Высоковольтное оборудование трансформаторных подстанций: разновидности, назначение, характеристики

Высоковольтное оборудование трансформаторных подстанций: разновидности, назначение, характеристики

Во главе передовых тенденций энергетики нашего государства – обеспечение высокого уровня безопасности сетей электрокоммуникаций, а также повышение эффективности их функционирования.

Данное становится возможным за счет интеграции в системы электроснабжения высоковольтного распределительного оборудования и устройств преобразования электроэнергии. В качестве подобных установок могут выступать трансформаторы понижения напряжения, защитные и автоматизированные средства, аппараты коммутации, токоведущие шины и др.

Для информации: разработка, поставка, установка трансформаторных подстанций – одна из основных компетенций компании EnergyGroupe. Гарантируется полный комплекс работ по комплектации, наладке и автоматизации объекта, а также его техническое сопровождение на протяжении гарантийного срока эксплуатации.

Классификация оборудования трансформаторных подстанций

Основное практическое назначение оборудования трансформаторных подстанций – бесперебойное снабжение электроэнергией жилых, коммерческих и промышленных объектов. Подобные установки обеспечивает поддержку передачи электричества на значительные расстояния без мощностных потерь.

Важно: к высоковольтному оборудованию трансформаторных подстанций должны предъявляться исключительно высокие требования. Для обеспечения безопасности функционирования и поддержания высоких эксплуатационных характеристик, его электротехнические компоненты и программно-аппаратные средства должны соответствовать требованиям действующих нормативных документов. Ключевыми стандартами, распространяющимися на распределительное и коммутационное оборудование трансформаторных подстанций, являются ГОСТ 55167, ГОСТ Р 52656 и ГОСТ 54828.

Принято различать подстанции преобразовательного и трансформаторного типа. Назначение первых – конвертация постоянного тока в переменный (или наоборот); вторые специально предназначены для повышения/понижения напряжения сети.

Подстанции трансформаторного типа для повышения напряжения, как правило, устанавливают в непосредственной близости к электростанции. Трансформаторные подстанции, понижающие напряжение, встречаются рядом с объектами, потребляющими электроэнергию (жилые кварталы, гаражные комплексы, промышленные зоны и т.д).

Для сведения: подавляющее большинство высоковольтных трансформаторных подстанций рассчитаны на работу с напряжением от 10 до 35 кВ.

Основное оборудование трансформаторных подстанций

В комплектацию трансформаторных подстанций может входить следующее основное оборудование:

1. Устройства распределения электроэнергии закрытого и открытого типа

В основе данной сборочной единицы – система одиночных/секционных шинопроводов, аппараты коммутации, а также другие конструктивные элементы, требуемые для поддержания функциональных режимов.

Что интересно: в составе распределительных устройств также может эффективно использоваться двойная система шин, которая пользуется большой популярностью и имеет высокую эффективность на крупных подстанциях. В нормальных условиях работы задействованной оказывается только одна шина; при значительных нагрузках в ход вступает резервная, которая подсоединяется к первой с помощью ШСП (шиносоединительный переходник).

2. Коммутационный аппарат

Коммутационный аппарат представляет собой электротехническое средство, основное практическое назначение которого – коммутация электросети и передача тока (определение в соответствии с ГОСТ 17703). Коммутационный аппарат применяют в целях включения/отключения электроцепи и нивелирования избыточной нагрузки с части электрооборудования. Разъединители, предохранители, ножи заземления, высоковольтные переключатели – только малый список основных аппаратов коммутации.

Важно знать: Отдельного внимания в данном перечне заслуживают разъединители. Главное назначение подобных конструктивных элементов – создание видимого разрыва электроцепи в целях включения/отключения незначительных зарядных токов отходящих систем и токов силового трансформатора. У них отсутствуют инструменты гашения дуги, их не допускается использовать для разъединения цепей, находящихся под напряжением, поскольку появление дуги может привести к возникновению фазового короткого замыкания.

3. Трансформаторы напряжения и тока

Конструкция подобного оборудования предусматривает наличие первичной и вторичной обмоток. Примечательно, что может быть предусмотрено сразу несколько вторичных обмоток, рассчитанных на определенный тип напряжения. Принцип действия трансформатора сводится к прохождению электрического тока через первичную обмотку, образуя магнитный поток, который, в свою очередь, индуцирует во вторичной обмотке ЭДС.

Принципиальным параметром данного вида оборудования является коэффициент трансформации, который варьируется в зависимости от количества витков первичной/вторичной обмоток. Они отличаются бюджетной стоимостью (по сравнению со стандартными трансформаторами). Данное становится возможным за счет конструктивных особенностей, позволяющих передавать мощность не только за счет электросвязи между обмотками, но и посредством индуцируемого магнитного поля.

Трансформаторы тока специально предназначены для измерительных функций подстанций. Они нивелируют высокие токи до величины, при которой комфортно производить измерения. Основная область их практического использования – поддержка стабильного функционирования средств учета электрической энергии и систем релейной защиты.

Справочно: одним из видов высоковольтных трансформаторов является трансформатор заземления. Его главная отличительная особенность – глухое заземление одного из концов вторичной обмотки. Подобные устройства бывают однофазной и трехфазной модификации.

Для сведения: распределительное и преобразовательное оборудование подстанций в обязательном порядке должно оснащаться молниезащитными и заземляющими устройствами.

Выключатели: принцип функционирования и основные разновидности

Высоковольтный выключатель – один из главных конструктивных элементов, которым оснащаются трансформаторные подстанции. Подобное устройство специально предназначено для нивелирования нагрузки с силовой линии электропередач.

Выключатели могут быть вакуумного, воздушного, масляного, автогазового и элегазового исполнения. Все они отличаются физико-химическими характеристиками рабочей среды, уровнем пожаро- и взрывоопасности, принципом и эффективностью действия.

Выключатель вакуумного типа

Улучшенный уровень пожаро- и взрывоопасности вакуумного выключателя становится возможным за счет того, что в качестве рабочей среды для гашения электродуги выступает разряженный газ. Подобное исполнение также может похвастать высоким ресурсом надежности, что обеспечивает бесперебойную эксплуатацию на протяжении длительного интервала времени (без ремонта и техобслуживания). На отечественном рынке представлены вакуумные выключатели с диапазоном рабочих напряжений 6–220 кВ.

Выключатель воздушного типа

В качестве среды для гашения электрической дуги в воздушном выключателе выступает сжатый воздух, нагнетаемый компрессором. Данная модификация предусматривает также наличие ресивера, который используется для хранения воздушных масс, и системы пневматических трубопроводов, служащих для подачи сжатого воздуха. Принято считать, что изделия подобной модификации являются морально устаревшими, практически вышли из эксплуатации, а на их место пришли выключатели элегазового и вакуумного принципа действия.

Выключатель автогазового типа

Подобная модификация используется при напряжении, не превышающем 10 кВ. Газовая смесь, за счет которой обеспечивается гашение электрической дуги, формируется в дугогасительных резервуарах. Подобного рода выключатели относят к выключателям нагрузки. Они не могут использоваться для предотвращения короткозамкнутых токов.

Выключатель элегазового типа

Веществом, нивелирующим действие электрической дуги в элегазовом выключателе, является шестифтористая сера (элегаз). По сравнению с аналогичным устройством масляного исполнения, он отличается высокой эффективностью функционирования и компактными габаритными размерами.

Среди главных преимуществ данной модификации можно отметить также длительный срок непрерывной работы без необходимости технического/профилактического обслуживания, пожаробезопасность, широкий спектр напряжений, при которых допускается его эксплуатация (может быть в диапазоне 6–1150 кВ).

На заметку: выбор того или иного исполнения высоковольтного выключателя должен быть основан на уровне номинального напряжения подстанции, ее конкретного вида (открытая/закрытая, трансформаторная/преобразовательная, столбовая/мачтовая и т.д), а также риска возникновения пожара в зависимости от факторов внешней среды.

Основные характеристики и принципиальные параметры оборудования подстанций

Устройства распределения и преобразования электроэнергии – сборочные единицы, в состав которых входят коммутационные аппараты, токоведущие шины, трансформаторы понижения энергии, защитные средства и другие конструктивные элементы.

При проектировании и производстве оборудования трансформаторных подстанций должны учитываться следующие ключевые аспекты:

• значение тактовой (рабочей) частоты основной сети электропитания;
• на какое номинальное напряжение рассчитаны первичные/вторичные цепи электроснабжения;
• требования к позиционированию. Следует предусмотреть специальные оборудованные зоны для размещения оборудования (высота над уровнем моря – не более 1000 м);
• силовые трансформаторы должны быть рассчитаны на предельную мощность в соответствии с требованиями ГОСТ 9680;
• вид климатического исполнения УХЛ. При монтаже должны учитываться неблагоприятные климатические факторы внешней среды (для регионов с тропическим/умеренным/холодным климатом);
• изоляция должна соответствовать ГОСТ 1516.3 в части проведения испытаний на электрический пробой.

Для сведения заказчиков: при установлении необходимого перечня оборудования трансформаторных подстанций следует первоочередное внимание уделить их технико-экономическим параметрам, оптимальному коэффициенту сборности, соотношению общего объема финансовых затрат на проектирование и монтаж к стоимости всего объекта.

Чтобы заказать полный комплекс услуг, начиная от составления сметы, заканчивая установкой и пусконаладочными работами оборудования трансформаторных подстанций, обращайтесь в одну из профильных организаций. Так, например, комплектация, сборка, автоматизация и монтаж электрощитового оборудования и трансформаторов напряжения – одно из основных направлений деятельности компании EnergyGroupe.

Среди основных достоинств данной организации следует упомянуть:

• богатый стаж работ в части выпуска и наладки различных видов электроустановок (завершено более 4 тыс. проектов различной категории сложности);
• предлагается большой ассортимент устройств преобразования распределения и преобразования электроэнергии;
• предоставляется расширенный срок гарантии на введенное в эксплуатацию электрооборудование (не менее 5 лет);
• обеспечивается доставка, монтаж и наладка трансформаторных подстанций в любой территориально удаленный округ России.

В качестве резюме

Без вспомогательного оборудования невозможно представить функционирование подстанций. Подобные устройства обеспечивают эффективность передачи, перераспределения, трансформации электроэнергии с поддержанием должного уровня безопасности и эксплуатационных возможностей высоковольтных электрических кабельных систем.

FAQ — Часто задаваемые вопросы

Пошаговая инструкция по выбору и комплектации оборудования подстанции