Виды трансформаторных подстанций

Комплектные трансформаторные подстанции или КТП преобразуют напряжение электрической энергии и распределяют ее от заданного источника между потребителями. Это полноценная система, где роль каждого компонента — трансформатора, выключателя, измерительного устройства — определена четко и безусловно важна.

Сегодня производители предлагают различные виды подстанций с широким спектром характеристик. Однако из-за многообразия решений выбрать подходящий вариант для определенного объекта бывает сложно. Знание классификации КТП по основным критериям помогает быстро сориентироваться и подобрать систему, способную обеспечить стабильную поставку электроэнергии в конкретных условиях.

Назначение

У каждой трансформаторной подстанции своя роль и функции в системе электроснабжения. Исходя из этого определяется ее мощность, число линий выходов, количество трансформаторов и требования к КТП в целом.

• Главная подстанция (ГПС). Располагается на пересечении магистральной ЛЭП с высоким напряжением (от 110 кВ и выше) и локальной сети, выдающей среднее напряжение (10-35 кВ). Задача подстанции — снизить первичное напряжение и распределить его по нескольким направлениям. Исполнение ГПС чаще всего комбинированное, с открытой частью ВН и закрытым помещением НН и управления. Основные требования к подстанциям такого уровня — максимальная надежность и наличие системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA).
• Узловая подстанция (УПС). Связывает несколько линий среднего напряжения, что позволяет точнее перераспределять сетевые нагрузки и снижать их для поврежденных участков. Нужная мощность обычно зависит от заданного количества линий. Напряжение среднее, без понижения либо с не слишком значительным преобразованием. Исполнение — открытое либо полузакрытое, обеспечивающее быстрый доступ к высоковольтному оборудованию для обслуживания.
• Распределительная подстанция (РПС). Отвечает за изменение среднего напряжения (10-35 кВ) до низкого (0,4 кВ) для подачи электроэнергии потребителям — жилым домам, предприятиям, учреждениям. Наиболее распространенный тип конструкции — контейнерный или киосковый для эргономичной встройки в здание. Возможна как минимальная, так и полная автоматизация РПС.
• Секционирующая подстанция. Используется для разделения сети среднего напряжения на отдельные участки. Это облегчает обслуживание и управление подачей электроэнергии при авариях. Понижения напряжения на секционирующих подстанциях обычно не происходит.
• Ответвительная подстанция (ОПС). Отводит часть нагрузки с основной линии среднего напряжения и преобразует его в низкое для нужд локального потребителя. Отличается компактным исполнением, не требует полноценной автоматизации.

Важные характеристики подстанций по назначению также приведены в таблице ниже.

Типы КТП по напряжению

Напряжение, в котором работает подстанция — еще один ключевой критерий выбора. По нему определяют уровень сложности оборудования, требования к изоляции, а также энергетический класс КТП в целом.

• Подстанции высокого напряжения. Связывают генерирующие электроэнергию мощности (ТЭС, ГЭС, АЭС) с региональными сетями. Типичные показатели напряжения — 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ, 500 кВ, реже 750 кВ. Мощность значительная — от десятков до нескольких сотен МВА. КТП высокого напряжения требуют большой площади для размещения оборудования, поэтому их исполнение обычно открытое или частично закрытое. Для них также необходима сложная многоуровневая защита с резервированием и полноценным диспетчерским контролем. Обслуживание подстанций проводят только специалисты высокого уровня, получившие соответствующие допуски.
• Подстанции среднего напряжения. Отвечают за связь магистральных сетей высокого напряжения с локальными, где напряжение преобразуется в низкое или среднее. В зависимости от региона выдают 10, 20 или 35 кВ. Мощность — до нескольких десятков МВА. Исполнение полузакрытое или открытое. При этом для КТП среднего напряжения необходимо обеспечить полноценную защиту, с системой реле, функцией автоматического отключения и управления.
• Подстанции низкого напряжения. Работают на выходе и предназначены для питания конечных потребителей. Мощность таких КТП от нескольких кВА до нескольких сотен кВА. Выдаваемое напряжение — 0,4 кВ (220В однофазное и 380В трехфазное). Исполнение может быть разным, однако чаще всего компактное — щитовое или киосковое. Требования к защите минимальны; достаточно автоматических выключателей или предохранителей.

Большая часть КТП в России относятся к системам среднего напряжения. Число подстанции на 10-35 кВ составляет примерно 80%.

Виды трансформаторных подстанций по охвату территории

По возможностям обеспечения объектов электроэнергией трансформаторные подстанции разделяют на три ключевые группы:

• Трансформаторные пункты. Самые небольшие КТП. Их основная задача — снижение напряжения до низкого (220В либо 380В) для обеспечения электричеством конечных потребителей — чаще всего частных домов, небольших коммерческих зданий или хозяйственных построек. Такие подстанции устанавливают в зданиях или защищенных конструкциях поблизости.
• Локальные подстанции. Работают на целые кварталы или микрорайоны. КТП с такими возможностями обычно принимают электроэнергию от распределительных подстанций с последующим понижением напряжения.
• Районные подстанции. КТП отвечают за прием электроэнергии от высоковольтных линий и ее распределение по всему населенному пункту или крупному промышленному объекту.

Локальные и районные подстанции обязательно оснащают системами для защиты от перепадов напряжения. В КТП также предусматривают АВР, позволяющий подключить резервный источник питания в случае отключения основного.

Места установки КТП

Способ монтажа комплектной трансформаторной подстанции влияет на условия эксплуатации, требования к наличию и мощности систем охлаждения и вентиляции — а также к уровню и мерам защиты оборудования от внешних, в том числе климатических факторов. В классификации КТП по месту установки выделяют следующие типы:

• Наружные открытые. Подстанции находятся на открытом воздухе и постоянно подвергаются воздействию погоды и окружения — осадкам, перепадам температур, загрязнениям. Таким КТП необходима усиленная защита от молний, специальные гидрофобные покрытия и регулярное обслуживание — как минимум, ежемесячный осмотр. Для установки в зоне экстремальных температур наружные открытые КТП разрабатывают по специальным проектам с учетом высоких климатических нагрузок в точке монтажа.
• Наружные закрытые. КТП такого типа расположены в отдельных сооружениях с кровлей, боковыми ограждениями и проемами для вентиляции. Используются в городских районах, где необходима интеграция в ландшафт и защита от вторжения посторонних. Благодаря закрытой конструкции подстанции служат в среднем на 5-7 лет дольше открытых. Проверку наружных закрытых КТП достаточно проводить ежеквартально.
• Внутренние. Подстанции в таким исполнении устанавливают внутри жилых, коммерческих либо производственных зданий — они полностью защищены от влияния погодных условий. К помещениям для КТП предъявляют определенные требования; их площадь должна быть не менее 6 м², наличие системы вентиляции, водоотвода и средств пожаротушения обязательно. При этом такие системы могут работать от 25 лет и более, а обслуживание достаточно проводить в среднем раз в 6 месяцев.
• Встраиваемые. Монтируются непосредственно в конструкцию здания — стену или специально оборудованную нишу. Такой тип размещения КТП часто выбирают для современных жилых комплексов, торговых центров, офисных зданий, медицинских учреждений и объектов инфраструктуры. При проектировании подстанции важно обеспечить полноценную вентиляцию, заземление, достаточное освещение и беспрепятственный доступ для специалистов.

Также существует еще один тип КТП — подземные. Благодаря им стало возможным энергообеспечение городских районов без использования наземных участков и элементов ландшафта. Подстанции размещают под жилыми кварталами, общественными пространствами и парками, историческими и культурно-историческими объектами. Однако при установке также важно соблюдать ряд требований — от учета расстояния до других объектов до высоты полов, расположения дверей и наличия вентиляции.

Тип конструкции трансформаторной подстанции

Производители предлагают различные варианты исполнения КТП для их оптимальной интеграции в окружающую среду и соответствия требованиям к мобильности. В зависимости от обстановки и нужд потребителей возможен выбор среди следующих типов конструкции:

• Столбовая (СТП). Такие подстанции монтируют на железобетонную опору или столб. Трансформатор закрепляют на специальных стойках, низковольтное оборудование устанавливают ниже на том же основании. СТП применяется для приема электроэнергии от ЛЭП напряжением 6(10) кВ и ее поставки потребителям по низковольтным линиям. Подходит для подачи тока в жилые дома, фермерские хозяйства и небольшие предприятия.
• Мачтовая (МТП). Конструкция небольших размеров, устанавливаемая на металлическом каркасе или мачте высотой 5-10 метров. При этом оборудование и трансформатор могут находиться на разных уровнях основания. Мачтовые подстанции не требуют дополнительных площадей для установки, что позволяет монтировать их в условиях ограниченного пространства — над проезжей частью и вдоль зданий. КТП такого типа также подходят для питания поселков и объектов хозяйственного назначения — к примеру, ферм и насосных станций.
• Киосковая (ККТП). Помещена в корпус из железобетонных или металлических панелей. Как правило, одна либо две стены киосковой подстанции полностью открыты для входа, остальные глухие. Распределительное устройство и трансформатор также могут находиться в самом корпусе или примыкающих отсеках. Такие КТП компактны и хорошо интегрируются в городской пейзаж, поэтому их чаще выбирают для парков и общественных городских пространств.
• Контейнерная (МКТП). Полное название системы — модульная контейнерная подстанция. Представляет собой заводской комплекс оборудования, помещенный в герметичный металлический контейнер. МКТП полностью готова к перевозке и установке, а монтаж подстанции занимает максимум 3 дня. Конструкция востребована для строящихся и удаленных районов, а также временных объектов.

Конструктивное исполнение трансформаторной подстанции выбирают исходя из технических требований, решаемых задач и условий эксплуатации. Подбор и проектирование решений лучше доверить специалистам.

При выборе и подготовке трансформаторной подстанции для конкретного объекта сотрудники компании «ЭлектроСборка» рассматривают особенности всех подходящих типов ТП и находят оптимальный вариант. Кроме того, специалисты рассчитывают нужную мощность подстанции по надежным методикам с учетом резерва и учитываем категорию надежности потребителя для стабильного обеспечения электроэнергией в любых условиях.

Комплект поставки ТП от компании «ЭлектроСборка» включает все необходимое для установки и подключения — силовые трансформаторы, коммутационное оборудование, системы автоматической защиты и АВР, низковольтный и высоковольтный вводы, а также надежный антивандальный корпус. Такая комплектность позволяет сократить время на монтаж и ввод объекта в эксплуатацию.