Типы трансформаторных подстанций
Трансформаторные подстанции предназначены для преобразования и распределения электрической энергии. По конструктивному исполнению они разделяются на мачтовые (столбовые), комплектные (КТП) и закрытые. На открытых мачтовых подстанциях оборудование устанавливают на опорах воздушных линий или на специальных высоких конструкциях. Комплектные трансформаторные подстанции состоят из трансформаторов и металлических шкафов-блоков, в которых находятся в полностью собранном виде элементы присоединения к сети высокого напряжения 35 и 6 кВ и элементы распределительного устройства напряжения 380 и 220 В. В закрытых трансформаторных подстанциях все оборудование устанавливают в здании.
Мачтовые трансформаторные подстанции имеют А-, П- или АП- образные конструкции, изготавливаемые из деревянных или железобетонных стоек. На базе А-образной конструкции (иногда на одностоечной опоре) выполняют однофазные трансформаторные подстанции мощностью 5... 10 кВ-А (рис. 40). При этом А-образная конструкция одновременно может быть и концевой опорой воздушной линии высокого напряжения. На траверсе опоры монтируют разъединитель, разрядник, ниже — предохранители и силовой трансформатор. На уровне, удобном для обслуживания, расположен распределительный щит 0,23 кВ. Подстанции не имеют площадки для обслуживания силового трансформатора и высоковольтного оборудования.
Рис. 40. Общий вид подстанции на А-образной деревянной опоре:
1 — разъединитель на 6...10 кВ с приводом; 2 — разрядник на 6...10 кВ; 3 — предохранители на 6...10 кВ; 4 — силовой трансформатор; 5 — распределительный шкаф на 380/220- В; 6 — воздушная линия на 0,38 кВ.
Подстанции П-образной конструкции используют с трехфазными трансформаторами мощностью до 100 кВ-A включительно (рис. 41). Разъединитель устанавливают на концевой опоре линии высокого напряжения. На П-образной конструкции устанавливают разрядники, высоковольтные предохранители, силовой трансформатор, ниже, на уровне обслуживания,— распределительный щит 0,4 кВ. Для обслуживания высоковольтного оборудования и силового трансформатора сооружают специальную площадку. Для подъема на площадку предусмотрена лестница, закрываемая на замок в сложенном положении.
Конструкции АП-образной формы применяют для подстанций с трансформаторами мощностью 160 и 250 кВ-А (рис. 42). Аналогично на опоре размещают все оборудование и она же является концевой опорой высоковольтной линии.
Рис. 41. Общий вид подстанции на П-образной опоре;
1 —распределительное устройство на 0,38 кВ; 2 — трубы для проводов 0,38 кВ; 3 — силовой трансформатор; 4 — разрядник иа 6...10 кВ; 5 — воздушная линия на 6...10 кВ; « — предохранитель на 6...10 кВ.
Наиболее широкое, преобладающее применение нашли комплектные трансформаторные подстанции (КТП). Тупиковая КТП с воздушным вводом и трансформатором мощностью до 250 кВ-А приведена на рисунке 43. Разъединитель расположен на концевой опоре воздушной линии. Разрядники крепят снаружи задней стенки шкафа высоковольтных предохранителей, а ниже — силовой трансформатор. Рядом, на одном уровне с силовым трансформатором, устанавливают распределительный шкаф низкого напряжения. КТП устанавливают на двух (или четырех) железобетонных стойках. В качестве стоек используют типовые приставки ПТ опор воздушных линий длиной 3,25 м и 4,25 м или унифицированные стойки УСО-ЗА. Высота установки КТП над уровнем земли должна быть не менее 1,8 м, а расстояние от земли до высоковольтного ввода — не менее 4,5 м.
Рис. 42. Общий вид подстанции на АП-образной опоре:
1 — силовой трансформатор; 2 — разрядник на 6...10 кВ; 3 — разъединитель с приводом; 4 и 6 — трубы для проводов 380/220 В; 5 — предохранитель на в...10 кВ; 1 — распределительные шкафчики 380/220 В.
Ограждать КТП не обязательно. При расположении их в местах возможного скопления людей (школы и т. п.) их нужно ограждать.
Для удобства обслуживания на высоте 0,5...0,75 м от поверхности земли предусмотрена площадка, шарнирно соединенная со стойками, которую после окончания работ поднимают в вертикальное положение и запирают на замок.
Промышленность выпускает КТП проходного типа (КТПП) мощностью до 2X630 кВ-А с кабельными и воздушными вводами. КТПП представляет единый блок и состоит из низковольтного, высоковольтного и силового отсеков. В отсеке высоковольтного оборудования размещены выключатель нагрузки, разъединитель и вентильные разрядники.
Рис. 43. Общий вид (а) и установка (б) комплектной подстанции КТП-160:
1 — распределительное устройство на 380/220 В; 2 — вводное устройство напряжением 6...10 кВ; 3 — разрядник; 4 — силовой трансформатор; 5— разъединитель с приводом.
Рис. 44. Трансформаторная подстанция закрытого типа с воздушным вводом 20 кВ и двумя трансформаторами до 400 кВ-А каждый:
I — силовой трансформатор; 2 — разрядник; 3 — выводы линий 0.38 кВ; 4 — вводы 20 кВ;
5 — заземляющие ножи; 6 — разъединитель; 7 — предохранители; 8 — распределительное устройство на 0,38 кВ.
В зависимости от типа грунта и местных условий КТП устанавливают на фундаменты из железобетонных стоек УСО-5А, закрепленных в сверленых котлованах. КТП можно ставить на стойки типа УСО-4А или приставки ПТО-1,7-3,25, положенные горизонтально на песчаное основание. Этот вариант рекомендуется при скальных грунтах, при песчаных грунтах с крупной галькой и валунами, когда бурение котлованов затруднительно. Раму-основание КТПП приваривают к железобетонным элементам фундаментов.
Закрытые трансформаторные подстанции применяют у ответственных сельскохозяйственных потребителей I и II категории с двухсторонним питанием (птицефабрики, животноводческие комплексы и т. п.). Обычно это двухтрансформаторные подстанции с автоматическим включением резерва. Их размещают в кирпичном двухэтажном неотапливаемом здании (рис. 44). На первом этаже монтируют силовые трансформаторы и щит низкого напряжения, на втором — распределительное устройство высокого напряжения. Фундаменты под здание собирают из блоков серии ИИ-03-02 или выполняют ленточными бутобетонными. Покрытие и перекрытие выполняют из сборных железобетонных панелей.
В целях создания безопасных условий труда на подстанциях заземляют нейтраль обмоток низшего напряжения силового трансформатора. В соответствии с ПТБ заземляют также все металлические корпуса, кожухи оборудования и аппаратуры (разъединитель, выключатель, щиты низкого напряжения и т. д.), которые вследствие нарушения изоляции могут оказаться под напряжением. Сопротивление заземляющего устройства (Ом) при протекании по нему расчетного тока замыкания на землю /э в любое время года должно быть не более
, а сопротивление заземляющего устройства на подстанциях с учетом использования естественных и повторных заземлений нулевого провода на ВЛ до 1000 В должно быть не более 4 Ом для электроустановок 380/220 В и 8 Ом для электроустановок напряжением 220/127 В.
В качестве заземляющего устройства в первую очередь используют естественные заземлители (проложенные в земле металлические трубопроводы, металлические конструкции, оболочки кабелей и т. п.).
Контур заземления» (заземляющее устройство) обычно выполняют из нескольких заземлителей (количество зависит от удельного сопротивления грунта в месте сооружения подстанции и требуемого сопротивления заземляющего устройства), представляющих собой стальные стержни диаметром 10...12 мм, длиной до 5 м, вертикально погруженных в грунт и соединенных между собой круглой сталью диаметром 10 мм при помощи сварки. Вместо круглой стали можно. изготовить вертикальные заземлители из угловой стали 40X40X4 мм длиной 2,5 м, а горизонтальные соединители из полосовой стали сечением 25X4 мм.
Рис. 45. Заземляющее устройство подстанции напряжением 10/0,4 кВ мощностью 250 кВ-А:
1 — горизонтальный заземлитель; 2 — подстанция; 3 — электрод заземления; 4 — концевая опора 10 кВ.
Вертикальные заземлители погружают так, чтобы верхний конец был на 70 см ниже уровня земли. Горизонтальные заземлители прокладывают на уровне верхних концов вертикальных заземлителей. Все подземные соединения и присоединение заземляющих проводников к заземляемым конструкциям выполняют сваркой, а к корпусам аппаратов — сваркой или болтами. Каждый заземляемый элемент подстанции присоединяют к заземляющему контуру при помощи отдельного ответвления. Последовательно включать в заземляющий проводник несколько заземляемых частей установки запрещается. Пример заземляющего устройства для удельного сопротивления грунта q = 1 • 102 Ом-м и R <4 Ом приведен на рисунке 45.
