Промышленные предприятия, административные и общественные здания, многоэтажные жилые дома и жилые кварталы современных городов являются крупными потребителями электрической энергии. Организация надежного и экономичного снабжения таких потребителей электроэнергией представляет сложную техническую задачу. Разрешение этой задачи осуществляется современной электротехникой путем:
-
осуществления глубокого ввода высокого напряжения в «центр нагрузки», т. е. внутрь больших цехов, жилых зданий, внутрь административных и общественных зданий;
-
разукрупнения трансформаторной мощности подстанций;
-
применения электрооборудования повышенной надежности, допускающего быструю замену.
В результате осуществления глубокого ввода высокого напряжения достигается:
-
большая экономия цветного металла, так как его вес уменьшается почти обратно пропорционально напряжению;
-
постоянство напряжения у потребителя;
-
уменьшение потерь мощности.
Дробление мощности трансформаторных подстанций позволяет применять выключающую низковольтную аппаратуру меньшей разрывной мощности и, следовательно, облегчать условия ее работы и одновременно снижать ее стоимость.
Повышение надежности электроснабжения, особенно надежности снабжения потребителей важного значения, достигается применением специальных схем питания, применением автоматики, а также более совершенной аппаратуры.
Практическое осуществление всех этих мероприятий достигается установкой трансформаторных подстанций в центре нагрузки. Перемещение трансформаторной подстанции к центру нагрузки предъявляет особые требования к ее конструкции, к способам установки и эксплуатации. Такой подстанцией является комплектная трансформаторная подстанция (КТП), значительно отличающаяся от трансформаторной подстанции обычного типа.
Комплектная трансформаторная подстанция представляет собой электротехническое устройство, состоящее из ввода высокого напряжения, силового трансформатора и распределительного устройства низкого напряжения, служащее для питания потребителя и включающее коммутационную и защитную аппаратуру, а также измерительные приборы. Все эти элементы изготовляются в виде отдельных стандартных ячеек, из которых можно собрать различные схемы, наиболее подходящие для распределения электроэнергии в тех или иных конкретных условиях.
Все элементы полностью изготовляются на заводе и поставляются на место в виде либо полностью собранной КТП, либо в виде отдельных ячеек, в зависимости от условий перевозки и от конструкции здания (наличие больших проемов, люков, дверей), а также от наличия подъемно-транспортных средств для подача КТП и ее элементов к месту установки. Потребителю остается только установить КТП на месте и присоединить высоковольтный ввод и фидеры.
Комплектные трансформаторные подстанции отличаются технологичностью конструкции. В зависимости от значения потребителя КТП могут быть построены либо по схемам без резервирования, либо по схемам, предусматривающим резервы питания. В зависимости от допустимой длительности перерыва питания в аварийных условиях КТП могут снабжаться автоматикой для включения резерва или не иметь ее. Равным образом выбор аппаратуры и способ ее установки определяются значением потребителя.
Например, для наиболее ответственных случаев целесообразно применение автоматов, допускающих легкую и немедленную замену (выдвижные автоматы). В других случаях также требуются автоматы, но нет необходимости в их немедленной замене. При этом автомат может быть приключен к шинам при помощи болтовых соединений. Наконец, в жилых зданиях можно обойтись и без резерва и без сложных автоматов, а ограничиться установочными автоматами или предохранителями с рубильниками.
Сложность и стоимость КТП целиком определяются родом потребителя. Для наиболее важных потребителей следует применять двухтрансформаторные двухсекционные схемы с резервированием питания, с автоматикой для перевода питания аварийной секции и с выдвижными автоматами на фидерах. Для многих цехов подходят более простые схемы, в частности, однотрансформаторные схемы с группой фидеров, а в ряде случаев целесообразно применять схему блока трансформатора с магистралью низкого напряжения.
Так как комплектная трансформаторная подстанция в случае установки внутри здания становится частью большого и дорогостоящего строения, то весьма целесообразно исключить из ее конструкции все элементы, могущие служить либо причиной пожара, либо горючим материалом. Таким элементом является в первую очередь трансформаторное масло. Замена масляного трансформатора сухим трансформатором является желательной, хотя это значительно удорожает трансформаторную подстанцию. Однако при выборе схемы и типа КТП решающим обстоятельством является надежность и удобство эксплуатации, безопасность обслуживающего персонала и пожарная безопасность.
Можно утверждать, что в конечном итоге комплектная трансформаторная подстанция является более экономичной, чем подстанция обычного типа.
Экономия достигается благодаря:
-
исключению затрат по проектированию; заказчик может выбрать подходящий для него стандартный тип из числа разработанных заводом;
-
комплектному получению подстанции;
-
повышению качества, упрощению и облегчению расширения подстанции, осуществляемому без ломки или переделки помещения, чего при подстанциях обычного типа не всегда возможно избежать.
Комплектную трансформаторную подстанцию можно установить в любом месте: между колоннами, не занимая полезной подкрановой площади в цехе, в подвале жилого помещения, в месте, не удобном для производства и жилья.