Распределительное устройство высшего напряжения.

Распределительные устройства высокого напряжения (РУВН) служат для приема электроэнергии, которую затем подают к трансформаторам. Иногда РУВН выполняют не только функцию приема электроэнергии, но и распределения поступающей электроэнергии. Распределительные устройства низкого напряжения (РУНН) всегда осуществляют не только прием, но и распределение электроэнергии.

Формирование схемы распределения электроэнергии предъявляет высокие требования к трансформаторным подстанциям как к главному составляющему звену в системе электрификации производственных предприятий и других потребителей.

При проектировании энергоснабжения крупных предприятий в расчет берется и место установки трансформаторной подстанции. Оно подбирается таким образом, чтобы уменьшить потери напряжения и расход кабелей, проводов и т.д.

Подстанции классифицируются по месту их базирования на территории того или иного объекта на четыре типа:

• Отдельно стоящие подстанции, располагающиеся на каком-то расстоянии от зданий;


• Пристроенные подстанции, примыкающие непосредственно к стенам снаружи здания;


• Встроенные подстанции, располагающиеся в специализированных отдельных помещениях внутри строения или примыкающие изнутри сооружения к его стенам;


• Внутрицеховые подстанции, находящиеся внутри цехов, то есть электрооборудование размещается непосредственно в рабочем помещении, либо в закрытом помещении с выкаткой оборудования подстанции в цеха.

Промышленные сети с напряжением от 6 кВ до 10 кВ, с целью их сближения с электроприемниками, рекомендуется оснащать внутренними, интегрированными в здания или пристроенными к ним подстанциями.

Для очень крупных многопролетных цехов значительной ширины наиболее подходящими являются внутрицеховые трансформаторные подстанции, к примеру, для производств, связанных с деревообработкой, с металлообработкой, и для иных производств, для установки в котельных, в насосных, в компрессорных станциях.

Монтаж таких подстанций осуществляют чаще всего возле колонн или возле закрытых помещений внутри цеха, за пределами зоны работы кранов. Эти подстанции подходят только для зданий второй и первой степени по огнестойкости, с производствами категорий Д и Г в соответствии с противопожарными нормами.

Количество силовых масляных трансформаторов, установленных во внутрицеховых подстанциях не должно превышать трех штук. Это ограничение не касается сухих трансформаторов или трансформаторов заполненных негорючей жидкостью. Трансформаторы внутрицеховых подстанций можно выкатывать из цеха, тогда естественной вентиляции будет достаточно.

Если применение внутрицеховых подстанций недопустимо, например, из-за обычного загрязнения воздуха рабочей зоны, или по причине нахождения потребителей за пределами цеха, тогда лучше подойдут пристроенные трансформаторные подстанции.

Встроенные и пристроенные ТП как правило располагают вдоль длинной стороны цеха, ближней к источнику питания, либо в небольших цехах — в чередующемся порядке вдоль двух стен цеха.

Что касается отдельно стоящих подстанций, то они сооружаются на территории предприятия, но на заданном расстоянии от цехов, поскольку предназначены для электрификации одного или нескольких цехов. Такие ТП применяют, как правило, в случае невозможности установки пристроенных или внутренних подстанций по условиям рабочего процесса или по архитектурным соображениям.

Отдельно стоящие ТП подходят для предприятий малой мощности, где они питают несколько маломощных цехов, разбросанных по всему предприятию.

Иногда удобно разместить щит низкого напряжения в цеху, а сам трансформатор — снаружи здания. Так цеховая подстанция занимает по площади меньше места в цеху, чем встроенная.

Относительно компоновки подстанции важно помнить, что она обязательно соотносится с генеральным планом объекта электроснабжения. Нужно непременно учесть СНиПы и размеры элементов зданий.

Главные критерии при этом следующие:

• Безопасность обслуживания оборудования в штатном режиме работы установки;


• Удобство наблюдения за индикаторами положения разъединителей и выключателей, а также за уровнем трансформаторного масла в соответствующих аппаратах;


• Надлежащая степень обнаружения повреждений в случае нарушения штатных условий функционирования установки при дуговом коротком замыкании;


• Безопасность осмотра и ремонта как любого аппарата, так и любой цепи при снятом напряжении, без помех для соседних цепей, пребывающих под напряжением;


• Достаточная механическая стойкость опорных конструкций оборудования;


• Удобство транспортировки оборудования;


По возможности максимальная экономия площади.

При коротком замыкании ток в цепи значительно возрастает по сравнению с током нормального режима. В высоковольтных сетях токи короткого замыкания могут достигать таких величин, что подобрать установки, которые смогли бы выдержать электродинамические силы, возникающие вследствие протекания этих токов, не представляется возможным. Для ограничения тока короткого замыкания применяют токоограничивающие реакторы, которые при к.з. также поддерживают на сборных шинах питания достаточно высокое напряжение (за счёт большего падения на самом реакторе), что необходимо для нормальной работы других нагрузок.