Трансформаторная подстанция: назначение, классификация, технические параметры, структура условного обозначения

Трансформаторная подстанция (ТП) — это электрическая подстанция, предназначенная для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения с помощью трансформаторов (определение согласно ГОСТ 24291-90). В народе данный правильный термин часто некорректно подменяют жаргоном “трансформаторная будка”.

Отдельно выделяют комплектные трансформаторные подстанции, которые соответствуют ГОСТ 14695-97 или ГОСТ 14695-80 и о которых дальше и пойдет речь в статье. Другими словами, в статье вы найдете информацию именно о комплектных трансформаторных подстанциях негерметизированных в металлических оболочках общего назначения на напряжение до 10 кВ, которые предназначены для приема, преобразования и распределения электроэнергии трехфазного переменного тока частоты 50 и 60 Гц, изготавливаемые для различных отраслей народного хозяйства и для экспорта.

Комплектная трансформаторная подстанция (КТП) — электрическая подстанция, состоящая из шкафов или блоков со встроенным в них трансформатором и другим оборудованием распределительного устройства, поставляемая в собранном или подготовленном для сборки виде (определение согласно ГОСТ 24291-90).

Трансформаторная подстанция
Рис. 1. Пример трансформаторной подстанции

Назначение

Если говорить простым и весьма упрощенным языком, то трансформаторные подстанции служат для приёма, преобразования и распределения электрической энергии. Любая электрическая подстанция имеет силовой трансформатор, служащий для преобразования напряжения, распределительные устройства и устройства автоматического управления и защиты.

Принимая высоковольтное напряжение сети 6-10 кВ, понижающая ТП преобразует его и передает потребителям – то есть нам. Приём и преобразование напряжения обеспечивает силовой трансформатор, с выхода которого к потребителю уходит трёхфазное переменное напряжение 0,4 кВ. Для питания домашнего однофазного электрооборудования используется один из трёх фазных проводников L1; L2; L3, а также нейтральный проводник N.

КТП часто используют как источники питания в системах распределения электроэнергии (см. рисунок 2 ниже). На рисунке 2 показана система распределения энергии, соответствующая типу заземления системы TN-C-S. В качестве источника питания (ПС) используется трансформаторная подстанция.

Система распределения электроэнергии (TN-C-S)
Рис. 2. Система распределения электроэнергии (TN-C-S) (1 – заземляющее устройство источника питания;
2- заземляющее устройство электроустановки здания;)

Классификация

Классификация исполнений КТП должна соответствовать указанной в таблице 1 и предусматриваться в технических условиях на конкретные типы КТП.

Признак классификации КТПИсполнение
По виду силового трансформатораС масляным трансформатором; с герметичным масляным трансформатором;
с трансформатором, заполненным негорючим жидким диэлектриком; с сухим трансформатором.
По способу выполнения нейтрали обмотки трансформатора на стороне низшего напряжения (НН)С глухозаземленной нейтралью;
с изолированной нейтралью.
По взаимному расположению частей КТПОднорядное, двухрядное.
По числу применяемых силовых трансформаторовС одним трансформатором;
с двумя и более трансформаторами.
По выполнению вводов в УВН1Кабельный, шинный, воздушный
По выполнению выводов из РУНН2Шинный, воздушный, кабельный (верхнее или нижнее расположение)
По виду климатического исполненияУ1; ХЛ1; УХЛ1; Т1; У3; Т3 по ГОСТ 15150, ГОСТ 15543.1 и в сочетании категорий размещения для исполнений У и Т (смешанная установка):
1 – для УВН, шинопровода и силового трансформатора;
3 – для РУНН.
По степени защиты оболочкиПо ГОСТ 14254
По способу установки автоматических выключателейС выдвижными выключателями;
со стационарными выключателями.
По наличию коридора (тамбура) обслуживания в УБН и РУНН категории размещения 1Без коридора (тамбура) обслуживания;
с коридором (тамбуром) обслуживания.

Примечания к таблице 1 (согласно [2]):

  • 1) Устройство со стороны высшего напряжения (УВН): Негерметизированное устройство в металлической оболочке (или без оболочки для некоторых типов мачтовых КТП) со встроенными в него аппаратами для коммутации, управления и защиты (или без них – глухой ввод), служащее для приема электроэнергии и передачи ее по цепям, обусловленным схемой коммутации на стороне высшего напряжения трансформатора.
  • 2) Распределительное устройство со стороны низшего напряжения (РУНН): Устройство в металлической оболочке, служащее для распределения электроэнергии и состоящее из одного или нескольких шкафов со встроенными в них аппаратами для коммутации, управления, измерения и защиты.

Основные технические параметры

Основные параметры КТП должны соответствовать указанным в таблице 2.

Наименование параметраЗначение
Мощность силового трансформатора, кВ·А25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500
Номинальное напряжение на стороне высшего напряжения (ВН), кВ6; 10
Наибольшее рабочее напряжение на стороне ВН, кВ7,2; 12
Номинальное линейное напряжение на стороне НН, кВ0,23; 0,4; 0,69
Номинальный ток сборных шин на стороне ВН, А6; 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250
Номинальный ток сборных шин на стороне НН, А63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000
Ток термической стойкости в течение 3 с на стороне ВН, кА4; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40
Ток электродинамической стойкости на стороне ВН, кА10; 16; 21; 26; 32; 41; 51; 64; 81; 102
Уровень изоляции по ГОСТ 1516.1Нормальная изоляция;
облегченная изоляция.
Частота, Гц50; 60

Примечания к таблице 2 (согласно [2]):

  • 1) По заказу потребителя допускается исполнение КТП со временем протекания тока термической стойкости со стороны ВН 1 с.
  • 2) При частоте 60 Гц параметры КТП уточняются в технических условиях на конкретные типы КТП.
  • 3) По заказу потребителя допускаются исполнения КТП с другими значениями номинального напряжения на стороне НН, значения этого напряжения и параметры КТП должны уточняться в технических условиях на конкретные типы КТП.
  • 4) Значения токов термической и электродинамической стойкости на стороне НН должны указываться в технических условиях на конкретные типы КТП.

Номинальные токи вводов ВН и НН, а также сборных шин НН КТП, должны быть не менее номинальных токов силового трансформатора.

Сечение нейтральной шины в РУНН должно соответствовать 50 % номинального тока силового трансформатора. По заказу потребителя допускается применять нейтральные шины, соответствующие 70 % номинального тока.

В шкафах РУНН групповые ответвления от сборных шин к нескольким коммутационным аппаратам главной цепи должны выдерживать длительную нагрузку, равную сумме номинальных токов подключенных аппаратов, но не более номинального тока трансформатора. В технически обоснованных случаях допускается указанную нагрузку уменьшать до 70 % номинального тока.

Стойкость к токам короткого замыкания сборных шин РУНН и ответвлений от них в пределах КТП должна соответствовать стойкости к току короткого замыкания вводов со стороны НН трансформатора. Продолжительность тока термической стойкости – 1 с.

При установке на вводе НН КТП автоматического выключателя сборные шины и ответвления от них должны соответствовать термической и динамической стойкости выключателя, но не более стойкости к току короткого замыкания вводов со стороны НН силового трансформатора. Продолжительность действия тока термической стойкости должна быть равна времени верхнего значения срабатывания в зоне токов короткого замыкания выключателя.

Структура условного обозначения КТП

Структура условного обозначения КТП
Рис. 3. Структура условного обозначения КТП

Пример условного обозначения типа КТП мощностью 400 кВ·А, класса напряжения 10 кВ, на номинальное напряжение на стороне НН 0,4 кВ, климатического исполнения ХЛ, категории размещения 1:

КТП-400/10/0,4 – ХЛ1

То же, двух трансформаторной КТП мощностью 1600 кВ·А, класса напряжения 6 кВ, на номинальное напряжение на стороне НН 0,69 кВ, климатического исполнения У, категории размещения 3:

2КТП-1600/6/0,69 – У3

То же, КТП мощностью 1000 кВ·А, класса напряжения 10 кВ, на номинальное напряжение на стороне НН 0,4 кВ, климатического исполнения У, категории размещения для вводного устройства со стороны высшего напряжения, шинопровода и трансформатора – 1, а распределительного устройства со стороны низшего напряжения – 3:

КТП-1000/10/0,4 – У1 (РУНН – У3)

В технических условиях на конкретные типы КТП допускается применять дополнительные буквенные обозначения после обозначения КТП, поясняющие тип или назначение КТП.

Список использованной литературы

  1. ГОСТ 24291-90
  2. ГОСТ 14695-97