Энергетическая система состоит из множества структурных элементов, каждый из которых выполняют свою функцию в процессе передачи электроэнергии от электростанций до конечного потребителя. Подстанции 10 на 0,4 кВ осуществляют последний этап преобразования электроэнергии: от данных подстанций электроэнергия поступает напрямую к потребителю - в населенные пункты и на производственные предприятия. Рассмотрим, как устроена трансформаторная подстанция 10 на 0,4 кВ.
Существует несколько типов подстанций 10/0,4 кВ, устройство которых зависит от их мощности, назначения и условий работы.
Мачтовые и столбовые подстанции
На территории небольших населенных пунктов, дачных кооперативов для электроснабжения потребителей используются мачтовые и столбовые трансформаторные подстанции.
Основное преимущество данных подстанций - простота конструкции и удобство в обслуживании.
Столбовая трансформаторная подстанция устанавливается непосредственно на линейной опоре ВЛ-10 кВ (ВЛ-6 кВ) либо на отдельной стойке (опоре) типа СВ-105, СВ-110 и т.п. Отличие мачтовой подстанции в том, что она устанавливается между двух стоек (опор).
Устроена столбовая (мачтовая) подстанция следующим образом.
Непосредственно на опоре (стойке) монтируется рама крепления и силовой трансформатор небольшой мощности, обычно в диапазоне 16-160 кВА.
Над трансформатором монтируется рама с креплениями для высоковольтных предохранителей типа ПКТ, которые служат для защиты трансформатора от сверхтоков. От предохранителей вниз идут провода к вводам высокого напряжения силового трансформатора, а вверх идут проводники к питающей линии электропередач.
Для предотвращения схлестывания проводники от предохранителей к ВЛ дополнительно крепятся на опорных изоляторах, которые устанавливаются на специальной траверсе. На траверсе изоляторов также устанавливают разрядники или ограничители перенапряжения (ОПН), осуществляющие защиту от атмосферных и коммутационных перенапряжений в электрической сети.
Для возможности снятия напряжения и создания видимого разрыва электрической цепи на опоре может дополнительно устанавливаться высоковольтный разъединитель. Разъединитель устанавливается в разрыв питающего провода от ВЛ на отдельной раме. Привод разъединителя находится внизу опоры и соединяется валом с разъединителем. Рукоятка привода выполняется съемной, а сам привод фиксируется замком для предотвращения проведения операций посторонними лицами.
Под силовым трансформатором устанавливается шкаф низкого напряжения 0,4кВ. Данный шкаф подключается к вводам низкого напряжения трансформатора, в нем устанавливаются коммутационные и защитные аппараты – рубильники и предохранители либо автоматические выключатели, а также подключается кабель потребителей.
В зависимости от количества потребителей и величины нагрузки, может быть несколько отходящих линий, каждая из которых защищается отдельным автоматическим выключателем. Если электроснабжение потребителей осуществляется воздушной линией электропередач, то для защиты от перенапряжений могут устанавливаться ОПН.
Комплектные трансформаторные подстанции (КТП)
Следующий тип - комплектные трансформаторные подстанции. Это готовые решения, которые поставляются заводами-изготовителями в собранном виде либо отдельными блоками для дальнейшей сборки на месте установки.
В зависимости от мощности, КТП могут быть изготовлены в металлическом или в бетонном корпусе, либо в корпусе из сэндвич-панелей. В металлическом корпусе изготавливаются маломощные подстанции, такие КТП устанавливаются, как правило, в сельской местности. Также КТП данного типа могут применяться для питания потребителей на временных объектах (строительная площадка, пост охраны и др.).
Конструктивно металлические КТП имеют то же оборудование, что и мачтовые (столбовые) подстанции, только все эти элементы монтированы внутри металлического корпуса КТП. Само КТП устанавливается на предварительно монтированный фундамент или опоры.
Для удобства и безопасности при эксплуатации и обслуживании КТП, коммутационные и защитные аппараты разного напряжения монтируются в отдельных отсеках, имеющих запирающие устройства. В зависимости от конструкции КТП, силовой трансформатор может быть установлен в отдельном отсеке либо открытым способом – в этом случае над вводами трансформатора монтируется специальный металлический защитный кожух.
Корпус и металлические части оборудования КТП подлежат заземлению. Заземление необходимо для обеспечения безопасности при обслуживании КТП, а также для обеспечения работы системы заземления электрической сети.
Более мощные комплектные трансформаторные подстанции в бетонном корпусе или сэндвич-панелях устанавливают, как правило, в жилых кварталах для питания нескольких многоквартирных домов либо в зоне сосредоточения большой нагрузки.
Смотрите также: Преимущества комплектных трансформаторных подстанций и Схемы комплектных трансформаторных подсанций
Трансформаторная подстанция 10/0,4 кВ в специальной постройке
Помимо КТП для питания многоквартирных домов и других групп потребителей часто применяются подстанции, расположенные в специальных постройках. Здание для подстанции 10/0,4 кВ строятся по однотипным проектам с учетом местных условий и величины нагрузки потребителей.
В такой подстанции может быть установлен как один, так и несколько понижающих силовых трансформаторов мощностью, как правило, до 1000 кВА.
Для безопасности и удобства обслуживания распределительные устройства высокого и низкого напряжения находятся в разных помещениях. Силовой трансформатор также устанавливается в отдельной камере.
В распределительном устройстве 10 кВ устанавливаются высоковольтные выключатели или предохранители, а также разъединители либо выкатная тележка КРУ, которые обеспечивают видимый разрыв для безопасности обслуживания трансформатора и выключателя.
По стороне низкого напряжения устанавливается вводной автоматический выключатель, а также автоматические выключатели отходящих линий потребителей. Для безопасности работ по обслуживанию линий 0,4 кВ также необходимо обеспечить видимый разрыв – для этого в цепи устанавливают рубильники.
Для защиты электрической сети от перенапряжений по стороне ВН и НН устанавливаются разрядники или ОПН.
При необходимости контроля напряжения и нагрузки по стороне высокого напряжения устанавливаются трансформаторы тока и напряжения, а по стороне 0,4 кВ трансформаторы тока.
Трансформаторные подстанции на предприятиях
На промышленных предприятиях, где сосредоточено большое количество потребителей 0,4 кВ, для распределения электроэнергии монтируются распределительные устройства 0,4 кВ в отдельных зданиях или непосредственно в производственных помещениях. Распредустройство 0,4 кВ может быть выполнено на одном или нескольких щитах (панелях), которые получают питание от одного или двух трансформаторов 10/0,4 кВ.
Два источника питания (трансформатора) устанавливаются в том случае, если требуется обеспечить надежное и бесперебойное электроснабжение потребителя. В данном случае распределительное устройство разделяется на две секции шин, каждая из которых питается от отдельного трансформатора. Между секциями устанавливается автоматический выключатель с моторным приводом или контактор, посредством включения которого осуществляется подача напряжения на одну из секций в случае обесточивания одного из трансформаторов.
В данном распределительном устройстве помимо автоматов могут устанавливаться групповые рубильники, предназначенные для удобства обслуживания отдельных участков распределительного устройства. Для контроля режима работы оборудования на щитах устанавливаются сигнальные лампы, вольтметры, амперметры, приборы учета и, при необходимости, измерительные трансформаторы тока.
Также в щитах 0,4 кВ могут дополнительно монтироваться различные системы защиты и автоматики, например, защита от замыкания на землю, автоматика включения аварийного освещения и др.