Що дає своя підстанція

Призначення та класифікація електричних підстанцій

Людський мозок – унікальне явище, яке незважаючи на свої обмежені можливості та невеликі розміри може створювати неймовірні речі та пізнавати неосяжний навколишній світ. Життєвий досвід і проста логіка підказують, що великі завдання треба ділити на дрібніші: довгострокові цілі ми ділимо на проміжні завдання, виконання великого проекту – на етапи, а складні технічні системи – на підсистеми, і це значно полегшує наше життя. Поговоримо про останній у контексті електричних підстанцій.

Підстанції беруть він функції розподілу і перетворення електроенергії з електростанцій. Підстанція (у технічній літературі – ПС) – це електроустановка, що приймає, перетворює і розподіляє енергію. Відомо, що надходить енергія на ПС із боку електростанції і перетворюється у напрямі споживача. Залежно від конструктивного виконання підстанції бувають:

Трансформаторні – підвищують чи знижують напругу з допомогою трансформаторів;
Перетворювальні – змінюють частоту струму чи кількість його фаз з допомогою відповідних перетворювачів.

Фото 1: Головна знижувальна підстанція

за призначенню у системі електропостачання підстанції ділять на:

Основні понижуючі підстанції (ГПП) отримують живлення від енергосистеми, знижують напругу і розподіляють електроенергію по розрізненим споживачам (наприклад, усім електроприймачам підприємства). Використовуються трансформатори на 32-80 МВА.
Підстанції глибокого введення (ПГВ) застосовують на потужних промислових підприємствах, де потрібні напруги вище 10 кВ.ПГВ буквально вбудовується в будівлю самого енергоємного цеху, живиться безпосередньо від енергосистеми та дає енергію найпотужнішій електроустановці на підприємстві; при живленні від ПГВ відповідно знижуються втрати електроенергії та зростає надійність електропостачання. Потужності трансформаторів такі самі, як у попередньому випадку.
Тягові підстанції використовують для живлення трамваїв, тролейбусів, поїздів метро та електричок та іншого контактного електротранспорту. Такі ПС виконують дві функції: знижують напругу та перетворюють частоту струму. Напруга вищої сторони від 6 до 220 кВ та потужності трансформаторів до 25 МВ·А.
Комплектні трансформаторні підстанції (КТП) поставляються на вже зібрані, так би мовити, укомплектовані. КТП часто зустрічаються в селах та селах, потужності використовуваних трансформаторів до 2500 кВ·А.

Фото 2: Комплектна трансформаторна підстанція

за способу харчування можна провести таку класифікацію:

Вузлові підстанції пов'язують різні частини енергосистеми, крім живлення споживачів. На вузлові підстанції харчування приходить більше, ніж із двох сторін;
Тупикові живляться від однієї або двох ліній, але від одного джерела, і закінчуються споживачами;
Відгалужувальні отримують харчування відпаюванням від прилеглої лінії;
Прохідні підстанції хіба що розтинають ЛЕП і вставляються в розрив, тобто ЛЕП проходить крізь таку підстанцію.

Крім цього, по виконанню та розміщенню можна позначити відкриті, закриті, щоглові, вбудовані (будівля) підстанції.

Останнім часом стала популярна тема «оцифрування» всіх галузей науки і техніки, природно, що це торкнулося й енергетики.Під оцифровуванням мається на увазі глибоке впровадження цифрової обчислювальної техніки в деяку сферу нашого життя. Наприклад, смарт-грид (smart-grid) – це мережі, керовані спеціальним програмним забезпеченням, що дозволяє максимально ефективно регулювати споживання та розподіл енергії. Цифрові підстанції дозволять проводити повну телеметрію встановленого обладнання та управління РЗА, що спростить експлуатацію підстанції та підвищить її автономність, електромагнітну сумісність та безпеку. І якщо до повноцінної реалізації «розумних мереж» ще далеко, то з цифровими підстанціями справи набагато кращі.

Якщо ви хочете провести електрофізичні вимірювання на підстанції, ми у «ТМРсила-М» з радістю вам допоможемо!

Трансформаторні підстанції – що таке, навіщо потрібні, які бувають

Найскладніша ієрархія актуальних для сучасності електромереж має у своєму складі багато різноманітних предметів електротехнічного обладнання. Одне з найбільш поширених на просторах інтернету питань: що називається трансформаторною підстанцією? Загалом, це ланка великої електромережі.

Без неї не можливе сучасне життя, користування благами цивілізації ні в питанні побуту та комунальних послуг, ні в питанні існування виробництва.

Що робить трансформаторна підстанція? Вона пов'язує та перерозподіляє електричну енергію. Зазвичай підстанція зводиться поряд із населеним пунктом чи навіть на його території, щоб забезпечити максимально комфортні умови для життя людини. Але про все по порядку.

Розберемо, як працює трансформаторна підстанція, нюанси класифікації, відповімо на питання, що часто задаються.Ця стаття буде корисною як любителям вивчати все нове і розбиратися в темі, так і професіоналам, фахівцям, будівельникам, електрикам і таке інше.

Що таке трансформаторна підстанція, для чого потрібна

Отже, почнемо з основ. Що є трансформаторні підстанції? За фактом це такий тип електроустановки, до чиєї задачі входить отримання напруги. Періодично потрібно зменшити або збільшити його в межах мережі змінного струму.

Можна сказати, що цей вид електричної установки здатний розподіляти електропостачання на різноманітні об'єкти у межах села чи селища, міста чи села, промислового підприємства чи будь-якого іншого об'єкта.

Навіщо потрібні трансформаторні підстанції безпосередньо, залежить від їх типу. Але загальна мета – перетворити, тобто перевести електроенергію однієї напруги на енергію іншої напруги.

Відповідаючи питанням, навіщо застосовують трансформаторні підстанції, безумовно, не можна сказати, що це головна частина мережі електроживлення. Але одна з найважливіших.

Класифікація

Які типи трансформаторних підстанцій? Вони різняться:

Спочатку розглянемо перший спосіб класифікації. Які бувають трансформаторні підстанції за способом конфігурації? Тут виділяється чотири типи: тупикова, відгалужена, прохідна, вузлова.

Тупикова - Одна або дві радіально підключені лінії; інші підстанції ці лінії живити не будуть. Може бути з кабельним чи повітряним введенням.
Відгалужена - Одна або дві лінії ЕП, до яких об'єкт приєднується за допомогою відгалужень; ці лінії можуть також живити інші підстанції.
Прохідна - Застосовується спосіб «захід лінії електропередач»; у ліній буде живлення із двох сторін; харчування проводиться за допомогою врізу.
Вузлова - Підключення здійснюється шляхом формування вузла з трьох, чотирьох, п'яти і більше ліній.

Які види трансформаторних підстанцій існують за призначенням? Тут також чотири види: головна понизлива, глибокого введення, тягова (для електричного транспорту), комплектна (найпоширеніший тип).

Типи, виділені за 1-ою та 2-ою класифікацією, корелюють між собою. Приклади наведемо нижче.

За охопленням територій можна виділити локальні, місцеві та районні.

Перші – це, наприклад, підстанції ТРК чи парку розваг. Другі підходять для мікрорайону. Треті – для цілого населеного пункту, чи то село, чи то місто.

Види

Як влаштована трансформаторна підстанція, залежить від виду навантаження, на яку вона створена. Споживачами можуть бути:

Виробничі об'єкти;
Комунально-побутові об'єкти;
Будинок чи будинки в селі, селищі, місті;
Цілі міста у районах областей.

Також можливий варіант із змішаним навантаженням. Наприклад, господарський двір, майстерні та кілька сільських будинків. Або сільські школи, клуби, магазини та одноповерхові забудови.

Вузлова розподільча підстанція (УРП)

Робота будується так: енергосистема дає електричну енергію з U = 110-220 кіловольт, УРП розподіляє її, трансформуючи (чи ні) по підстанціям глибокого введення. В останніх напруга варіюється в межах 35-220 кіловольт, і вони здебільшого розміщені на майданчику заводу чи промислового підприємства.

Найчастіше УРП належать самим об'єктам, що зайняті у сфері постачання електрики.Тому УРП територіально перебувають не на самому об'єкті, а поряд із ним. Хоча буває, що її ставлять прямо на підприємстві – якщо всі підстанції глибокого введення, які вона живить, розташовуються там, на майданчику, на території цього заводу. Тоді й обслуговують її працівники цього об'єкту.

Головна низька підстанція (ГПП)

Тут діяльність здійснюється дещо інакше. Надходить електрична енергія з напругою в градації 35-220 кіловольт (Приходить безпосередньо від районної енергосистеми). Далі відбувається розподіл електроенергії по заводу, організації, підприємству, але із значно зменшеною напругою.

ГПП може запитуватися від 1-ї дволанцюгової лінії або мати 2 джерела (тобто 2 одноланцюгові лінії, розташовані на різних опорах). Також можливе харчування по 2-м кабелям, що проходять різними трасами. До речі, теплоелектроцентраль може вважатися декількома джерелами у разі, якщо її генератори можуть не зупиняти роботу при поломці одного генератора/одної секції.

Підстанція глибокого введення (ПГВ)

Такий апарат приймає E зі значенням U = 35-220 кіловольт. Найчастіше ПГВ створена з урахуванням спрощених, іноді кажуть «полегшених» схем перемикання. Харчування йде прямо від енергетичної системи, або від ЦРП на об'єкті. Завдання апарату тут – забезпечувати живленням кілька стаціонарних установок, власне, самого об'єкта, підприємства або цілком певний об'єкт на заводі.

Зазвичай такі підстанції поміщають поруч із великими виробничими об'єднаннями, потребують великої кількості електроенергії, чи поруч із корпусами, де ступінь навантаження буде найбільш концентрована:

Цехи, де здійснюють прокат металу.
Цехи, де плавлять сталь за допомогою електроустановок.
Метизні заводи, де роблять дріт із сталі.
Об'єкти, де калібрують кріплення.
Фабрики зі збагачення і таке інше.

Слід зазначити, що це схеми, де використовувалися ПГВ, називатимуться схемами з глибоким введенням.

Трансформаторний пункт (ТП)

Первинна напруга тут дорівнює зазвичай 6-ти, 10-ти або 35-ти кіловольтам. Пункт може змінити ці показники до 230 або 400 вольт і відправити енергію на приймач. Якщо йдеться про виробничий, промисловий комплекс, то такі ТП називатимуться цеховими підстанціями.

Комплектні трансформаторні підстанції (КТП)

На сьогоднішній день КТП найчастіше формують ТП. КТП відповідає Держстандарту. Які трансформаторні підстанції називають комплектними? Ті, що включають до свого складу шафи або блоки з вмонтованими в них трансформатором та іншими приладами, необхідними для здійснення функції розподілу. Комплектна підстанція створюється заводським методом і поставляється на кінцевий об'єкт у готовому до експлуатації, зібраному, або розібраному вигляді.

У чому полягає перевага застосування комплектних трансформаторних підстанцій? У тому, що вони можуть приймати, перетворювати і перерозподіляти енергію трифазного змінного струму з частотою від 50 до 60 герц. Це підходить більшості сфер народного господарства. Вони також йдуть на експорт до інших країн. КТП можуть також ставати джерелом живлення у цілих системах перерозподілу енергії.

Варто навіть говорити не про те, які трансформаторні підстанції називаються комплектними, а про те, якими вони бувають, тому що тут є десятки підтипів:

З маслом, рідким діелектриком, "сухий".
З нейтраллю, заземленою глухо, або ізольованою.
Одноразово або в два ряди (про позиції частин).
З 1, 2, 3-ма трансформаторами.
На кабелі, на шині, в повітрі.
Зі стаціонарними та висувними вимикачами.
Без тамбуру та з тамбуром для ТО.

Із чого складається комплектна трансформаторна підстанція? Силовий трансформатор (один або декілька), обладнання для розподілу, захист для реле, автоматика, модулі керування та допоміжні модулі. Важливо, що всі вузли в ній вже є, вона готова до використання або збирання.

Це найпопулярніший тип ТП, і він ділиться за типом захисту від перепадів та стрибків на: стовпові, щоглові, кіоскові, зовнішні, внутрішні.

Часто в інтернеті можна зустріти питання, що таке щогла-трансформаторна підстанція? Чому саме вона? Тому що це найкомпактніша КТП. Стовпові – найдешевші та найпоширеніші. Кіоскові треба не лише збирати, а й зварювати. Зовнішні підходять для промисловості, особливо газової. Внутрішні – майже переважають у всіх галузях народного господарства. Але такий тип можливий лише у регіонах із помірним кліматом.

Пристрій трансформаторної підстанції

Що включає трансформаторна підстанція в кінцевому підсумку, залежить від її типу і призначеноя, тобто від конкретної моделі. Для ТП, що зменшують напругу, – одні силові електромагнітні трансформатори, для збільшувальних – інші. Але загалом те, з чого складається трансформаторна підстанція, схоже.

Силовий трансформатор перетворює електроенергію, шини підводять напругу щодо нього, відводять те, що вже пройшло перетворення.Тому, як ви розумієте, питання «чим відрізняється трансформатор від трансформаторної підстанції?» позбавлений сенсу. Перше – частина, а друге – загальна система.

Шини обов'язково повинні бути виготовлені з матеріалів, які мінімізують втрати напруги в процесі передачі. Тобто це матеріали з посиленими струмопровідними характеристиками. Зазвичай вони досить великий поперечний переріз.

Варто зазначити, що якщо в підстанції реалізовано відразу два трансформатори, то знадобиться дві системи шин. Причому обидві вони будуть запитуватись від свого власного джерела. Якщо ж система шин має велику протяжність, її ділять на секції.

Також, відповідаючи на питання, що входить до складу трансформаторної підстанції, не можна не згадати про комутаційні (перемикаючі) апарати, які покликані комутувати існуючі навантаження, а також при необхідності відключати аварійні струми максимально допустимих величин. Крім того, комутаційні конструкції можуть гарантувати розрив видимої секції електросхеми, перемикаючись лише при скинуті з приладу напрузі.

Комутаційні апарати можуть бути різними:

Пружинні та вантажні.
Працюючі на тиску та електромагнітні.
Повітряні та вакуумні.
На автоматичній пневматиці та маслі тощо.

Важливо враховувати не лише те, що входить до складу комплектної трансформаторної підстанції, а й як вони розташовуються відносно один одного. Тільки правильне розташування всіх елементів гарантує надійність та ґрунтовність роботи, легкість керування людиною або автоматикою, зниження витрат на використання, безпеку та забезпеченість електрикою об'єктів.

Зазвичай, підстанція працює на автоматиці, але їй віддалено керують фахівці.Однак людина не може гарантувати безпеку повною мірою, тому автоматика використовується і для захисту. Це такі датчики, які «розуміють», що відбувається аварійний процес:

Зросла температура.
Відбувся світловий спалах.
Підвищився тиск у закритому осередку.
Пішов дим, утворився гар.
Утворюється газ у рідині.
Щось інше, що не є нормою.

У пристрої все взаємозалежне: вимірювальні трансформатори струму та напруги, моделювання електропроцесів, первинна (початкова) схема силового обладнання, спеціалізовані високоточні органи, призначені для порівняння. Усе це необхідно визначення моменту появи несправностей і помилок.

Якщо помилка виникла, логічні блоки можуть обробити отримані дані і дати команду на пристрої для відключення. Це все також працює на автоматиці. Причому захист торкається і трансформатора як головної ланки, і шин, і ошинкування, і лінії, і системи гасіння вогню.

Що знаходиться у трансформаторній підстанції

Ми вже сказали вище, що комплектація може дещо відрізнятись залежно від виду. Але, в цілому, відповідаючи на питання, що відноситься до елементів трансформаторної підстанції, можна виділити чітко п'ять частин:

Силовий трансформатор, Найголовніша частина, оскільки саме за рахунок нього відбувається перетворення електричної енергії для подальшого перерозподілу.
ШиниЗа рахунок яких напруга підходить до трансформатора, вони також відводять навантаження.
Силові комутаційні апарати, які оснащені спеціальними струмівниками – цей елемент допомагає розподіляти електричну енергію.
Обов'язковий елемент різні системи захисту, це і автоматика, і елементи управління, і сигналізація, і навіть пристрої вимірювання.
Пристрої, які забезпечують введення, їх ще називають допоміжними.

Це те, що має бути у трансформаторній підстанції в обов'язковому порядку. Трансформатор (перший і головний елемент), у свою чергу, складається з:

Корпуси, який представлений герметичним баком, в нього наливають олію.
Магнітопроводи, підданого шихтування.
Обмоток двох типів (для сторін низької напруги та вводів високого).
Масляної системи та перемикача відводів.
Додатково термометр.

Вище ми розповіли, як усе це працює.

Часті питання

Як підрозділяються трансформаторні підстанції за рівнем напруги? Існують ті, що збільшують, і ті, що зменшують – підвищувальні та знижувальні. Чим відрізняється розподільчий пункт від трансформаторної підстанції? З назви ясно, що перший лише розподіляє, нічого не змінюючи, ТП трансформує перед перерозподілом. Навіщо потрібні комплектні трансформаторні підстанції? Має багато функцій, говорили про це вище.

Ці та інші питання ставлять користувачі інтернету. Тема досить погано висвітлена в мережі, а консультацію здебільшого отримати банально нема де. Постараємося відповісти на найпоширеніші питання.

Як вибрати трансформаторну підстанцію?

Необхідно чітко оцінити кілька параметрів. Насамперед, це тип навантаження та напруга (вторинне та первинне). Однак також потрібно брати до уваги частоту та фазування, кВА навантаження, спосіб монтажу (Всередині будівлі або на вулиці, на підлозі або на стіні). Як підібрати трансформаторну підстанцію? Відповісти собі на п'ять запитань:

Чи відповідає потужність передбачуваному навантаженню?
Чи відповідає потужність можливому перевантаженню?
Скільки «житиме» апарат, який термін служби?
Чи доступне подальше збільшення потужності блоку?
Яким чином здійснюється ТО, монтаж та введення?

Це, звісно, лише загальні, напрямні питання. Найкраще звернутися до фахівців для консультації та розбирати конкретний випадок. Хоча б з огляду на те, для чого ТП потрібна – міста чи одного об'єкта.

Як розрахувати потужність трансформаторної підстанції?

Існує формула для оцінки потужності трансформатора: S = Smax/(N*Кз).

N – кількість перетворювачів.
Кз – коефіцієнт завантаження. Він обчислюється як max використовуваної потужності ділити на номінал цього показника.

Якої потужності бувають трансформаторні підстанції? Від 25 до 1000 Ватт. У чому вимірюється потужність трансформаторної підстанції? Активна потужність – у кіловатах, а повна – у кВА (кіло вольт-ампер). Набагато простіше не самостійно створювати трансформаторну підстанцію, а замовити її в готовому вигляді у заводу-виробника, де вам допоможуть підібрати потрібний варіант, розрахують за вас.

Хто обслуговує трансформаторну підстанцію, що входить до обслуговування?

Цим питанням є сенс спантеличитися до того, як відбулося введення в експлуатацію. Хто обслуговує трансформаторну підстанцію? Чергові співробітники або спеціально оперативно-виїзні бригади. Також це можуть бути чергові вдома або електромонтери від експлуатаційних підрозділів. Все залежить від розташування, призначення апарату та його потужності.

Що входить у технічне обслуговування трансформаторної підстанції? Це величезний спектр робіт: від діагностики та перевірки до регулювання та очищення. Крім того, в ТО входить протяжка з'єднання, змащування деталей, продування, долив масла і мастила. Необхідно здійснювати планове технічне обслуговування, щоб уникнути численних проблем.

Чи потрібно реєструвати трансформаторну підстанцію?

Все залежить від типу. Якщо це рухоме майно, то ні. Якщо вона є «цегляний будиночок», то потрібно. Але це знову ж таки залежить від типу, вона може бути визнана як самостійна споруда. Оформлення відбувається як на будь-яку іншу будову. Однак у більшості випадків органи нагляду документів не вимагають.

Чи потрібний дозвіл на будівництво трансформаторної підстанції? Якщо ви, наприклад, орендуєте землю, то дозвіл від власника буде потрібно обов'язково.

Електрична підстанція: вступ до теми

У сучасному світі важко уявити життя без постійного доступу до електроенергії. Від будинків та офісів до великих промислових підприємств все залежить від стабільного та надійного електропостачання. Одним із ключових елементів електричної мережі є електрична підстанція. Але що це таке, яке її основне призначення та які види підстанцій існують?

Призначення електричної підстанції

Електрична підстанція - це спеціалізоване обладнання, призначене для прийому, перетворення та розподілення електроенергії. Основні завдання підстанції:

Трансформація напруги. Підстанції дозволяють перетворити високу напругу, що використовується для подальшої передачі електроенергії, на більш низьку напругу, придатну для кінцевих споживачів.
Розподіл електроенергії. Підстанції є свого роду «розгалужувачами», розподіляючи електроенергію між різними споживачами.
Забезпечення безпеки. Сучасні підстанції оснащені системами захисту та автоматики, що забезпечують безпечну роботу всієї електромережі.

Класифікація електричних підстанцій

Існує кілька критеріїв, за якими класифікуються електричні підстанції:

За рівнем напруги:

Високовольтні (110 кВ та вище);
середньовольтні (від 6 до 35 кВ);
Низьковольтні (до 1 кВ).

За призначенням:

Трансформаторні (перетворюють напругу з рівня на інший);
розподільні (розподіляють електроенергію між споживачами);
Комбіновані (виконують обидві вищезгадані функції).

За місцем встановлення:

Відкритого типу (обладнання розташоване на відкритому майданчику);
Закритого типу (устаткування знаходиться усередині будівлі);
Кабельні (використовуються кабельні лінії для з'єднання обладнання).

За ступенем автоматизації:

автоматичні (управління відбувається без участі людини);
Напівавтоматичні (потрібна часткова участь оператора);
Ручні (управління здійснюється оператором).

Сучасні технології та інновації в галузі електричних підстанцій

Крім традиційного функціоналу, сучасні електричні підстанції інтегрують у себе ряд нововведень і технологічних рішень, які роблять їх ще надійнішими, безпечнішими та ефективнішими.

Цифрові підстанції: Це новий формат електричних підстанцій, де більшість процесів автоматизовано та цифрове керування замінює традиційні електромеханічні пристрої. Такі підстанції спрощують процес моніторингу, забезпечують високий рівень автоматизації та знижують ризики людських помилок.

Впровадження ІІ та машинного навчання: Із застосуванням штучного інтелекту системи управління підстанціями стають здатними до прогностичного аналізу, визначення потенційних несправностей та їх автоматичного усунення до виникнення критичної ситуації.

Використання відновлюваних джерел енергії: Деякі сучасні підстанції інтегруються із системами сонячних панелей або вітрогенераторів, що дозволяє таким чином створювати гібридні системи електропостачання.

Покращена система захисту: З появою нових технологій у сфері безпеки, підстанції стають ще стійкішими до зовнішніх впливів, включаючи погодні явища, вибухи чи пожежі.

Імпортанс у суспільному житті

З урахуванням збільшення потреби у електроенергії та прагнення сталого розвитку, роль електричних підстанцій у суспільстві важко переоцінити. Вони не лише забезпечують комфорт життя громадян, а й сприяють розвитку промисловості, освіти та багатьох інших сфер життя.

Проблеми та виклики

Незважаючи на всі переваги та технологічні нововведення, системи електропостачання стикаються з низкою проблем. До них можна віднести старіння інфраструктури, збільшення споживання енергії, необхідність інтеграції з відновлюваними джерелами енергії та проблеми екологічного характеру.

У новому столітті, коли технологічний прогрес проникає у всі сфери життя, електричні підстанції не залишаються осторонь. Ці критично важливі об'єкти інфраструктури переживають період революційних змін, спрямованих на підвищення їхньої ефективності, безпеки та стійкості.

З одного боку, сучасні підстанції інтегрують інноваційні технології, такі як штучний інтелект, машинне навчання та цифрові системи керування. Ці нововведення спрямовані на оптимізацію роботи, автоматизацію процесів та зниження ймовірності помилок.З іншого боку, інтеграція відновлюваних джерел енергії до систем електропостачання робить підстанції місцем стику традиційних і новаторських підходів до генерації електроенергії.

Тим не менш, з розвитком та впровадженням нових технологій приходять і нові виклики. Старіння інфраструктури, збільшення споживання електроенергії та екологічні питання ставлять перед інженерами та дизайнерами підстанцій складні завдання. Пошук відповіді ці питання вимагає як технічного, а й соціального, економічного і екологічного підходу.

Електричні підстанції – це не просто технічні споруди, це серце електропостачання, що пульсує у ритмі сучасних технологічних та соціокультурних змін. Вони відіграють вирішальну роль у забезпеченні стабільності та комфорту сучасного суспільства, та їх постійний розвиток є запорукою успішного майбутнього.