§ 10.3. Конструктивное выполнение простейших трансформаторных подстанций
Конструктивное выполнение подстанции определяется ее схемой соединений и типами устанавливаемого оборудования.
В городских сетях, как правило, применяются подстанции с трансформаторами мощностью до 630 кВА. Трансформаторы масляные могут устанавливаться как в отдельных камерах, так и по два в одной камере, но при мощности не более 1000 кВА.
Трансформаторы подключаются к сети высокого напряжения через разъединители. Защита трансформаторов выполняется плавкими предохранителями типа ПК·
Однополюсные разъединители устанавливаются на общем каркасе и управляются изолирующей штангой. Такое устройство, называемое сборкой высокого напряжения, устанавливается в общем помещении с силовым трансформатором и отделяется от него только несгораемой перегородкой.
План и разрез однотрансформаторной подстанции городского типа со сборками высокого п низкого напряжений показаны на рис. 10.8. На сборке низкого напряжения устанавливаются предохранители для защиты трансформатора и отходящих линий Рубильник для отключения трансформатора от сети устанавливается на конструкции рядом со сборкой низкого напряжения.
Естественная вентиляция помещения подстанции осуществляется через проемы с жалюзийными решетками в наружных стенах. Холодный воздух поступает снизу, что обеспечивает равномерное охлаждение всей поверхности трансформатора со всех сторон.
Соединение выводов трансформатора со сборкой низкого напряжения выполняется шинами и реже проводом в трубах.
Рис. 10.8. Трансформаторная подстанция со сборками высокого и низкого напряжений:
1 — силовой трансформатор; 2 — сборка высокого напряжения; 3 — сборка низкого напряжения; 4 — проходной изолятор; 5 —опорный изолятор
Рис. 10.9. Трансформаторная подстанция с РУ высокого напряжения и щитом низкого напряжения
На сборке низкого напряжения устанавливаются предохранители с открытыми плавкими вставками. Однако целесообразнее применять шкафы с закрытыми предохранителями с кварцевым заполнением.
Подстанция имеет только один вход и весьма простую строительную конструкцию.
На рис. 10.9 приведены план и разрез современной типовой городской подстанции, разработанной Гипрокоммунэнерго, с одним трансформатором до 400 кВА, имеющей отдельные помещения для щита низкого напряжения и РУ высокого напряжения. Такая подстанция более удобна и безопасна в эксплуатации, хотя обходится несколько дороже.
В крупных городах при большой плотности застройки применяются двухтрансформаторные подстанции. На рис. 10.10 показана такая типовая подстанция, разработанная институтом Моспроект и применяемая в Москве. Подстанция имеет два раздельных помещения и оборудована АВР на стороне низкого напряжения. Данная подстанция оборудована сборками высокого и низкого напряжений. Подстанция сравнительно дешева и проста в эксплуатации, однако обслуживать сс должен квалифицированный персонал.
Применение однополюсных разъединителей высокого напряжения создает опасность для персонала, который при оперативных переключениях вынужден работать с изолирующей штангой в непосредственной близости от разъединителей. При ошибочном отключении разъединителя под нагрузкой возникает электрическая дуга, которая может привести к аварии и несчастному случаю.
В связи с изложенным рекомендуется новые подстанции сооружать с трехполюсными разъединителями. Сборки высокого напряжения неудобны и при всякого рода измерениях и ремонтах, так как при этом приходится отключать всю сборку, прекращая на некоторое время электроснабжение потребителей, соединенных с данной подстанцией. Городская трансформаторная подстанция на два трансформатора камерного типа представлена на рис. 10.11. Подстанция имеет отдельные камеры для силовых трансформаторов, распределительного устройства высокого напряжения и щита низкого напряжения.
Распределительное устройство высокого напряжения (6—10 кВ) размещается в ячейках открытого типа, в которых устанавливаются трехполюсные разъединители или выключатели нагрузки. Ячейки могут быть выполнены с железобетонными перегородками, однако они все больше вытесняются комплектными ячейками типа КСО с установленной в них аппаратурой высокого напряжения. Таким образом, РУ высокого напряжения монтируется из стандартных ячеек заводского изготовления, что обеспечивает высокую производительность монтажа. Щит низкого напряжения также набирается из панелей заводского изготовления.
Рис. 10.10. Двухтрансформаторная подстанция со сборками высокого и низкого напряжений: а — план; б — разрез
Рис. 10.11. Городская двухтрансформаторная подстанция
Описанная подстанция может быть использована как городская (общесетевая), а также для питания небольших промышленных предприятий. В последнем случае щит низкого напряжения, силовые трансформаторы и часть РУ 6—10 кВ находятся в ведении абонента, а ячейки выводов высокого напряжения и транзитные линии — в ведении энергосистемы. Такая подстанция весьма проста в эксплуатации и благодаря удобной планировке и целесообразному размещению оборудования имеет универсальный характер.
Для энергоснабжения жилых зданий, школ, лечебных и спальных корпусов больниц, санаториев, домов отдыха, гостиниц подстанции сооружаются только отдельно стоящие.
На промышленных предприятиях, наоборот, наибольшее применение имеют цеховые подстанции — пристроенные и встроенные.
В последнее время получили распространение пристроенные цеховые подстанции с вынесенными наружу силовыми трансформаторами.
При размещении силовых трансформаторов в отдельных камерах с дверями, выходящими наружу, и весе масла в них более 600 кг для подстанций, размещаемых на первом этаже, в дверном проеме делается пандус или порог из несгораемого материала, рассчитанный на удержание 20% масла трансформатора. При объеме масла до 600 кг маслосборных устройств не требуется.
ПУЭ разрешают установку масляных силовых трансформаторов на втором этаже и на 1 м ниже уровня пола первого этажа в незатопляемых зонах с применением специальных устройств для удаления масла и обеспечения транспортирования трансформаторов наружу.
Если требуется устанавливать трансформаторы выше второго этажа или ниже указанного уровня, то они должны быть сухими или с негорючим наполнением.
Если камеры трансформаторов располагаются над подвалом или на втором этаже, то при количестве масла от 60 до 600 кг также устраиваются пороги или пандусы, но рассчитанные на удержание полного объема масла. При количестве масла более 600 кг требуется устройство бетонированных маслоприемников, рассчитанных на полный объем масла. Маслоприемники перекрываются решеткой с насыпанным на ней слоем гравия толщиной 25 см.
Расстояние (в свету) от наиболее выступающих частей трансформатора, расположенных на высоте менее 1,9 м от пола, должно быть не менее:
а) до задних и боковых стен 300 мм для трансформаторов мощностью до 400 кВА и 600 мм для трансформаторов большей мощности;
б) до полотна входной двери соответственно 600 и 800 мм (при мощности более 1000 кВА — 1000 мм).
Камеры трансформаторов оборудуются естественной вентиляцией. Входные отверстия с жалюзи устраиваются в проемах в цоколе здания или под дверями, выходные — над дверями или в шахтах, устраиваемых над камерами трансформаторов.
Система вентиляции рассчитывается на разность температур входящего и выходящего воздуха не более чем на 15° С.
Внутрицеховые подстанции должны удовлетворять некоторым дополнительным требованиям:
- Помещения, в которых располагаются подстанции, должны быть I и II степеней огнестойкости. Размещение внутрицеховых подстанций должно быть не ниже уровня пола в цехе и иметь уклон в сторону маслоприемников.
- Внутрицеховые подстанции можно размещать на первом и втором этажах в основных и вспомогательных помещениях производств, отнесенных Противопожарными нормами (Н102-54) к категориям Г и Д и с особого разрешения Госпожнадзора — к категории В.
- На внутрицеховых ТП допускается устанавливать не более трех масляных трансформаторов с суммарной мощностью не более 2000 кВА.
Мощность внутрицеховых подстанций, устанавливаемых на втором этаже, не должна превышать 630 (750) кВА.
- Под каждым масляным трансформатором п аппаратом с количеством масла 60 кг и больше должен быть устроен маслоприемник, удовлетворяющий требованиям, указанным для трансформаторов с объемом масла более 600 кг.
- Необходимо принимать специальные меры для защиты ТП от повреждений при расположении в непосредственной близости от путей кранов и внутрицехового транспорта.
Мощность пристроенных ТП не ограничивается.
В последние годы все большее распространение получают комплектные трансформаторные подстанции (КТП) для электроснабжения промышленных и коммунальных предприятий, общественных и административных зданий, а также строительных площадок.
КТП изготовляются как для внутренней (КТПВ), так и для наружной (КТПН) установки. КТПВ выпускаются с трансформаторами мощностью не более 1000 кВА. В КТПН устанавливаются трансформаторы мощностью до 10 000 кВА.
КТП выполняют с одним или двумя трансформаторами. Схемы этих подстанций весьма просты и не отличаются от схем обычных подстанций. В КТПВ применяют трансформаторы либо сухие, либо масляные с баками повышенной прочности.
КТП имеют размеры меньше, чем обычные подстанции, так как в них не устраивают проходы и коридоры для обслуживания. Это предопределяет их дешевизну и возможность приближения к центру нагрузки, что позволяет максимально сократить протяженность распределительной сети низкого напряжения.
На рис. 10.12 дан общий вид КТП с одним трансформатором мощностью до 750 кВА типа КТП-750/10-МУ.
В настоящее время для городской застройки разработаны и внедряются сетевые подстанции, строительные конструкции которых выполнены из объемных железобетонных элементов. Такие подстанции изготовляются целиком на заводе и вместе со смонтированным оборудованием (за исключением трансформаторов) доставляются на место строительства и устанавливаются на заранее подготовленную площадку.
Рис. 10.12. Общий вид КТП-750/ 10-МУ
Подстанции из объемных элементов более долговечны, чем КТП, поэтому и получают широкое распространение.
