Трансформаторная подстанция: назначение, классификация, технические параметры

Зачем нужны электрические подстанции

Каждый из нас наверняка замечал во дворах жилых домов ларьки, от которых тянется множество электрических проводов. Такое маленькое здание на первый взгляд называется комплексом — электрической подстанцией.

Многие до сих пор не знают, что это за конструкция и для чего она используется. Об этом мы поговорим в этой статье.

Как известно, основным преимуществом электроэнергии перед другими видами энергии является возможность передачи ее на большие расстояния с малыми потерями. Однако небольшие потери все же неизбежны, так как провода имеют собственное сопротивление и нагреваются в результате пропускания по ним электрического тока.

Для снижения потерь при передаче до минимума необходимо передавать ток с высоким напряжением, т.к в этом случае сила тока может быть снижена, в результате чего значительно уменьшится нагрев проводов, что снижает потери тока как результат. Принцип довольно прост — чем длиннее линия электропередач (ЛЭП), тем большее напряжение прикладывается к ней.

Генераторы электрического тока на электростанциях производят слабый ток для эффективной передачи на большие расстояния напряжения, поэтому в них используются повышающие трансформаторы.

После того, как электроэнергия доставлена ​​потребителю по ЛЭП, для использования в бытовых целях напряжение снова должно быть снижено до 500, 380 или 220 вольт, которое есть у нас дома в розетке. Для этого используются понижающие трансформаторные подстанции.

Именно понижающие трансформаторные подстанции являются конструкциями, стоящими в большинстве дворов жилых домов. Они получают ток высокого напряжения и преобразуют его в 220 вольт, которое используется для питания большинства электробытовых приборов.

Проще говоря, понижающая подстанция состоит из следующих основных частей.

• Начальная часть – прием тока высокого напряжения.
• Трансформатор — текущее преобразование.
• Выходная часть представляет собой токовый выход низкого напряжения.

Помимо деления на повышающие и понижающие, принято делить трансформаторные подстанции на блочно-комплектные и контейнерно-комплектные. Первые отличаются от вторых только своим домом — блочная электроподстанция установлена ​​в бетонном помещении и собирается на месте — то есть стационарна. В подстанциях контейнерного типа в качестве корпуса используется металлическая конструкция, а их сборка и отделка производится в заводских условиях. Такие сетевые станции транспортабельны и могут быть легко перемещены с одного места на другое.

Опасное воздействие ТП

ПТС и ТП состоят из больших трансформаторов с первичной и вторичной обмотками, между которыми возникает электромагнитное поле. Это приводит к снижению напряжения. Для охлаждения обмотки используется система циркуляции масла. Среди негативных факторов выделяют:

• электромагнитное излучение;
• повышенный шум и вибрация;
• риск возгорания ТТП и переноса пламени на соседние здания;
• повышенная температура.

В книге «Радиационная биофизика: радиочастотное и микроволновое электромагнитное излучение» Кудряшова Ю.Б сказано, что на основании ряда исследований частое и близкое нахождение человека в зоне действия электромагнитного поля вызывает серьезные заболевания повреждать. Это вызывает, среди прочего:

• гормональные нарушения;
• расстройства нервной системы;
• сниженный иммунитет;
• рак крови;
• сердечно-сосудистые заболевания.

Действие ЭМП накапливается в организме, что проявляется в быстрой утомляемости, раздражительности, нарушениях сна, снижении памяти. Некоторые жалуются на ухудшение концентрации внимания и сексуальные расстройства.

Повышенный шум и вибрация от подстанций изнашивают другие и могут даже разрушить фундаменты и несущие стены близлежащих легких зданий. Высокие температуры и риск взрыва масла представляют серьезную угрозу для жилых и промышленных зданий.

Типы и области их применения

Расстояние от подстанции до зданий и сооружений определяется несколькими параметрами. Трансформаторная коробка или ТП представляет собой защитный каркас, ограждающий важнейший конструктивный элемент. Последние могут включать в себя различные устройства хранения, распределения и преобразования.

Расстояние от ТЭЦ до разных объектов варьируется в зависимости от их мощности.

В городе

Область применения

В электрических системах по мощности и напряжению подстанции подразделяют на следующие виды:

• районные (центральные) — принцип работы таких сооружений основан на перераспределении поступающей энергии от высоковольтных линий к важнейшим понизительным точкам;
• основные понижающие — действие таких установок направлено на снижение напряжения поступающей энергии до значений 35, 10 или 6 кВ и последующую передачу в накопитель и местные приемники;
• цеховые (местные) — устройства с таким названием по функциональным возможностям аналогичны предыдущему представителю, снижают напряжение до 690, 400, 230 или 110 В, равномерно распределяют и передают энергию потребителям.

Городской квартал

Сложность самостоятельного определения типа подстанции заключается в том, что ограждающие защитные конструкции для них или киоски собираются на заводах в индивидуальном порядке. В свете этого их размеры могут существенно отличаться друг от друга.

Особенности дробления и виды подстанций

В большинстве случаев производители комплектующих: трансформаторов, транзисторов, распределителей и прочего оборудования организуют поставку щитов в готовом к использованию виде и редко в блоках. В последнем варианте электроподстанции придается статус законченного изделия, именуемого просто КТП.

Виды КТП:

1. В зависимости от материала корпуса есть модели из металла, сэндвич-панелей или бетона.
2. По виду ремонтных работ: с коридором и без.
3. По типу высоковольтного выключателя: тупиковый и проходной.

Связь

Выбор ТП из-за представленных модификаций изделий чаще основывается на габаритах и ​​показателях нагрузки сети. Среди дополнительных особенностей учтены правила строительства, производства и эксплуатации, а также нормы безопасности для охраняемой природы. При этом безопасное расстояние от подстанции до жилого дома составляет не менее 10 м.

Регламентирующие документы

Нормативными документами, определяющими правила расположения подстанций, являются нормы ПУЭ и СНиП. В стандартах ПУЭ инструкции по установке находятся в разделах 1.7, 4.1-4.3 и 7.1-7.4. В них описываются правила размещения распределительных устройств напряжением до 1 кВ и выше 1 кВ, общие меры по защите окружающих и обслуживающего персонала.

В разделе 7 подробно описаны правила размещения трансформаторных подстанций в жилых и административных помещениях, хозяйственных и спортивных сооружениях. Главы 3 и 4 в 7 разделах отдельно посвящены установке трансформаторных подстанций во взрывопожароопасных и пожароопасных зонах.

Помимо правил размещения КТП, существует СНиП 2.7.01-89 по градостроительству и застройке, учитывающий как нормы безопасности, так и эстетические факторы.

Правила размещения ТП в городе

Согласно действующим нормам допускается размещение трансформаторных подстанций в непосредственной близости от зданий, где постоянно находятся люди, на строго определенном расстоянии. Во многом это зависит от мощности КПЧ, из которой формируется мощность электромагнитного излучения.

Если подстанция имеет трансформаторную мощность 40 мВА, применяются следующие правила расстояния:

• до поликлиник, детских садов и общежитий — не менее 300 м;
• до школ, кинотеатров, студенческих общежитий, гостиниц, институтов и лицеев — не менее 250 м;
• до общественных зон отдыха, парков, скверов, спортивных площадок — не менее 150 м;
• до инженерных сетей, магазинов, ресторанов и т.п. — не менее 50 м.

При небольшой мощности коробки распределительного трансформатора (6-20 кВ) допустимо расстояние до стен жилого дома 10-12 м.

Правила размещения ТП в промышленной зоне

В компаниях место установки подстанций определяется уровнем опасности для соседних зданий и их сохранностью. Поскольку станции могут использовать как открытые, так и закрытые подстанции, в таблице указаны два стандарта.

Тип номера

Расстояние до закрытого ТС, м

Расстояние до открытого ТП, м

Резервуары и газгольдеры, наливные эстакады для перекачки с закрытым типом налива/слива

80

100

Помещения с тяжелыми и жидкими горючими газами, где отсутствуют отверстия и вентиляционные решетки со стороны подстанции

10

15

Помещения с тяжелыми и жидкими горючими газами, где имеются проемы со стороны подстанции (двери, окна)

40

60

Помещения с горючими жидкостями, волокнами, пылью, где нет отверстий со стороны подстанции

Не стандартизировано

0,8

Помещения с горючими жидкостями, волокнами, пылью, где есть отверстия со стороны подстанции

6

15

Расстояния от подстанции до объекта рассчитываются от стен в помещении. При размещении цистерн со взрывчатыми веществами под землей допускается сокращение расстояния на 50 %. При подведении питающих кабелей к подстанции не по воздуху, а под землей глубина заложения при мощности до 35 кВ должна быть 7 м.

Классификация

Классификация исполнений КТП должна соответствовать указанной в таблице 1 и приводиться в технических условиях на конкретные виды КТП.

Знак классификации КТП	Исполнение
Тип силового трансформатора	С масляным трансформатором; с герметичным масляным трансформатором; с трансформатором, заполненным негорючим жидким диэлектриком; с сухим трансформатором.
По способу выполнения нейтрали обмотки трансформатора на стороне низкого напряжения (НН)	С глухозаземленной нейтралью; с изолированной нейтралью.
По взаимному расположению частей ОСАГО	Однорядные, двухрядные.
По количеству используемых силовых трансформаторов	С трансформатором; с двумя и более трансформаторами.
Для реализации ввода в УВН1	Кабель, автобус, воздух
О реализации выводов RUNN2	Шинопровод, воздух, кабель (сверху или снизу)
По типу изменения климата	У1; ХЛ1; УХЛ1; Т1; У3; Т3 по ГОСТ 15150, ГОСТ 15543.1 и в сочетании с категориями размещения для исполнений У и Т (смешанный монтаж): 1 — для УВН, сборной шины и силового трансформатора; 3 — для КРУГЛОГО.
По степени защиты оболочки	По ГОСТ 14254
По способу установки автоматических выключателей	С выдвижными переключателями; с фиксированными переключателями.
При наличии коридора (тамбура) обслуживания в УБН и РУНН 1 категории помещения	Без коридора (тамбура) обслуживания; с коридором (тамбуром) обслуживания.

Примечания к таблице 1:

• 1) Боковой блок высокого напряжения (БВН): Негерметичный блок в металлической оболочке (или без оболочки для некоторых типов мачтовых ПТС) со встроенными устройствами коммутации, управления и защиты (или без них — глухой ввод), который используется для приема электроэнергии и ее передачи по цепям, определяемым коммутационной схемой на стороне более высокого напряжения трансформатора.
• 2) Боковые распределительные устройства низкого напряжения (БРУН): Устройство в металлическом корпусе, используемое для распределения электроэнергии и состоящее из одного или нескольких шкафов со встроенными устройствами коммутации, управления, измерения и защиты.

Назначение

Говоря простым и очень упрощенным языком, подстанции служат для приема, преобразования и распределения электрической энергии. Любая электрическая подстанция имеет силовой трансформатор, используемый для преобразования напряжения, распределительное устройство и устройства автоматического управления и защиты.

Принимая высоковольтное напряжение сети 6-10 кВ, понижающий трансформатор преобразует его и передает потребителям — то есть нам. Прием и преобразование напряжения обеспечивает силовой трансформатор, с выхода которого к потребителю поступает трехфазное переменное напряжение 0,4 кВ. Для работы однофазного электрооборудования дома используется один из трех фазных проводов L1; Л2; L3, а также нулевой проводник N.

Когенерационные установки часто используются в качестве источников питания в системах распределения электроэнергии (см рис. 2 ниже). На рис. 2 показана система распределения электроэнергии, соответствующая типу заземления системы TN-CS. В качестве источника питания используется трансформаторная подстанция (ПС.

Рис. 2. Система распределения электроэнергии (TN-CS) (1 — заземляющее устройство источника питания;
2- заземляющее устройство электроустановки здания;)

Основные технические параметры

Основные параметры ПТС должны соответствовать указанным в таблице 2.

<td>25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500<td>6; 10<td>6; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250<td>63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000<td>4; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40<td>10; 16; 21; 26; 32; 41; 51; 64; 81; 102<td>50; 60

Имя параметра	Важность
Мощность силового трансформатора, кВА
Номинальное напряжение на стороне высокого напряжения (ВН), кВ
Максимальное рабочее напряжение на стороне ВН, кВ	7,2; 12
Номинальное линейное напряжение на стороне НН, кВ	0,23; 0,4; 0,69
Номинальный ток шин на стороне ВН, А
Номинальный ток шин на стороне НН, А
Термический выдерживаемый ток в течение 3 с на стороне ВН, кА
Ток электродинамического сопротивления на стороне ВН, кА
Уровень изоляции по ГОСТ 1516.1	Нормальная изоляция; легкая изоляция.
Частота Гц

Примечания к таблице 2:

• 1) По требованию потребителя допускается выполнение КТП с временем протекания по току теплового сопротивления со стороны ВН 1 с.
• 2) При частоте 60 Гц параметры ПТС указаны в технических условиях на конкретные типы ПТС.
• 3) По требованию потребителя допускаются исполнения КТП с другими значениями номинального напряжения на стороне НН, значения этого напряжения и параметры КТП должны быть указаны в технических условиях на конкретные типы КТП.
• 4) Значения токов теплового и электродинамического сопротивления на стороне НН должны быть указаны в технических условиях на конкретные типы КТП.

Номинальные токи вводов ВН и НН, а также шин НН КТП должны быть не ниже номинальных токов силового трансформатора.

Сечение нулевой шины в РУНН должно соответствовать 50% номинального тока силового трансформатора. По требованию потребителя допускается применение нейтральных шин, соответствующих 70 % номинального тока.

В шкафах РУНН групповые ответвления от сборных шин к нескольким блокам присоединения в главной цепи должны выдерживать длительную нагрузку, равную сумме номинальных токов присоединяемых блоков, но не более номинального тока трансформатора. В технически обоснованных случаях допускается снижение указанной нагрузки до 70 % номинального тока.

Стойкость к токам короткого замыкания на сборные шины РУНН и ответвления от них в пределах КТП должна соответствовать стойкости к току короткого замыкания на вводы со стороны НН трансформатора. Длительность тока термосопротивления 1 с.

При установке автоматического выключателя на вводе НН КТП сборные шины и ответвления от них должны соответствовать тепловому и динамическому сопротивлению выключателя, но не более сопротивления току короткого замыкания вводов от КТП. Сторона НН силового трансформатора. Длительность тока термического сопротивления должна быть равна времени верхнего значения срабатывания в зоне токов короткого замыкания выключателя.

Структура условного обозначения КТП

Рис. 3. Структура символа КТП

Пример условного обозначения типа КТП мощностью 400 кВА, классом напряжения 10 кВ, на номинальное напряжение на стороне НН 0,4 кВ, климатического исполнения ХЛ, категории размещения 1:

КТП-400/10/0,4 — ХЛ1

То же, две трансформаторные подстанции мощностью 1600 кВА, класса напряжения 6 кВ, на номинальное напряжение на стороне НН 0,69 кВ, климатического исполнения У, категории размещения 3:

2КТП-1600/6/0,69 — У3

То же, КТП мощностью 1000 кВА, класс напряжения 10 кВ, на номинальное напряжение на стороне НН 0,4 кВ, климатическое исполнение У, категория размещения блока ввода со стороны высшего напряжения, шинопровода и трансформатора — 1 , а РУ со сторонами низкого напряжения — 3:

КТП-1000/10/0,4 — У1 (РУНН — У3)

В технических условиях на отдельные виды ПТС допускается использование дополнительных буквенных обозначений после обозначения ПТС, поясняющих тип или назначение ПТС.

Вред для здоровья окружающих

Трансформаторные подстанции наносят непоправимый ущерб здоровью человека, в связи с чем их не разрешается размещать вблизи жилых домов. Дело в том, что в результате работы транспортного средства образуется мощное электромагнитное поле. Объем зависит от типа подстанции и какова общая мощность размещаемого оборудования.

Медики установили, что постоянное воздействие электрического поля на ткани организма приводит к развитию клеточной патологии, в том числе раковых опухолей различного типа.

Высокочастотные колебания повышают температуру компонентов клеточной структуры организма, что оказывает неблагоприятное воздействие.

На какое расстояние от жилого дома следует размещать трансформатор

Требования к расстоянию установлены на законодательном уровне и одинаковы по всей стране. Они указаны в статье 8 Федерального закона страны под номером 52-ФЗ, который отвечает за соблюдение санитарно-эпидемиологической обстановки в стране. Стандарты были приняты в 1999 году и с тех пор не менялись. По правилам, если мощность трансформаторной установки не превышает 40 МВ-А, расположение не ближе, чем (в метрах):

• 300 для поликлиник, общежитий для детских больниц;
• 250 в кинотеатры, общежития, гостиницы, школы;
• 150 для зон отдыха в микрорайонах;
• 50 норвежских крон для коммунальных и хозяйственных построек, магазинов и общественного питания.

При достижении трансформаторной установкой мощности 60 МВ-А допускается ее размещение до поликлиник не далее 700 метров, школ — 500 метров, участков — 350 метров и зданий — 100 метров. Агрегаты мощностью более 125 КВ-А имеют показатели в метрах 1000, 800, 600 и 350 соответственно.

Степени огнестойкости сооружений

Степень огнестойкости также прописывается на законодательном уровне. В зависимости от огнестойкости различают пять типов оборудования. При этом возможность размещения рассчитывается только для зданий, где люди проживают постоянно или часто проводят свободное время (поликлиники и магазины, кинотеатры и магазины). Итак, если класс огнестойкости:

• 1, 2 или 3, то минимальное расстояние 3 метра;
• 4 или 5, затем с 5 метров.

Этот расчет только от 1 текущего индикатора. Рейтинг огнестойкости представляет собой комбинацию расстояния и веса. Если конструкция весит не менее 60 килограммов, расстояние для 1 и 2 степеней составит 16, 3 – 20, 4 и 5 – 24 м.

Формирование показателя

Индикатор устанавливается путем просмотра начальной точки процесса до его наиболее активного состояния. Степень огнестойкости формируется из знания:

• плотность используемого материала и его прочность по отношению к воспламенению;
• утрата или сохранение несущих конструкций в своем роде;
• теплоизоляционная способность, т.е насколько быстро тепло будет распространяться по поверхности.

Наилучшие показатели по огнестойкости имеют железобетонные трансформаторные коробки, а наихудшие – металлические.

Разновидности и их характеристики

Уровни присваиваются зданиям в зависимости от показателей. Итак, степень:

• бетон и железобетон;
• бетон и железобетон плюс стальные элементы;
• варианты с камнем и штукатуркой, плиты;
• с металлическими пластинами;
• произвольный.

Особенности размещения

Они прописаны в постановлении правительства №160. Нюансы:

• возможно размещение с уменьшением на 5 м;
• потенциальная цепь водопровода — 1 м;
• строительная техника – норма плюс 5 м.
• Грамотное размещение жилого дома позволит избежать проблем с законом, убережет здоровье.

Читайте также: Расстояние между трубами и кабелями