Электрической подстанцией называют электроустановку, служащую для преобразования и распределения электроэнергии и состоящую из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительного устройства, устройства управления и вспомогательных сооружений.
В зависимости от функции они называются трансформаторными (ТП) или преобразовательными (ПП). Подстанцию называют комплектной — КТП (КПП) — при поставке трансформаторов (преобразователей), щита низкого напряжения и других элементов в собранном виде или в визе, полностью подготовленном для сборки.
Электрические подстанции служат для приема, преобразования и распределения электроэнергии, выполняются на все ступени напряжения, могут быть повышающими если находятся в непосредственной близости от электростанций и преобразуют для передачи от них в сеть электроэнергию более высокого напряжения) или понижающими (к ним относится подавляющее число подстанций, от которых осуществляется электроснабжение потребителей).
Назначение, мощность и уровни напряжения электрической подстанции определяются схемой и конфигурацией электрической сети, в которой она эксплуатируется, характером и нагрузками присоединенных потребителей электроэнергии.
Различают в основном следующие виды электрических подстанций:
-
тупиковые (концевые);
-
ответвительные, присоединенные к проходящим вблизи ВЛ;
-
промежуточные, служащие для питания своих потребителей;
-
транзитные (в большом числе случаев — узловые), предназначенные не только для питания потребителей, но и для передачи потоков мощности в смежные сети своей и соседних энергосистем;
-
преобразовательные — для передачи и приема электрической мощности на постоянном токе;
Конструктивно распределительные устройства электрических подстанций могут выполняться открытыми (основное оборудование располагается на открытом воздухе) или закрытыми (в городских условиях, в местах с неудовлетворительными условиями окружающей среды), по своей ведомственной принадлежности подстанции находятся в ведении энергосистем или промышленных и других потребителей электроэнергии.
Подстанция с элегазовой изоляцией — это подстанция, в которой проводящее оборудование, такое как выключатели, выключатели и шины, окружено газом. Газ служит изолятором, имеющим более высокое напряжение пробоя, чем воздух. В этой газовой среде дуги гаснут на меньших расстояниях, чем в обычной атмосфере.
В качестве основного газа используется элегаз SF6 или гексафторид серы. КРУЭ меньше обычных подстанций с воздушной изоляцией того же уровня напряжения.
Городская и городская среда являются лучшими местами для КРУЭ из-за необходимости в небольшой и незаметной подстанции. Однако они являются более дорогими по сравнению с подстанциями с воздушной изоляцией и время от времени нуждаются в пополнении газа.
Электрические подстанции переменного тока с высшим напряжением 330, 500, 750 кВ, 150 кВ и некоторая часть подстанций 220 кВ с развитой схемой электрических соединений, оснащенные синхронными компенсаторами 50—100 MB-А и выше с открытым распределительным устройством, большим числом трансформаторов, выключателей и другого оборудования высокого напряжения, размещаются на больших площадях, требуют присутствия постоянного дежурного персонала высокой квалификации и широко развитой дистанционной и телемеханической информации. С помощью этих подстанций, как правило, осуществляются межсистемные связи, образующие объединенные и Единую энергосистемы.
Подстанция 330 кВ Машук
Подстанции постоянного тока с высшим напряжением 800 и 1500 кВ с большим количеством сложного преобразовательного оборудования пока немногочисленны. Однако в дальнейшем их значение существенно повысится.
Закрытые подстанции глубокого ввода с высшим напряжением 110 - 220 кВ, строительство которых осуществляется в густонаселенных районах крупных городов, где под строительство могут быть выделены только ограниченные площади и где сосредоточены значительные коммунально-бытовые и промышленные нагрузки. На таких подстанциях предусматривают постоянное дежурство и необходимые меры по ограждению населения от шума, создаваемого работающими трансформаторами и другим оборудованием.
Электрические подстанции 35, 110 и 220 кВ с упрощенной схемой электрических соединений, часто без выключателей на стороне высшего напряжения, с комплектными распределительными устройствами низшего напряжения (КРУ, КРУН и др.), у которых аппаратура управления, защиты, сигнализации и автоматики расположена на лицевой стороне их шкафов и не требует специального щитового помещения.
Эти подстанции не нуждаются в постоянном дежурном персонале, обслуживаются оперативными выездными бригадами (ОВБ) или дежурными на дому и по количеству составляют большинство среди подстанций данного типа (для облегчения обслуживания и диспетчерского контроля подстанции оснащают соответствующими устройствами связи и телемеханики).
Подстанция 110 кВ, построенная для проведения Зимних Олимпийских игр 2014 года в Сочи
Подстанции 6 - 10 кВ городского, поселкового и сельского назначения, обслуживаемые оперативно-выездными бригадами.
Рис. 1. Принципиальная схема распределения электроэнергии от электростанции на напряжениях 10 и 35 кв.
На схеме рис. 1 показано, что две параллельные линии электропередачи Л-7 и Л-8 питают районную (городскую, промышленную) понижающую трансформаторную подстанцию П-7 на вторичное напряжение 10 кв, от которой в свою очередь питаются понижающие подстанции потребителей — П-8, П-9, П-10 и др. От шин этих подстанций питаются электроприемники (как от шин подстанции П-1, П-2 и П-3).
Питание понижающих подстанций непосредственно от сборных шин станций или районных подстанций (подстанции П-1, П-2, П-3, П-8, П-9) целесообразно только при достаточно мощных и ответственных подстанциях. Группы небольших подстанций обычно целесообразнее питать от распределительных пунктов (РП), получающих питание от шин станции или районной подстанции.
На распределительном пункте электроэнергия не трансформируется, так как он предназначен только для распределения электроэнергии между отдельными понижающими подстанциями. От РП могут питаться подстанции городской электросети, цеховые подстанции и даже общезаводские подстанции.
Возможно питание нескольких подстанций от одной линии без сооружения РП, как это показано для подстанций П-10, П-11 и П-12. В обоих случаях уменьшаются число линий, отходящих от сборных шин станции или районной подстанции, и затраты на сооружение сети.
Подстанции П-10 и П-11 являются проходными, все остальные — тупиковыми, конечными.
Питание подстанций одиночными линиями, например питание подстанции П-1 линией Л-1, не обеспечивает бесперебойности электроснабжения, так как авария на линии или отключение ее для ремонта приводят к длительному прекращению питания потребителей подстанции. Для предотвращения этого резервируют питание подстанций, например, путем сооружения двух питающих линий: линий Л-3 и Л-4, питающих подстанцию П-3, линий Л-3 и Л-6, питающих РП, и др. В случае отключения одной из линий питание соответствующей подстанции бесперебойно продолжается по второй линии.