Електрична підстанція

Електрична підстанція, сукупність електричного обладнання, розміщеного в одному місці, для перетворення напруги (трансформаторна підстанція, ТП) або роду електричного струму (перетворювальна підстанція), розподілу електроенергії між споживачами, а також для зв'язку між двома або кількома електричними мережами. Електрична підстанція є проміжною ланкою у системі передачі електроенергії від електростанцій до споживачів.

На перетворювальних підстанціях електричний струм змінюється або частотою, або за родом (наприклад, змінний в постійний ). На ТП вища напруга електростанцій перетворюється на нижчу 1 чи 2 номіналів (наприклад, напруга 110 кВ знижується до 35 і 10 кВ, напруга 6 кВ – до 380 У).

До складу електричної підстанції входять: основні перетворювальні агрегати (електричні трансформатори, електричні випрямлячі, інвертори та перетворювачі частоти); розподільні пристрої вищої напруги; розподільні пристрої зниженої напруги; комутаційна апаратура; компенсуючі пристрої підвищення коефіцієнта потужності; системи захисту та автоматики (устрою релейного захисту та протиаварійної автоматики для силових ліній, трансформаторів, шин; автоматична система управління; системи телемеханічного управління, технічного та комерційного обліку електроенергії та ін.); система заземлення; допоміжні пристрої (системи вентиляції, кондиціювання, автоматичного пожежогасіння, освітлення території, охоронно-пожежної сигналізації, відеоспостереження, склади, майстерні та ін.).

Залежно від місця та способу приєднання до електричної мережі вищої напруги розрізняють вузлові, прохідні, приєднані на відгалуженнях (відгалужувальні) та кінцеві (живляться по 1 або 2 радіальним лініям) електричні підстанції. Відгалужувальні та прохідні (т. зв. проміжні) визначають розміщення електричної підстанції між 2 центрами живлення або вузловими підстанціями. Електричні підстанції з 3 і більше лініями напругою 330 кВ і вище відносять до вузлових. Електричні підстанції можуть розташовуватися на відкритих майданчиках, у закритих приміщеннях (закрита ТП), під землею та на опорах (щогла ТП), у спеціальних приміщеннях.

Редакція технологій та техніки

Опубліковано 21 серпня 2023 р. о 13:36 (GMT+3). Останнє оновлення 21 серпня 2023 р. о 13:36 (GMT+3). Зв'язатися з редакцією

• Науково-освітній портал «Велика російська енциклопедія»
  Створено за фінансової підтримки Міністерства цифрового розвитку, зв'язку та масових комунікацій Російської Федерації.
  Свідоцтво про реєстрацію ЗМІ ЕЛ № ФС77-84198 видано Федеральною службою з нагляду у сфері зв'язку, інформаційних технологій та масових комунікацій (Роскомнагляд) 15 листопада 2022 року.
  ISSN: 2949-2076



• Засновник: Автономна некомерційна організація «Національний науково-освітній центр «Велика російська енциклопедія»
  Головний редактор: Кравець С. Л.
  Телефон редакції: +7 (495) 917 90 00
  Ел. пошта редакції: [email protected]

• © АНО БРЕ, 2022 - 2024. Всі права захищені.



• Умови використання інформації. Вся інформація, розміщена на даному порталі, призначена лише для використання в особистих цілях та не підлягає подальшому відтворенню.
  Медіаконтент (ілюстрації, фотографії, відео, аудіоматеріали, карти, скан образи) може бути використаний лише з дозволу правовласників.



• Умови використання інформації. Вся інформація, розміщена на даному порталі, призначена лише для використання в особистих цілях та не підлягає подальшому відтворенню.
  Медіаконтент (ілюстрації, фотографії, відео, аудіоматеріали, карти, скан образи) може бути використаний лише з дозволу правовласників.

Електричні підстанції: типи, поширені несправності та системи захисту

Una електрична підстанція Це фундаментальне встановлення в електроенергетичній системі, основним завданням якої є перетворення рівнів напруги для забезпечення ефективного розподілу електроенергії. Підстанції діють як вузли, що з'єднують різні частини електричної мережі, дозволяючи енергії, що виробляється на станціях, оптимально досягати зон споживання.

Крім перетворення напруги, електричні підстанції також відіграють вирішальну роль у перетворенні, регулюванні та розподілі енергії, забезпечуючи тим самим її транспортування на великі відстані та подальшу адаптацію до рівнів напруги, необхідним для безпечного використання в житлових будинках та на виробництві. У цій статті ми докладно пояснимо різні типи підстанцій, а також їх важливість та ключові функції в електричній системі.

Типи електричних підстанцій

Існує кілька типів електричних підстанцій, кожен із яких виконує певні функції. Їх можна класифікувати залежно від завдань, що вони виконують, наприклад, перетворення напруги, перемикання ланцюгів чи регулювання енергії. Нижче наведені найпоширеніші види:

• Трансформаційні підстанції: Вони необхідні перетворення рівнів напруги з високого на низький чи навпаки з допомогою трансформаторів. Вони поділяються на трансформатори. ліфти та трансформатори редуктори.



• Комутаційні підстанції: Його основна функція – з'єднання кількох ланцюгів між собою без необхідності перетворення напруги. Вони використовуються в мережах, де потрібна велика гнучкість та надійність.



• Підвищуючі трансформатори: Ці підстанції підвищують напругу, що виробляється на електростанціях, полегшуючи транспортування енергії великі відстані.



• Знижувальні трансформатори: Ці підстанції потім знижують напругу так, щоб електроенергія була придатна для кінцевого використання, наприклад, для побутового чи промислового споживання.

Підвищуючі та знижувальні електричні підстанції

Лас- ліфтові підстанції Вони розташовані поблизу електростанцій. Його функція полягає у підвищенні напруги від середньої до високої або навіть дуже високої, щоб забезпечити ефективне транспортування електроенергії на великі відстані. Первинне напруження трансформаторів цих підстанціях зазвичай перебуває у межах 3 та 36 кВ, а вторинна напруга залежить від ліній електропередачі, яка може становити 66, 110, 220 або 380 кВ.

З іншого боку, знижувальні підстанції Вони розташовані у точках, близьких до центрів споживання. Його мета - знизити рівні високої напруги, що походить від ліній електропередачі, до нижчих рівнів напруги (зазвичай від 6 до 30 кВ) для безпечного розподілу. Таким чином, енергія адекватно досягає міських чи промислових розподільчих мереж.

Види поширених несправностей та поломок

На електричних підстанціях можуть бути різні поломки, що впливають електропостачання. Найбільш поширеними несправностями є:

• Коротке замикання: Це відбувається при прямому випадковому з'єднанні двох точок ланцюга з різним потенціалом. Цей тип несправності повинен бути усунений менш ніж за 5 секунд, використовуючи такі пристрої, як роз'єднувачі та соленоїди.



• Перевантаження струмом: Це відбувається, коли електричний струм перевищує номінальне значення системи, викликаючи навантаження або короткі замикання. Для запобігання та вирішення цієї проблеми використовуються запобіжники та електромагнітні вимикачі.



• Прямий контакт: Цей тип несправності відноситься до випадкового контакту людини з активними провідними частинами. Системи захисту включають ізоляцію і бар'єри безпеки.



• Перешкоди: Підвищена або знижена напруга може призвести до перебоїв у електропостачанні. Реле захисту використовуються, щоб уникнути таких проблем.

Системи захисту електричних підстанцій

Електричні підстанції мають низку систем захисту, які необхідні для запобігання збиткам як інфраструктурі, так і людям. Деякі з найважливіших систем захисту:

вирізи для запобіжників

запобіжники Це прості пристрої, які плавляться та розривають ланцюг, коли струм перевищує встановлені межі. Вони необхідні для запобігання перевантаженням струму, які можуть пошкодити електроустаткування.

теплове реле

Цей пристрій виявляє та контролює потоки струму всередині системи. Хоча він не може вимкнути несправність самостійно, він працює разом з іншими елементами, забезпечуючи повний захист системи.

Термальний магнітний перемикач

Автоматичні вимикачі Вони є електромеханічним обладнанням, що захищає від коротких замикань і перевантажень. Вони працюють як на магнітному, так і на термічному принципах, забезпечуючи швидке відключення, коли цього вимагає ситуація.

Диференціальний перемикач

Виявляє дефекти ізоляції та роз'єднує ланцюг при виявленні витоків струму. Дуже важливо запобігати електричним ризикам, особливо в житлових та промислових об'єктах.

вимикач

Це дозволяє за потреби відключати частини мережі для проведення технічного обслуговування або ізолювати певні області, запобігаючи розповсюдженню несправностей по всьому ланцюгу.

Правильне встановлення та обслуговування цих систем захисту мають вирішальне значення для забезпечення ефективної та безпечної роботи електричних підстанцій. Ці пристрої захищають об'єкти від потенційних збоїв, а також забезпечують безпеку людей, які з ними взаємодіють.

Таким чином, електричні підстанції є найважливішим компонентом передачі та розподілу електроенергії. Його основна функція — адаптувати рівні напруги енергії, що генерується так, щоб її можна було транспортувати і використовувати безпечно і ефективно. Завдяки описаним системам захисту ці установки не лише гарантують безперервність електропостачання, а й захищають як обладнання, так і людей від можливих збоїв. Розвиток технологій на підстанціях, включаючи інтеграцію відновлюваних джерел енергії та передових систем управління, гарантує, що вони залишаться ключовим елементом сучасної електромережі.

Будьте першим, щоб коментувати

Як влаштовано електричну підстанцію: основні структурні елементи енергосистеми

Електрична (трансформаторна) підстанція – технічна установка із складним пристроєм, що забезпечує грамотний розподіл електроенергії між споживачами. Підстанція найчастіше облаштовується у спеціально зведених одноповерхових будівлях або містких металевих корпусах для безпеки та зручності обслуговування. Незалежно від формату конструкції, пристрій розподільного вузла базується на типових схемах і включає кілька базових модулів.

Силовий трансформатор

Трансформатор можна назвати "серцем" електричної підстанції. Він виступає основним структурним елементом, який перетворює напругу, що надходить ззовні, підвищуючи або знижуючи його показники в діапазоні від 220 кВ до 220В. Пристрій розташований у герметичному кожусі і контактує із зовнішнім середовищем за допомогою вводів, які постачають первинну напругу.

Найпростіший силовий трансформатор складається з двох обмоток, одягнених на сталевий сердечник, а робота пристрою виглядає так:

1. Струм надходить на первинну обмотку трансформатора і видозмінюється гармоніками.



2. У магнітопроводах створюється потужний потік магнітних полів.



3. Магнітний потік енергії проникає крізь витки вторинної обмотки, створюючи електрорушійну силу пристрою.



4. З прохідних ізоляторів вторинної обмотки здійснюється знімання енергонавантаження із заданими параметрами напруги, що надходить кінцевому споживачеві.

Величина вихідної напруги безпосередньо залежить від кількості витків первинної та вторинної обмотки пристрою. У понижуючих трансформаторах вторинна обмотка міститиме менше витків, ніж первинна, у підвищують – навпаки – число витків вторинної обмотки перевищуватиме первинні.Шляхом підбору кількості витків вдається точно підібрати та розрахувати потужність силового трансформатора електричної підстанції.

У структуру пристрою також включено:

• магнітопровід із електротехнічної сталі;



• масляна система;



• перемикач регулювальних відводів у обмоток;



• охолоджувачі;



• поглиначі вологи;



• пристрої скидання тиску;



• захисні агрегати;



• детектор горючих газів, запалень, задимленості та інше допоміжне обладнання.

Оскільки силовий трансформатор виступає ключовим елементом електричної підстанції, його поломка може призвести до виходу з ладу всієї енергосистеми, запитаної даним пристроєм.

Шини підстанції

Шини та ошиновка електричної підстанції призначені для підведення та відведення перетвореної напруги без втрати потужності. Вони виготовляються із сталевих, алюмінієвих або мідних сплавів і поділяються на:

Перетин шин підстанції залежить від струму навантаження – для передачі потужного потоку енергії потрібен більший поперечний переріз. Залежно від габаритів підстанції шини можуть розміщуватись усередині споруди або на відкритому повітрі. Зовнішні шини, як правило, виготовляються із багатожильних алюмінієвих проводів, захищених шаром ізоляції.

Для поділу ошиновки та шин використовується силовий вимикач, при цьому ошиновка підключається до трансформаторних введень безпосередньо, минаючи комутаційні елементи. Тут застосовують пластини чи кабелі, закріплені на мідних шпильках трансформаторних вводів через перехідники чи наконечники.

Силові комутаційні апарати

В аварійних ситуаціях та при виявленні неполадок електрична підстанція потребує безпечного відключення та подальшого підключення після ремонту, діагностики або профілактики.Для вирішення цих завдань трансформаторні підстанції постачаються комутаційними апаратами. Вони відключають лінії, що проводять максимальну напругу, ліквідують короткі замикання та забезпечують розрив ділянки електромережі при знятій з пристрою підстанції напрузі.

Для швидкого реагування в аварійних ситуаціях використовують комутаційні апарати автоматичного типу – автоматичні перемикачі. Конструктивні особливості цих елементів дозволяють забезпечувати різні режими та способи комутації.

У класифікації захисних пристроїв виділяють 2 групи:

• за принципом застосування запасеної енергії – апарати тиску, електромагнітні, вантажні, пружинні перемикачі;



• методами гасіння електродуги – масляні, вакуумні, автопневматичні, повітряні, електромагнітні апарати.

У штатному режимі роботи електричної підстанції для керування базовими параметрами використовуються вимикачі навантаження, але короткі замикання ці пристрої не можуть ліквідувати.

У випадках, коли потрібно роз'єднати певні ділянки ланцюга в мережі без навантаження, використовуються прості пристрої, такі як і роз'єднувачі.

Вимірювальні трансформатори

Від стандартних трансформаторів електричної підстанції вимірювальні відрізняються можливістю знімати показники струмів при надвисокій напрузі – до кількох сотень кіловольт. Звичайні вимірювальні прилади за таких умов непридатні, які експлуатація супроводжується величезними ризиками для обслуговуючого персоналу.

Вимірювальні трансформатори служать проміжною ланкою між напругою, що надходить, і стандартними приладами фіксації параметрів електромережі.Вони знижують первинну напругу до оптимального рівня, що дозволяє підключати уніфіковані вимірювальні пристрої електролічильники, амперметри. До того ж, використання трансформаторів цього типу мінімізує ризики, пов'язані з обслуговуванням електричної підстанції.

Типи конструкцій вимірювальних трансформаторів:

• котушкова – до структури включені первинна та вторинна обмотки;



• стрижнева – одновитковий електричний пристрій;



• шинна - з струмопровідною шиною як первинна обмотка;



• роз'ємна - магнітопровід, розділений на дві частини і стягнутий спеціальними шпильками.

Показання, які знімають вимірювальні трансформатори, відразу інтерпретуються і звіряються з базовими фізичними параметрами системи. Значні відхилення від номінальних значень розцінюються як несправність чи аварійна ситуація. У відповідь запускаються автоматичні вимикачі, що розмикають електричну мережу.

Системи захисту, автоматики та управління

Обладнання, яким оснащена електрична підстанція, функціонує в автоматичному режимі, робота блоку контролюється фахівцями дистанційно. Основним типом агрегатів, які запобігають серйозним поломкам усередині розподільної підстанції, виступають автоматичні захисні пристрої. Їх конструкція включає надчутливі датчики, які реагують на найменші зміни у роботі електричної системи та передають відомості на захисний пристрій.

Датчики приладів здатні розпізнавати:

• зміни температури;



• задимленість;



• світлові спалахи, іскріння;



• різке підвищення тиску у замкнутих порожнинах;



• газоутворення у рідких середовищах.

Одним з таких захисних пристроїв є вимірювальний трансформатор електричної підстанції, розглянутий вище. До групи захисних агрегатів також входять:

• нелінійні обмежувачі перенапруги - запобігають наростанню напруги з подальшим переведенням електророзряду на землю, також виступають у ролі блискавкозахисту;



• високовольтні розрядники – захищають обладнання електричної підстанції від імпульсних сплесків напруги та попереджають пробої ізоляції з подальшим коротким замиканням;



• заземлювальні пристрої – запобігають нанесенню травм обслуговуючого персоналу підстанції, пов'язаних з піковими значеннями струмів при короткому замиканні;



• плавкі високовольтні запобіжники – забезпечують надійне гасіння електродуги та зниження перенапруг у електромережі;



• струмообмежувальні реактори – усувають дію ударного струму при виникненні короткого замикання, протидіють формуванню електродуги у разі позаштатної ситуації на електричній підстанції;



• системи телемеханіки – відповідають за прийом та передачу сигналів, що надходять від датчиків та вимірювальних приладів, забезпечують керування електрообладнанням трансформаторного пункту;



• системи сигналізації – сповіщають про виникнення позаштатних ситуацій на електричній підстанції, показують положення вимикачів та роз'єднувачів, забезпечують передачу стандартних команд черговому персоналу.

У сучасних електричних підстанціях замість систем автоматичного релейного захисту дедалі частіше використовуються мікропроцесорні малогабаритні модулі та системи керування на основі програмного забезпечення.

Найбільш досконалим типом пристроїв електричних підстанцій вважається комплектна трансформаторна підстанція, призначена як зовнішньої, так внутрішньої установки. Вона складається з повністю укомплектованого обладнання, яке залишається лише змонтувати на місці та підключити до мережі.

Замовити розрахунок та розробку електричних підстанцій ви можете на нашому підприємстві. Ми маємо власну виробничу та випробувальну базу, що дозволяє виконувати всі типи робіт з енергозабезпечення об'єкта замовника в найкоротші терміни.