Электрические подстанции. Виды, устройство, приемущества
Подстанция — это важный компонент электрических сетей, представляющий собой сложную электроустановку, которая выполняет функции преобразования и распределения электроэнергии. Она играет ключевую роль в обеспечении надежного и эффективного электроснабжения как для промышленных объектов, так и для жилых районов.
В состав подстанции входят различные трансформаторы, которые отвечают за изменение уровня напряжения электроэнергии, а также другие механизмы, необходимые для преобразования энергии. Эти устройства помогают адаптировать электрическую мощность к требованиям потребителей, обеспечивая стабильное и безопасное электроснабжение.
Кроме трансформаторов, подстанция включает в себя системы распределения, которые направляют электрическую энергию к конечным пользователям. Эти системы состоят из распределительных щитов, выключателей и других элементов, обеспечивающих надежное распределение электроэнергии.
Также важной частью подстанции являются системы управления, которые контролируют работу всех компонентов установки. Они обеспечивают автоматизацию процессов, мониторинг состояния оборудования и защиту от аварийных ситуаций. Дополнительные элементы конструкции, такие как системы охлаждения, заземления и защиты, также играют значительную роль в обеспечении безопасной и эффективной работы подстанции.
Электрические подстанции: Структура, функции и современные решения
Трансформаторную подстанцию, в которой есть всё необходимое оборудование: преобразователи, щит низкого напряжения и другие элементы, поставляются в собранном виде или в виде, полностью готовом к сборке, обозначают комплектной — КТП либо КПП.
В зависимости от своего назначения они могут быть подстанциями:
- трансформаторного типа ТП
- преобразовательного типа ПП
Типы распределительных устройств подстанций
Электроподстанции предназначены для принятия, трансформации и рассредоточение электроэнергии. Они могут быть повышающими, если расположены рядом с электростанциями и трансформируют энергию чтобы перенаправить в сеть с более высоким вольтажом. Или же они могут быть понижающими, подавляющее число электроподстанций, обеспечивающих потребителей электроэнергией.
Характеристики электрической подстанции, такие как её назначение, напряжение и мощность, определяются схемой и структурой электрической сети, в которой она функционирует, а также типом и потребностями подключённых потребителей электроэнергии.
В зависимости от назначения и расположения относительно линий электропередачи (ЛЭП), различают следующие типы ТП:
- тупиковые (концевые);
- ответвительные, подключённые к проходящим рядом линиям электропередачи;
- промежуточные, для обеспечения нужд собственных пользователей;
- транзитные, в большинстве случаев центральные, станции, которые служат не только для обеспечения энергией потребителей, но и для перенаправления потоков энергии в соседние сети своей и соседних энергетических систем.;
- преобразовательные, предназначенные для передачи и приёма электрической мощности на постоянном токе;
- тяговые, которые используются для обеспечения электроэнергией систем электрического транспорта.
Принадлежность подстанций различным организациям
В зависимости от того, как устроены электрические подстанции, их распределительные устройства могут быть открытыми, то есть основное оборудование находится на улице, или закрытыми, например, в городах или в местах с плохой экологией.
Подстанции могут принадлежать разным организациям: энергосистемам или промышленным и другим предприятиям, которые используют электроэнергию.
Элегазовая изоляция
КТП с элегазовой изоляцией — это электротехническое сооружение, в котором для защиты токоведущих элементов, таких как выключатели, разъединители и шины, применяется специальный газ.
Этот газ обладает более высоким напряжением пробоя, чем воздух, что делает его более эффективным изолятором. В подобных условиях дуги затухают быстрее, чем в стандартной атмосфере.
Комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией
В качестве основного газа применяется элегаз (SF6) или гексафторид серы. КРУЭ (комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией) имеют меньшие размеры по сравнению с традиционными подстанциями, оснащёнными воздушной изоляцией, при этом они обеспечивают тот же уровень напряжения.
В городских условиях КРУЭ — это оптимальный выбор, поскольку они требуют компактных и незаметных подстанций. Однако такие подстанции обходятся дороже, чем воздушные, и периодически нуждаются в пополнении запасов газа.
Трансформаторные подстанции и их обслуживание
Трансформаторные подстанции, работающие на переменном токе и рассчитанные на высокое напряжение: 330, 500, 750 кВ, а также некоторые из подстанций 220 кВ с хорошо продуманной системой электрических связей, включающей синхронные компенсаторы мощностью от 50 до 100 МВА и более, с открытой системой распределения, включающей множество трансформаторов, выключателей и прочего высоковольтного оснащения, занимают значительные площади. Для их обслуживания необходим постоянный квалифицированный персонал. Кроме того, Необходимо создать и поддерживать эффективную систему удалённого контроля и управления
Эти подстанции обычно используются для межсистемных связей, которые объединяют различные энергосистемы в единую энергосистему.
Подстанции постоянного тока с высоким напряжением 800 и 1500 кВ, снабжённые современным оборудованием для преобразования, пока не получили широкого распространения. Но в будущем их роль станет более значимой.
Подстанции повышенного напряжения в городских условиях
Подстанции с повышенным напряжением, расположенные в непосредственной близости от объектов от 110 до 220 кВ, которые строятся в плотно застроенных районах крупных городов, В местах где есть ограничения по размеру территории, а также наблюдается высокая концентрация коммунальных и промышленных объектов.
На подобных объектах постоянно дежурят сотрудники, кроме того, предпринимаются шаги по ограждению людей от шума, который производят функционирующие трансформаторы и прочие устройства.
Подстанции, работающие на напряжении 35, 110 и 220 кВ, обладают облегчённой конструкцией электрических соединений. На стороне высокого напряжения часто отсутствуют выключатели.
Организация распределения электроэнергии
Для распределения электроэнергии на более низком напряжении используются комплектные распределительные устройства (КРУ, КРУН и другие).
Оборудование для управления, защиты, сигнализации и автоматического контроля располагается на передней панели шкафов КРУ и не нуждается в отдельном помещении с панелями управления
Эти подстанции не нуждаются в постоянном присутствии дежурных. Их обслуживание осуществляется бригадами (ОВБ) или дежурными, которые работают из дома. Такие подстанции составляют основную часть среди аналогичных объектов. Для удобства обслуживания и контроля за работой подстанций они оснащаются необходимыми средствами связи и телемеханики.
Подключение понижающих подстанций:
Подсоединение понижающих подстанций непосредственно к сборным шинам станций или районных подстанций (подстанции П-1, П-2, П-3, П-8, П-9) оправдано только в случае использования мощных и критически важных подстанций.
Для небольших подстанций более рациональным решением будет подключение к распределительным пунктам (РП), подпитываются от районной подстанции или сборных шин станции.
В пункте распределения электроэнергия не преобразуется, поскольку его задача — лишь распределять энергию между отдельными подстанциями, которые понижают напряжение. От распределительного пункта могут получать питание подстанции городской электросети, подстанции, обслуживающие цеха, а так же подстанции, которые обслуживают весь завод.
Существует возможность организовать энергоснабжение нескольких подстанций от одной линии без строительства распределительного пункта, как это показано на примере подстанций П-10, П-11 и П-12. В обоих случаях сокращается количество линий, отходящих от сборных шин станции или районной подстанции, а также снижаются затраты на создание сети.
Подстанции П-10 и П-11 представляют собой станции с возможностью сквозного прохода, в то время как остальные являются конечными.
Обеспечение подстанций электроэнергией через отдельные линии, например, подача питания на подстанцию П-1 по линии Л-1, не гарантирует непрерывность электроснабжения.
Резервирование питания подстанций для обеспечения надежности
В случае аварийной ситуации на линии или отключении для проведения ремонтных работ, потребители подстанции будут лишены электричества на длительный период.
Для предотвращения подобных ситуаций, применяется резервирование питания подстанций. Это достигается путём прокладки дополнительных линий, например, Л-3 и Л-4, которые обеспечивают питание подстанции П-3, а также Л-3 и Л-6, которые питают распределительный пункт.
При отключении одной линий, питание подстанции будет осуществляться через другую линию, что гарантирует непрерывность электроснабжения.
Заключение
Электрические подстанции играют основную роль в надежном и эффективном распределении электроэнергии. От трансформаторных до преобразовательных типов, они адаптируются под различные потребности и условия эксплуатации. Современные технологии, такие как элегазовая изоляция и автоматизация процессов, делают подстанции более удобными и действенными, что особенно ценно в условиях городской среды. Обеспечение резервирования питания и грамотная организация распределительных устройств способствуют повышению надежности электроснабжения, что в свою очередь обеспечивает устойчивость и безопасность энергосистем.
