Конструкция трансформаторных подстанций. Трансформаторные подстанции - какими бывают

В городских распределительных электрических сетях применяют в основном закрытые отдельно стоящие трансформаторные подстанции (ТО) с оборудованием для внутренней установки, расположенные на расстоянии не менее 7...10 м до жилых, промышленных и общественных зданий.
В свое время была разработана единая серия отдельно стоящих ТП на напряжение 6...10 /038 кВ:
Для промышленных потребителей:

ТП с одним кабельным вводом на напряжение 10 кВ на один трансформатор мощностью до 400 кВ А и до 630 кВ А;

ТП с одним воздушным вводом на напряжение 10 кВ на один трансформатор мощностью до 400 кВ А;

ТП с двумя кабельными вводами на два трансформатора мощностью до 400 кВ А и до 630 кВ А

Для городской электрической сети и промышленных потребителей:

1. ТП с тремя кабельными вводами на напряжение 10 кВ на один трансформатор мощностью до 400 кВ А и до 630 кВ А;
2. ТП С тремя кабельными вводами на напряжение 10 кВ на два трансформатора мощностью 2 х 400 кВ - А и 2 х 630 кВ - А
3. ТП с тремя кабельными вводами на напряжение 10 кВ на два трансформатора мощностью 2 х 400 кВ А и 2 х 630 кВ А со статическими конденсаторами;
4. ТП с четырьмя воздушными вводами на напряжение 10 кВ на один трансформатор мощностью до 400 кВ А

Количества отходящих линий напряжением 038 кВ от одного трансформатора мощностью 630 кВ А - не более 8.
В распределительном устройстве на напряжение 10 кВ применяется одинарная система сборных шин и только в случае четырех воздушных вводов может быть использована одинарная система сборных шин, секционированная с помощью двух разъединителей. Подключение вводов и отходящих линий напряжением 10 кВ осуществляется через выключатели нагрузки, а также масляные или вакуумные выключатели, рассчитанные на проходную мощность 7 и 3,5 MB А (выключатели нагрузки). Камеры, где размещаются данные аппараты, устойчивы при ударном токе короткого замыкания до 30 кА
Схема ТП на стороне высшего напряжения при трех вводах и более имеет следующие разновидности:

1. без автоматики и измерительного трансформатора напряжения (рис. 1, а);
2. с вводом, одной отходящей линией и трансформатором напряжения (рис. 1, б);
3. с автоматическим вводом резерва (рис. 1, в).

Силовой трансформатор присоединяется к шинам распределительного устройства на напряжение 10 кВ через предохранители и выключатели нагрузки, или через разъединители и предохранители, или через силовые выключатели, а к шинам на напряжение 0,38 кВ - через рубильник и предохранители или через автоматический выключатель мощности (автомат).
Присоединение линий напряжением 0,38 кВ к шинам осуществляется через рубильники и предохранители.
Силовой трансформатор соединяется со щитом на напряжение 0,38 кВ и распределительным устройством на 10 кВ или голыми плоскими шинами либо кабелем.

Рис. 1. Схемы трансформаторной подстанции с тремя кабельными вводами н одним масляным трансформатором ТМ мощностью до 630 кВ - А:

Заземляющее устройство выполняется общим для напряжений 10 и 0,38 кВ. Оно устраивается вокруг здания ТП на расстоянии не менее 2 м от фундамента. Электроды заземления выполняются из круглой стали диаметром 12 мм длиной до 5 м или из уголковой стали сечением 50 х 50 х 5 мм длиной 2Д..3.0 м.
Строительная часть ТГ1 и распределительных пунктов (РП) выполняется с использованием кирпичной кладки (толщиной в один кирпич) из силикатного кирпича или из сборных железобетонных элементов. Фундамент ТП и РП сооружают ленточным либо из сборных бетонных блоков исходя из допустимой нагрузки на грунт, равной 100...250 кПа или (10...25) 103 даН/м2 (1,0...2,5 даН/м2). Глубина заложения фундамента - 1,4... 1,5 м в зависимости от характера груша (песок, суглинок, глина) и глубины его промерзания. Под подошву фундамента укладывается слой крупнозернистого песка толщиной 0,1 м.
Для ввода кабелей в помещение подстанции в фундаменте предусматриваются отверстия или закладываются асбоцементные либо газовые трубы диаметром не менее 100 мм. Длина закладываемых труб принимается такой, чтобы они одним концом входили в стенку приямка, кабельного канала или подвала, а другим выходили за пределы бетонной или асфальтированной отметки, устраиваемой вокруг зданий ТП и РП.
При выборе отметки пола подстанции учитывается уровень грунтовых вод. Пол должен быть выше отметки планировки территории не менее чем на 300 мм. Он выполняется набивным или из отдельных железобетонных плит. В первом случае пол представляет собой утрамбованный грунт из щебня и песка, пропитанный жирным бетоном до образования монолитной плиты толщиной около 120 мм, что исключает повреждение пола при транспортировке силовых трансформаторов. Пол из отдельных железобетонных плит образует нижнее перекрытие подстанции и подвал высотой около 1 м, в шпором располагаются кабели с необходимым запасом для последующего использования при замене концевых муфт в случае их повреждения.
Требуемые радиусы изгиба кабелей легко соблюдаются. Наличие подвала позволяет использовать его для вентиляции подстанции. Холодный воздух подается под перекрытие через нижние жалюзи к обтекает весь кожух трансформатора, охлаждая последний наиболее эффективно.
При набивном поле необходимо сооружать кабельный канал, который может быть расположен в центре или по сторонам ТП либо PП. Заводка кабелей к высоковольтным аппаратам требует соблюдения установленных радиусов изгиба, для чего центральный канал в РП должен иметь пологие разветвления в каждую из камер распределительного устройства, под которыми сооружаются специальные приямки. Канал необходимо перекрывать съемными металлическими или железобетонными плитами в уровень с чистым полом помещения. Масса отдельной плиты не может превышать 40...50 кг. В плитах предусматриваются утопленные ручки или другие устройства для их подъема. Канал и приямки обрамляют уголками.
На случай повреждения концевой муфты и ремонта кабеля перед зданием ТП или РП в земле предусматривается запас кабеля, так как в самом канале обеспечить такой запас невозможно. В противном случае при повреждении концевой разделки кабеля необходимо будет произвести монтаж соединительной муфты у здания РП с заменой отрезка кабеля. Кроме того, при любом ремонте придется производить земляные работы для вскрытия кабеля.
Высокие требования предъявляются к выполнению набивного пола. Возможные неравномерные осадки грунта при изменении атмосферных условий приводят к трещинам и последующему разрушению пола, вызывая смещение оборудования. Набивной пол требует периодического наблюдения при эксплуатации. Достаточно часто возникает необходимость его ремонта.
На подстанциях с набивным полом охлаждение трансформаторов производится через вентиляционные отверстия в дверях камер трансформаторов. Такой способ вентиляции менее эффективен, кроме того, ослабляется прочность входных дверей.
Верхнее перекрытие ТП или РП выполняется из укладываемых на стены железобетонных плит с цементной стяжкой. Поверх плит накладывается водоизоляционный ковер из трех-четырех слоев рубероида, поверх верхнего слоя которого наносится тугоплавкий битум с утопленным в него крупнозернистым песком и гравием.
Размеры дверных проемов обусловлены размерами оборудования, которое будут проносить через этот проем: для камеры трансформатора - габаритами трансформатора (как привило, двухстворчатая дверь); для камер распределительных устройств - габаритами комплектных камер и панелей распределительных щитов (как правило, одностворчатая дверь).
Вокруг подстанции предусматривается отмостка шириной 1 м. С этой целью поверх уплотненного фунта накладывается щебеночное основание, которое покрывается асфальтом.
Распределительные устройства на различные напряжения, а также силовые трансформаторы размещают, как привило, в отдельных помещениях.
Распределительным устройством (РУ) называется электроустановка, которая служит для приема и распределения электроэнергии, содержит коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины и вспомогательные устройства и состоит из камер, в которых устанавливаются коммутационные аппараты и шины.
Вакуумные и малообъемные масляные выключатели, выключатели нагрузки, трансформаторы напряжения и другое оборудование на напряжение 6...10 кВ устанавливается в огражденных камерах, которые отделяются друг от друга, как правило, металлическими перегородками. Такой же перегородкой выключатель отделяется от привода. Остальные проемы защищаются полностью или частично сетчатыми ограждениями высотой не менее 1,7 м.
При выполнении распределительных устройств на напряжение 10 кВ должны быть выдержаны соответствующие расстояния между голыми токоведущими частями разных фаз, от голых токоведущих частей до заземленных конструкций и ограждений, а также между не огражденными токоведущими частями: от токоведущих частей до заземленных конструкций и частей здания - 120 мм; между проводниками разных фаз - 130; от токоведущих частей до сплошных ограждений - 150; от токоведущих частей до сетчатых ограждений - 220; между неогражденными токоведущими частями разных цепей - 2000; от не- огражденных токоведущих частей до пола - 2500 мм.
Ширина коридора управления РУ на напряжение 6... 10 кВ, где находятся приводы выключателей и разъединителей, при одностороннем расположении оборудования должна составлять не менее 1,5 м, при двустороннем - не менее 2,0 м. При длине распределительного устройства до 7 м допускается иметь один выход, при большей длине необходимо предусматривать два выхода по его концам- Выходы выполняются, как правило, наружу. Двери подстанций должны открываться также наружу и иметь замки, открываемые без ключа с внутренней стороны помещения.
Во избежание случайных прикосновений к голым токоведущим частям последние ограждают сетками высотой не менее 1,7 м или помещают в отдельные камеры.
Во всех цепях РУ предусматриваются разъединяющие устройства с видимым разрывом. Они обеспечивают возможность отсоединения всех аппаратов (выключателей, трансформаторов, трансформаторов напряжения и т.д.) каждой цепи от сборных шин и других источников напряжения.
Для обеспечения безопасной работы обслуживающего персонала в РУ и в других местах подстанции, где требуется закорачивание и заземление цепи, разъединители на напряжение 10 кВ должны снабжаться стационарными заземляющими ножами, которые окрашиваются в черный цвет. Рукоятки приводов заземляющих ножей окрашиваются в красный цвет. Шины РУ и токопроводы выполняются алюминиевыми голыми проводами или шинами профильного сечения. Соединения проводников ошиновки выполняются неразъемными путем сварки, опрессовки и т.п. Токоведущие и металлические части окрашиваются и защищаются от коррозии.
Шины окрашиваются в следующие цвета: фаза А - желтый, фаза В - зеленый, фаза С - красный. Нулевые шины при заземленной нейтрали окрашиваются в черный цвет.
Если температура окружающего воздуха в неотапливаемых закрытых РУ может быть ниже -25 °С, то следует предусматривать обогрев помещения.
Трансформаторные подстанции городских распределительных сетей, как правило, выполняются с камерами, в которых устанавливаются силовые трансформаторы. Эти камеры должны иметь выход непосредственно наружу. Расстояния (в свету) от наиболее выступающих частей трансформатора, расположенных на высоте менее 1,9 м от пола, должны быть не менее:

1. до задней и боковых стен - 0,3 и 0,6 м для трансформаторов мощностью соответственно до 400 к В.А и выше;
2. со стороны входа до полотна двери или выступающих частей стены - 0,6 и 0,8 м - для трансформаторов мощностью соответственно до 400 кВ.А и выше.

В камерах трансформаторов с объемом масла до 600 кг и с дверями, выходящими наружу, маслосборные устройства не выполняются. При массе масла более 600 кг устраивается пандус или порог из несгораемого материала в дверном проеме камер либо в проеме вентиляционного канала, рассчитанный на удержание 20% масла трансформатора. Принимаются соответствующие меры против растекания масла через кабельные каналы.
Вентиляция помещений трансформаторов должна быть выполнена таким образом, чтобы разность температур воздуха, выходящего из помещения и входящего в него, не
превосходила 15 °С при нагрузке, соответствую щей номинальной мощности трансформатора.
Подстанции оборудуются электрическим освещением, осветительная арматура устанавливается с учетом обеспечения ее безопасного обслуживания.
Для заземления электроустановок различных напряжений (в данном случае 6...10 и 0,38 кВ) на подстанции применяется одно общее заземляющее устройство.
Городские кабельные сети напряжением 6... 10 кВ работают с изолированной нейтралью. При отсутствии компенсации емкостных токов в таких сетях сопротивление общего заземляющего устройства при прохождении расчетного тока замыкания на землю в любое время года должно быть

где R3 - наибольшее сопротивление заземления, Ом; Iз - расчетный ток замыкания на землю, А.
В сетях с компенсацией емкостных токов в качестве расчетного принимается остаточный ток замыкания на землю, который может иметь место в данной сети при отключении наиболее мощного из компенсирующих аппаратов, но не менее 30 А.
Открыто проложенные заземляющие проводники, а также все конструкции, провода и полосы сети заземления окрашиваются в черный цвет. Соединения заземлителей с заземляющими проводниками выполняются сваркой.
Заземлению подлежат все части электроустановки, которые могут оказаться под напряжением: корпуса трансформаторов, каркасы распределительных щитов управления, приводы электрических аппаратов, корпуса светильников, металлические конструкции распределительных устройств, металлические оболочки силовых и контрольных кабелей, вторичные обмотки измерительных трансформаторов (тока и напряжения) и т.д.
Распределительные устройства на напряжение 6...10 кВ выполняются из так называемых комплектных камер, которые изготавливаются на специализированных предприятиях и поставляются на место монтажа в готовом виде.
Комплектное распределительное устройство (КРУ) состоит из отдельных металлических шкафов, в которых
размещаются необходимые аппараты, измерительные и защитные приборы и вспомогательные устройства со всеми внутренними и электрическими соединениями главных и вторичных цепей, т.е. шкаф комплектного распределительного устройства - это совокупность электрических аппаратов, необходимых для распределительного устройства. Шкафы с выключателем имеют ввод сверху, а вывод - вправо, влево или вниз, выполняемый плоскими шинами. Шкаф сменного ввода состоит из общего металлического корпуса с проложенными в нем шинами и установленным заземляющим разъединителем.
На месте монтажа производится установка отдельных шкафов с закреплением их к полу и между собой в соответствии со схемой коммутации, соединение сборных шин 6..10 кВ, регулировка и проверка вторичной аппаратуры и присоединение к аппаратуре кабельных линий напряжением 6... 10 кВ. Применение КРУ резко снижает объем и стоимость строительно-монтажных работ и сокращает сроки их выполнения.
По размещению коммутационной аппаратуры КРУ всех типов можно разделить на два вида: стационарные, в которых аппаратура в ячейках устанавливается постоянно, и выкатные, в которых выключатель с приводом размещен на выкатной тележке.
Кроме того, устройства различаются по условиям обслуживания:

1. с односторонним обслуживанием (прислонного типа), устанавливаемые непосредственно к стене с обслуживанием из одного коридора управления;
2. с двусторонним обслуживанием, имеющие доступ к оборудованию с двух сторон.

Комплектные камеры различаются схемой заполнения (рис. 2).
Камеры имеют различия по номинальным параметрам устанавливаемого в них силового оборудования: номинальный ток отключения выключателя; номинальный ток термической стойкости для времени, равного 3 с; номинальный ток электродинамической стойкости главных цепей КРУ; собственное время отключения; собственное время отключения до погасания дуги. Камеры, состоящие из трех отсеков, выполняются из гнутой листовой стали и имеют высоту 2,6 м (со сборными шинами - 2,87 м), глубину - 1,2 м и ширина по фронту 1,0 м.

Рис. 2. Схемы коммутации камер, используемых при комплектовании распределительного устройства на напряжение 6_10 кВ: а - ячейка отходящей линии напряжением 6..10 кВ; 6. в- ячейки для комплектования секционного выключателя; г - ячейка для подключения силового трансформатора; д - ячейка для подключения трансформатора напряжения и заземления сборных шин; е - ячейка для комплектования секционного выключателя с трансформатором напряжения; ж - ячейка для двух секционных разъединителей; з - резервная ячейка; TV - силовой однофазный трансформатор; ТА - трансформатор тока; Q - высоковольтный вакуумный выключатель
В верхнем отсеке расположены опорные изоляторы со сборными шинами и шинный разъединитель с проходной втулкой, в среднем - выключатель, в нижнем – линейный разъединитель с заземляющими ножами. Трансформаторы тока устанавливаются между средним и нижнем отсеками.
Фасад камеры имеет верхнюю и нижнюю двери и приварные пояса, на которых размещены приводы выключателей в разъединителей.
Вверху по всей ширине камеры проходит световой карниз, являющийся одновременно табло с надписью о назначении камеры. Там же расположены освещение внутреннего отсека выключателя, светильник помещения и крышка кабельного короба.
На верхней двери размещается вся аппаратура вторичной коммутации, а также клеммники, закрытые специальной дверцей. Выход проводов вторичной коммутации от клемм ни ка в кабельный канал выполняется гибким проводом через патрубок, являющийся осью вращения двери (ее петлей). Двери камеры закрываются на замок с ключом и имеют смотровые окна для обзора выключателя без снятия напряжения.
В камерах имеется необходимая система блокировки. Например, в камере с выключателем при включенном выключателе нельзя отключить ни шинный, ни линейный разъединитель; заземляющие ножи не могут быть включены при включенных разъединителях; разъединители нельзя включать при включенных заземляющих ножах; приводы заземляющих ножей на вводных камерах могут запираться замком в обоих положениях.
Наряду с камерами станционного типа серии КСО (камера станционная одностороннего обслуживания) для РУ на напряжение 6... 10 кВ распределительно-трансформаторных подстанций применяются также КРУ выкатного типа высотой 2,35 м, глубиной 1,66 м и шириной 0,7 м, отличающиеся более высокой (в 2-3 раза) стоимостью. Объем шкафа КРУ больше, чем объем шкафа КСО, в 1,15 раза.
Корпус шкафа представляет собой жесткий металлический кожух, в котором размещены приборы и аппаратура, определяемые схемой соединений первичных и вторичных цепей. Корпус разделяется металлическими перегородками на три отсека: 1) шинный; 2) выкатной; 3) трансформаторов тока и кабельной разделки.
В шинном отсеке на опорных изоляторах устанавливаются сборные шины с отпайками к верхним ножам втыч- ных разъединителей. Для осмотра и ревизии сборных шин и изоляторов шинного отсека в верхней части отсека имеется съемная крышка
В отсеке выкатной части размещается тележка, на которой установлены основная аппаратура ячейки (выключатель), втычной разъединитель и размыкающие контакты вторичных цепей.
В отсеке трансформаторов тока и кабельной разделки устанавливаются трансформаторы тока, концевая муфта кабельной линии, ножи нижнего втычного разъединителя, трансформаторы тока, заземляющие ножи.
Отсеки выкатной части и трансформаторов тока разделены шторками, автоматически открывающимися при вкатывании тележки и закрывающимися при ее выкатывании. При отсутствии тележки шторка и внутренняя дверь создают сплошное металлическое ограждение.
В нижней части корпуса имеются специальные уголки для направления движения катков тележки. На боковых стенках корпуса устанавливается система рычагов механизма подъема шторок, приводимого в действие упорными пластинами, расположенными на тележке.
Выкатная часть представляет собой жесткую каркасную конструкцию. В верхней и нижней частях каркаса расположены подвижные втычные контакты, выполняющие роль соответственно шинного и линейного разъединителей. Они связаны ошиновкой с контактами выключателя.
На передней стенке выкатной тележки устанавливается привод выключателя со вспомогательной аппаратурой. В верхней части каркаса тележки имеется вилочная часть втычной системы, предназначенной для коммутации вторичных цепей тележки и шкафа. Для наблюдения за аппаратурой, расположенной на тележке, и за уровнем масла в цилиндрах выключателя на фасадной стороне тележки имеется смотровое окно.
Выкатная тележка может находиться в трех положениях: рабочем, контрольном и ремонтном. В рабочем положении тележка находится в корпусе шкафа, цепи первичных и вторичных соединений замкнуты. В контрольном положении тележка также находится в корпусе шкафа, но цепи первичных и вторичных соединений разомкнуты. Фасадные двери шкафа при указанном положении тележки могут быть закрыты. Ремонтное положение соответствует случаю, когда тележка полностью выкатывается из шкафа и может быть отвезена на ремонтную площадку или в мастерскую. В указанном положении вторичные цепи ячейки могут быть замкнуты с помощью специальной вставки.
Тележка выкатывается из ремонтного положения в контрольное и обратно вручную с помощью ручек, укрепленных на стенке тележки, а из контрольного положения в рабочее и обратно - с помощью редукторного механизма, установленного на фасаде тележки.
В релейном отсеке находятся приборы измерения и учета, аппаратура управления, защиты и сигнализации (в зависимости от схемы вторичных цепей камеры).
В шкафах с выключателем предусмотрены механические блокировки, не допускающие вкатывания тележки в шкаф при включенном выключателе, выкатывания тележки из рабочего положения при включенном выключателе, включения выключателя в промежутке между контрольным и рабочим положениями тележки, вкатывания тележки в рабочее положение при включенном заземляющем ноже, включения заземляющего ножа в рабочем положении тележки.
Комплектные шкафы предусматривают, как правило, двустороннее обслуживание. С задней стороны шкафа можно попасть в отсек трансформаторов тока и кабельных разделок, отвинтив болты съемного листа Однако конструкция шкафов предусматривает возможность доступа в указанный отсек и с другой стороны (после выкатки тележки в ремонтное положение).
При двустороннем обслуживании ширина коридора для осмотра с задней стороны должна быть не менее 800 мм, что увеличивает размеры здания РУ. В распределительных устройствах такого типа затруднен задний доступ в отсек с кабельными разделками.
Отдельно стоящую закрытую ТП городской электрической сети с кабельными или воздушными вводами обозначают соответственно: например, К31-630 (К32-400) или В41-400, где первая буква обозначает тип линий, питающих ТП (К - кабельные, В - воздушные; первая цифра - количество подходящих и отходящих линий, присоединенных к шиннам высшего напряжения ТП; вторая цифра - количество силовых трансформаторов, установленных в
ТП; число после дефиса - номинальная мощность установленных силовых трансформаторов.
Трансформаторная подстанция с кабельными вводами имеет отдельные помещения: для каждого силового трансформатора; для РУ на напряжение 6... 10 кВ; для щита на напряжение 038 кВ. Здание ТП, например на три кабельных ввода (внутреннее размеры 4,65 * 5,75 м), выполняется из кирпича на ленточном фундаменте из бетонных сплошных блоков и имеет три входные двери.
Распределительное устройство на напряжение 6...10 кВ комплектуется из камер типа КСО или КРУ. В камерах КСО (при мощности силового трансформатора до 400 кВ - А) применяются только разъединители, предохранители, выключатели нагрузки и измерительные трансформаторы тока и напряжения. Такие камеры, имеющие размеры 2,083 х 1,02 х х 1,0 м, устанавливаются в один ряд.
Выключатели нагрузки и разъединители со стационарными заземляющими ножами снабжаются механической блокировкой, не позволяющей включать разъединитель или выключатель нагрузки при включенных заземляющих ножах, а также выключать заземляющие ножи при включенном разъединителе или выключателе нагрузки. Каждый силовой трансформатор устанавливается в отдельном помещении на специальном постаменте, узкой стороной к дверям. Соединение трансформатора с РУ на напряжение 6... 10 кВ и щитом на напряжение 0,38 кВ производится с помощью шин. С этой целью в стенах устанавливаются проходные изоляторы на напряжение 6... 10 кВ и асбоцементная плита.
Вентиляция помещения трансформаторов - естественная, рассчитанная на обеспечите в летний период температуры в помещении, которая превышает наружную температуру не более чем на 15 °С. Для поступления приточного воздуха вентиляционное отверстие устанавливается в нижней части помещения, сбоку. Вытяжка производится через отверстие, расположенное над входной дверью. Вентиляционные отверстия закрываются жалюзийными решетками. Над входной дверью предусмотрена установка горизонтальной диафрагмы, которая должна создавать направленный поток воздуха, охватывающий трансформаторы.
Распределительное устройство на напряжение 0,38 кВ комплектуется из панелей типа Щ0-70 (щит с односторонним обслуживанием). В комплект входят входная панель и панели отходящих линий. Тип входной панели обусловлен мощностью и напряжением силового трансформатора Каждая панель имеет рубильник и автомат на ток 600 или 1000 А. Каждая линейная панель предусматривает присоединение через рубильник и предохранители или блоки предохранитель - выключатель отходящих линий напряжением 038 кВ.
В помещении распределительного щита напряжением 0.38 кВ может устанавливаться также панель, оснащенная контакторами для дистанционного управления уличным освещением.
Основные работы, выполняемые по монтажу электротехнического оборудования в ТП:

1. установка в РУ на напряжение 10 кВ блоков, состоящих из четырех камер КСО со сборными шинами;
2. установка в РУ на напряжение 0,38 кВ блоков панелей, состоящих из трех панелей типа Щ0-70 со сборными шинами;
3. установка силового трансформатора;
4. установка в камере трансформаторов барьеров, проходных плит и металлоконструкций со смонтированными на них изоляторами;
5. установка в помещении РУ на напряжение 0.38 кВ навесных шкафов;
6. установка сетчатой перегородки в РУ на напряжение 10 кВ;
7. укладка и сварка шин на конструкции с изоляторами;
8. монтаж внутреннего контура заземления;
9. монтаж сети электрического освещения.

Электрические станции обычно располагаются вблизи естественных источников энергии и вырабатывают электрическую энергию напряжением от 0,4 до 24 кВ. Передача электроэнергии на дальние расстояния для снижения потерь мощности в линиях электропередач и уменьшения сечения проводов производится при высоких напряжениях. В Республике Беларусь применяются следующие уровни напряжений: 0,22; 0,38; 0,66; 10; 35, 110; 220; 330; 750 кВ. Для достижения таких напряжений на электростанциях устанавливают мощные повышающие трансформаторы. Распределение электроэнергии между городами, населенными пунктами и цехами предприятий чаще всего осуществляется по воздушным и кабельным линиям при напряжениях 220, 110, 35, 20, 10 и 6 кВ, в сельской местности – 10 и 6 кВ. Следовательно, во всех узлах распределительной сети необходимо устанавливать трансформаторы, понижающие напряжения. Большинство пользователей электроэнергии переменного тока работают при напряжениях 220 и 380 В, поэтому в местах потребления электроэнергии также необходимо устанавливать понижающие трансформаторы на подстанциях.

Трансформаторной подстанцией (ТП) называется электрическая установка, предназначенная для преобразования электрической энергии из одного напряжения в другое и распределение ее потребителям, состоящая из трансформаторов, распределительных устройств, устройств управления и других вспомогательных сооружений.

Трансформаторные подстанции классифицируются по количеству трансформаторов и числу ступеней трансформаторов, бывают одно- и двухтрансформаторными с установкой двух- и трехобмоточных трансформаторов или автотрансформаторов. Обмотки трансформаторов снабжаются дополнительными ответвлениями, с помощью которых можно изменять коэффициент трансформации и поддерживать определенный уровень напряжения на шинах подстанции.

По схеме питания трансформаторные подстанции подразделяются на тупиковые, ответвительные, проходные и узловые. В системе сельского электроснабжения используются чаще первые три типа.

Тупиковая подстанция – это подстанция, которая получает электроэнергию от одного источника по одной или нескольким параллельным линиям.

Ответвительная подстанция – это подстанция, которая присоединяется глухой отпайкой к одной или двум проходящим линиям.

Проходная подстанция включается в разрыв одной либо двух линий с двусторонним или односторонним питанием.

Узловая подстанция – наиболее сложная подстанция, к которым подходят две или более линии, питающиеся от двух и более источников.

Ответвительные и проходные подстанции иногда называют промежуточными, а проходные и узловые – транзитными.

По территориальному размещению подстанции бывают пристроенные, встроенные и внутри цеховые.

Пристроенная подстанция – это подстанция, непосредственно примыкающая к производственному или иному зданию либо сооружению.

Встроенная подстанция – это подстанция закрытого типа, находящаяся внутри производственного или иного здания либо сооружения.

Внутрицеховая подстанция – это подстанция, расположенная в производственном здании, при этом она может располагаться открыто (обнесенная ограждением) или в отдельном закрытом помещении.

По конструктивному исполнению они разделяются на мачтовые (столбовые), комплектные (КТП), открытые и закрытые. На открытых мачтовых подстанциях оборудование устанавливают на опорах воздушных линий или на специальных высоких конструкциях, рис 6.16, комплектные трансформаторные подстанции состоят из трансформаторов и металлических шкафов-блоков, в которых находятся в полностью собранном виде элементы присоединения к сети высокого напряжения 35-6 кВ и элементы распределительного устройства напряжения 380-220 В. В закрытых трансформаторных подстанциях все оборудование устанавливают в здании.

Мачтовые ТП имеют А-,П- или АП-образные конструкции, изготавливаемые из деревянных или железных стоек. На базе А-образной конструкции (иногда на одностоечной опоре) выполняют однофазные ТП мощностью 5-10 кВА. При этом А-образная конструкция одновременно может быть и концевой опорой воздушной линии высокого напряжения.

Подстанции П-образной конструкции используют с трехфазными трансформаторами мощностью до 100 кВА включительно.

Конструкции АП-образной формы применяют для подстанций с трансформаторами мощностью 160-250 кВА. Закрытые ТП бывают двух видов: с кабельными вводами К-42 и с воздушными вводами В-42. На закрытых ТП (ЗТП), как правило, устанавливаются два трансформатора мощностью 250-630 кВА. Оборудование ЗТП типа К-42 монтируют в одноэтажном здании, а В-42 в двухэтажном. На втором этаже располагается распределительное устройство высокого напряжения, на первом - силовые трансформаторы и РУ 0,4 кВА.

Рис. 6.16 Общий вид мачтовой ТП 10/0,38 кВ

1-разрядник, 2-предохранитель, 3-трансформатор, 4-площадка для обслуживания, 5-шкаф РУ 0,38 кВ, 6-выводы линии 0,38 кВ, 7-лестница

В сельских электрических сетях применяют как однотрансформаторные, так и двухтрансформаторные подстанции, в первую очередь напряжением 10/0,38, 35/10, 110/10, 110/35/10 кВ. Двухтрансформаторные подстанции обеспечивают более надежное электроснабжение и питают, в первую очередь, потребителей первой категории.

В сельскохозяйственных районах в большинстве случаев сооружают комплектные трансформаторные подстанции (КТП). Основными частями таких подстанций, кроме силовых трансформаторов, являются распределительные устройства на открытом воздухе (ОРУ) 35 (110) кВ и распределительное устройство (РУ) 10 кВ. Из экономических соображений РУ на напряжение 35…110 кВ выполняют обычно открытого типа, так как при этом значительно сокращается объем строительной части, упрощаются их расширение и реконструкции, а с другой стороны, при этом увеличивается занимаемая площадь, а оборудование, и особенно изоляторы, подвергаются большему запылению и загрязнению. Электрооборудование для наружной установки, используемое в ОРУ, отличается от соответствующего оборудования для внутренней установки в первую очередь конструкцией изоляторов. В ОРУ на 35-110 кВ многообъемные массивные выключатели установливаются на фундаментах, а малообъемные масляные выключатели, разъединители устанавливают на основаниях, высота которых определяется условием безопасности для людей. Минимальные изоляционные расстояния в воздухе между токоведущими частями и другими элементами ОРУ превышают соответствующие расстояния, принятые для внутренней установки, так как учитывают неблагоприятные условия работы электрооборудования. Территорию ОРУ ограждают забором высотой не менее 2,4 м.

Основным блоком трансформаторной подстанции является силовой трансформатор. Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число обмоток и предназначенное преобразовывать систему переменного тока с изменением напряжения и числа фаз. Трансформаторы, предназначенные для преобразования электрической энергии в сетях энергосистемы и потребителей электрической энергии, называют силовыми. Для режима их работы характерны неизменная частота переменного тока и очень маленькие отклонения первичного и вторичного напряжений от номинальных значений.

Силовые трансформаторы, выпускаемые отечественными заводами, разделены на несколько групп (габаритов) от 1 до 8. В трансформаторах изоляцию обмоток подразделяют на главную – изоляцию их от магнитопровода и между собой (обмоток низкого напряжения (НН) от высокого напряжения (ВН) и продольную – изоляцию между витками, слоями и катушками каждой обмотки.

Каждый трансформатор характеризуется номинальными данными, мощностью, токами первичной и вторичной обмоток, потерями холостого хода, потерями короткого замыкания (или потерями в меди), напряжение короткого замыкания, током холостого тока, а также группой соединения.

Напряжением короткого замыкания трансформатора называют напряжение, которое необходимо подвести к одной из обмоток при замкнутой накоротко другой, чтобы в последней протекал номинальный ток. Это напряжение в процентах от номинального, отнесенного к мощности наиболее мощной обмотки, дается в каталогах и составляет в зависимости от мощности трансформатора 4,5-12%.

Током холостого хода называют ток, который при номинальном напряжении устанавливается в одной обмотке при разомкнутой другой. Потери холостого тока определяются током, выраженным в процентах от тока соответствующей обмотки.

Группой соединения называют угловое (кратное 30 град.) смещение векторов между одноименными вторичными и первичными линейными напряжениями обмоток трансформатора. На электрических станциях и подстанциях наибольшее распространение получили следующие схемы и группы соединений двухобмоточных трансформаторов: звезда - звезда, звезда – треугольник, в трехобмоточных трехфазных трансформаторах наиболее часто применяется соединении звезда- звезда- ноль-треугольник.

Номинальные токи обмоток трансформатора указывают в каталогах. Под номинальным следует понимать нагрузку, равную номинальному току (номинальной мощности), которую трансформатор может нести непрерывно в течение всего срока службы при номинальных температурных условиям.

В обмотках и в стали магнитопровода трансформатора, включенного под нагрузку, выделяется значительное количество тепла. Чтобы поддерживать температуру нагрева трансформатора в определенных пределах, необходимо в течение срока эксплуатации трансформатора непрерывно отводить выделяющееся в нем тепло в окружающее пространство.

В зависимости от мощности в трансформаторах применяют различные виды охлаждения- с естественным воздущным охлаждением в трансформаторах с сухой изоляцией (С), естественное масляное (М), масляное с воздушным дутьем (Д), то же, с принудительной циркуляцией масла (ДЦ), масляно-водяное с естественной циркуляцией масла (МВ), то же с принудительной циркуляцией масла (Ц), с негорючим диэлектриком (Н).

При естественном воздушном охлаждении магнитопровод, обмотки и другие части трансформатора имеют непосредственное соприкосновение с окружающим воздухом, поэтому охлаждение их происходит путем конвекции воздуха и излучения. Сухие трансформаторы устанавливают внутри помещения (в зданиях, производственных цехах и пр.), при этом главным требованием является обеспечение пожарной безопасности. В эксплуатации они удобнее масляных, так как исключают необходимость периодической очистки и смены масла.

Сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением могут иметь открытое (С), защищенное (СЗ) или герметизированное (СГ) исполнение. На рис. 6.17 представлен итальянский трансформатор сухого типа марки ТТА- RES.

Рис.6.17Трансформатор сухого типа ТТА-RES(Италия):

1.Обмотка ВН, изготовленаиз алюминиевой фольги (исключает микроразряды и улучшает теплопередачу).

2. Сердечник из магнитной стали.

3. Обмотка НН, изготовленаиз алюминиевой фольги и изоляционных материалов (эпоксидная смола с наполнителем из оксида кремния и залитая в вакууме).

4. Вывод НН.

5. Вывод ВН для бокового присоединения.

6. Распорки с пластиковыми и резиновыми вставками для снижения вибрации и шума.

7. Отпайки на обмотке высокого напряжения для регулирования напряжения.

9. Двунаправленные ролики для перемещения.

10. Термодатчики РТ и РТС, установленные в обмотке НН, в сочетании с применением специального блока автоматики обеспечивают постоянный контроль рабочей температуры трансформатора.

В трансформаторах с масляным охлаждением магнитопровод с обмотками помещен в бак, наполненный трансформаторным маслом.. Наличие трансформаторного масла обеспечивает более надежную работу высоковольтных трансформаторов, так как электрическая прочность масла намного выше, чем воздуха. Масляное охлаждение интенсивнее воздушного, поэтому габариты и вес масляных трансформаторов меньше, чем сухих такой же мощности. В трансформаторах малой мощности применяют баки с гладкими стенками, а в трансформаторах напряжением 110 кВ и выше применяют радиаторы.

Во время работы масло в трансфоматоре нагревается и расширяется. При уменьшении нагрузки оно, охлаждаясь, возвращается к первоначальному объему. Поэтому масляные трансформаторы мощностью 25 кВА и выше имеют дополнительный бак – расширитель, соединенный с внутренней полостью основного бака. При нагревании трансформатора изменяется объем масла, находящегося в расширителе. Объем его составляет около 10% от объема масла в баке. Применение расширителя позволяет значительно сократить поверхность соприкосновения масла с воздухом, что уменьшает его загрязнение и увлажнение. Расширители имеют воздухоочиститель, заполненный сорбентом – веществом, поглощающим влагу из воздуха, поступающего в расширитель. Существуют также исполнения трансформаторов с герметичным баком, в которых исключено взаимодействие масла с воздухом. Стенки бака в этом случае выполняются гофрированными, что обеспечивает компенсацию изменения объема трансформаторного масла в процессе работы. Трансформаторы с естественным охлаждением негорючим жидким диэлектриком (синтетический изоляционный материал – соавтол) также выполняются с герметизированным баком.

Для вывода наружу концов от обмоток в трансформаторах, охлаждаемых маслом или негорючим жидким изолятором, используют проходные фарфоровые изоляторы, размещаемые на крышке или стенке бака. Проходной изолятор вместе с токоведущим стержнем и крепежными деталями называют вводом.

Вводы предназначены для присоединения обмоток к сборным шинам подстанции и состоят из трех основных элементов: а) токоведущая часть, нижний конец которой находится в масляном баке трансформатора, соединяют с обмоткой, а верхний конец – с заземлением, б) металлический фланец – служит для крепления к крышке бака, в) фарфоровой изолятор.

Обмотка трансформатора представляет собой часть электрической цепи (первичной и вторичной) и состоит из: а) проводникового материала (обмоточный провод, медный или алюминиевый), б) изоляционных деталей. В комплект обмотки также входят вводные концы, ответвления для регулирования напряжения, емкостные кольца и электростатические экраны емкостной защиты от перенапряжений. Для крупных трансформаторов применяется непрерывная обмотка, которая состоит из катушек, соединенных между собой последовательно. Катушки наматываются прямоугольным проводом. Непрерывная обмотка наматывается на рейки и на бакелитовые цилиндры. Между катушками ставятся прокладки из электрокартона, создающие каналы для охлаждения обмотки.

Компоновка трансформатора производится с учетом расположения основных узлов. Магнитопровод располагается вертикально по отношению к поддону бака. Крепление стержней обеспечивается бандажами, а ярм – ярмовыми балками, которые между собой соединяются вертикальными и горизонтальными шпильками. Сверху и снизу у ярм располагается изоляция, а на самих стержнях по две обмотки НН и ВН (иногда на каждом стержне имеется и третья обмотка – среднего напряжения).

Устройство трехфазного масляного трансформатора средней мощности представлено на рис 6.18.

Рис.6.18.Устройство трехфазного масляного трансформатора средней мощности: 1 – бак, 2 – переключатель числа витков обмотки ВН, 3 – привод к переключателю, 4 – термометр, 5 и 6 – проходные изоляторы ВН и НП соответственно, 7 – пробка, 8 – расширитель, 9 – масломерная стеклянная трубка, 10 – циркуляционные трубы, 11 – магнитопровод, 12 – обмотка НН, 13 – обмотка ВН, 14 – сливное отверстие.

Структура маркировки трансформатора типа ТМ следующая:

ТМ-630/10 – У1

ТМ – трансформатор масляный (естественное охлаждение),

630 – мощность (кВА),

У1 – климатическое исполнение (умеренный климат).

Первая буква Т или О означает число фаз (трехфазный или однофазный).

На втором месте стоит буква(или две буквы), означающая систему охлаждения: М – масляное охлаждение с естественной циркуляцией масла, Д – масляное с дутьем и естественной циркуляцией масла, ДЦ- масляное с дутьем и принудительной циркуляцией масла, Н- естественное охлаждение негорючим жидким диэлектриком, С- естественное воздушное охлаждение при открытом исполнении, СЗ- естественное воздушное охлаждение при защитном исполнении.

На третьем месте стоит буква, означающая характерную особенность данного типа трансформатора, Т- трехобмоточный, Н- с регулированием под нагрузкой, Г- грозоупорный, т.е. имеет емкостную защиту от перенапряжения.

На крышке шкафа устройства высокого напряжения (УВН) установлены проходные изоляторы, высоковольтные разрядники, а также штыревые высоковольтные изоляторы. В верхней части шкафа УВН расположен кронштейн для установки штыревых низковольтных изоляторов, к которым присоединяются провода линий 0,4 кВ. Также в шкафу УВН размещены высоковольтные предохранители. Для защиты выводов трансформатора от случайного прикосновения к токоведущим частям и предотвращения попадания посторонних предметов установлен кожух.

В электрических сетях сельскохозяйственного назначения в подстанциях чаще применяют комплектные распределительные устройства наружной установки (КРУН) заводского изготовления. Они представляют собой металлические шкафы в брызгозащитном исполнении. В которые встроены все аппараты, сборные шины, измерительные приборы, устройства защиты и сигнализации, а также вспомогательное оборудование. Различают две принципиально отличные конструкции КРУН, со стационарной установкой основного оборудования и на выкатных тележках (с выдвижными элементами). Вторая конструкция более совершенная, так как при ней облегчается обслуживание, сокращаются перерывы в электроснабжении, повышается безопасность работы.

К основному оборудованию, которое встраивается в КРУН, относятся- выключатели, разрядники, трансформаторы напряжения, трансформаторы тока, конденсаторы, трансформаторы собственных нужд.

Блок высоковольтных ячеек содержит следующие ячейки – ввода, отходящих линий, трансформаторов напряжения, секционного выключателя, секционного разъединителя. В ячейках, кроме высоковольтного оборудования, размещены шкафы с аппаратурой вспомогательных цепей.

К высоковольтной аппаратуре относятся высоковольтное распределительное устройство с разъединителями типа РЛНД-10, который является коммутационным аппаратом высокого напряжения и предназначен для включения под напряжение 10 кВ и отключение участков цепи без тока нагрузки. Разъединитель устанавливается на ближайшей от КТП опоре воздушной линии. Разъединители выпускаются в двух и в трехполюсном исполнении. Изоляция разъединителя состоит из четырех или шести изоляторов, два или три из которых устанавливаются на рычагах, а остальные на швеллерах. На верхних фланцах изоляторов разъединителя установлена токоведущая система, выполненная в виде двух контактных ножей Габаритные размеры и общий вид разъединителя представлены на рис.6.19 и 6.20.

1225

Рис.6.19. Габаритные размеры разъединителей РЛНД-1-10-200 У1, РЛНД-1-10-400 У1, РЛНД-1-10-630 У1 с приводом:1 - продольная тяга; 2 - рама; 3 - вал заземления; 4 - рычаг с валом; 5 - регулируемая тяга

Рис 6.21. Общий вид разъединителей РЛНД-1-10-200 У1, РЛНД-1-10-400 У1, РЛНД-1-10-630 У1 (I- изолятор; 2, 6 - контактные выводы; 3 - козырек; 4 - контактный нож; 5, 12 - разъемные контакты;7- заземлитель; 8- рычаг; 9 - труба;10 - блок-замок; II- контакт заземлителя)

КТП подключается к ЛЭП 10кВ посредством разъединителя наружной установки, который устанавливается на ближайшей от КТП опоре ЛЭП. Разъединитель имеет стационарные заземляющие ножи со стороны КТП. В целях обеспечения безопасной работы обслуживающего персонала и исключения ошибочных переключений на подстанции установлены защитные и блокировочные устройства.

Рядом, на одном уровне с силовым трансформатором, устанавливают распределительный шкаф низкого напряжения.

В шкафу РУ низкого напряжения расположены низковольтные коммутационные аппараты, а также аппаратура защиты, автоматики и учета, табл.6.4.

Таблица 6.4. Перечень аппаратуры защиты и автоматики в КТП

Обозначение на схеме	Наименование и тип оборудования	Назначение
	Разъединительный пункт РП 1У Трансформатор ТМ-160/10 Предохранитель ПК1-10 Разрядники РВО-10, РВН-0,5 Рубильник Р-3243 Трансформатор тока Предохранитель Е27 Магнитный пускатель ПМЕ-200 Счетчик СА 4У Резистор ПЭ-50 Переключатель ПКП-10 Переключатель ПКП-10 Лампа накаливания Переключатель ПКП-10 Штепсельная розетка Конечный выключатель ВПК-2110 Тепловое реле ТРН-10 Автоматические выключатели А3700 Токовое реле ТРН-10 Промежуточное реле РП-25 Резисторы П-50 Фоторезистор ФСК-Г1 Фотореле ФР-2У3	Включение и отключение КТП Преобразование напряжения 10 кВ в напряжение 0,38/0,22 Защита трансформатора от токов короткого замыкания (ТКЗ) Защита КТП от атмосферных перенапряжений на линиях 10 и 0,38 кВ Отключение низковольтного шкафа Снижение величины тока для подключения счетчика Защита линий уличного освещения от ТКЗ Автоматическое включение и отключение уличного освещения Учет потребления активной энергии Подогрев счетчика в холодное время Включение подогрева счетчика Подключение лампы на фазы А,В,С для проверки наличия напряжения и освещения шкафа Сигнализация наличия напряжения на фазах и освещение шкафа Переключение на автоматическое или ручное управление уличным освещением Подключение приборов и электроинструмента Отключении линии 0,38 кВ при открывании дверцы шкафа Защита трансформатора от токов перегрузок Включение и отключение линий на 0,38 кВ Защита линий 0,38 кВ от однофазных замыканий проводов на землю Отключение автоматических выключателей линий N 1,3 Снижение напряжения на катушке промежуточного реле Преобразование светового сигнала в электрический Автоматическое управление магнитным пускателем

Для безопасности обслуживания аппаратура, провода и ошиновка РУ низкого напряжения защищены панелями. Панели защиты имеют устройства для запирания в рабочем положении, в них предусмотрены отверстия для выхода рукояток коммутационной аппаратуры и наблюдения за показаниями счетчика электроэнергии.

На левой боковой стенке шкафа РУ 0,4 кВ установлен фотодатчик. Провода для присоединения низковольтных линий проложены по наружным боковым стенкам УВН и защищены коробами.

Шкафы РУ 0,4 кВ и УВН закрывают двери с самозапирающимися замками. Для закрепления в открытом положении на дверях имеются фиксаторы. Двери приспособлены для пломбирования. На двери шкафа УВН установлен блок-замок сблокированный с приводом заземляющих ножей разъединителя.

Конструкцией КТП предусмотрена площадка для обслуживания шкафа РУ 0,4 кВ. Она крепится к салазкам подстанции крепежом, входящим в комплект монтажных частей.

КТП имеют блокировки, предотвращающие:

1) включение заземляющих ножей разъединителя при включенных главных ножах;

2) включение главных ножей разъединителя при включенных заземляющих ножах;

3) открывание двери шкафа УВН при отключенных заземляющих ножах разъединителя;

4) отключение заземляющих ножей разъединителя при открытой двери шкафа УВН;

5)отключение рубильника под нагрузкой.

Параметры комплектных трансформаторных подстанций мощностью от 25 до 250 кВА и напряжением 10 кВ представлены в таблицах 6.5-6.6

Таблица 6.5

Наименование параметра	Значение параметра
1 Мощность силового трансформатора, кВА	25; 40; 63; 100; 160; 250
2 Номинальное напряжение на стороне ВН, кВ
3 Наибольшее рабочее напряжение на стороне ВН, кВ
4 Номинальное линейное напряжение на стороне НИ, кВ
5 Номинальный ток сборных шин на стороне ВН, А	5; 8; 10; 16; 20; 31,5
6 Номинальный ток сборных шин на стороне НН, А

Таблица 6.6

	Номинальный ток, А
	сторона ВН	сторона НН
	плавкой вставки предохранителя				линии осв
КТП-25-10/0,4 У1
КТП-40-10/0,4 У1
КТП-63-10/0,4 У1
КТП-100-10/0,4 У1
КТП-160-10/0,4У1
КТП-250-10/0,4 У1

Принципиальная электрическая схема КТП-25-160 представлена на рис 6.22.

Линия10кВ

Рис. 6.22 Принципиальная электрическая схема КТП-25-160

Технология монтажа трансформаторных подстанций

Перед монтажем проводят ревизию оборудования трансформаторной подстанции. Ревизию проводят при получении со склада, приемки от заказчика и при сдаче в эксплуатацию. До начала ревизии должно быть проверено: наличие паспорта и другой заводской документации на ТП и комплектующее оборудование, комплектность ТП в соответствии с заводской документацией; целостность корпусов ТП и блоков, отсутствие вмятин, наличие и прочность закрепления оборудования, приборов, ошиновки, электропроводок.

В ходе ревизии оборудование очищают от пыли и грязи, проверяют все контактные и резьбовые соединения, исправность изоляции и состояние покраски. В ревизию также входит внешний осмотр оборудования.

В трансформаторе без вскрытия и подъема сердечника проверяют целостность бака, радиаторов и наличие арматуры трансформатора, отсутствие трещин, сколов на изоляторах, комплектность гаек и состояние резьбы выводов, наличие и уровень масла в расширительном бачке, отсутствие течи масла в уплотнениях крышки, кранах, радиаторах, изоляторах и др. При осмотре удаляют временные уплотнения и пробки.

В опорных изоляторах, высоковольтных предохранителях проверяют отсутствие трещин, сколов фарфора, крепление колпачков и фланцев изоляторов; присоединение контактных устройств, исправность пружинящих скоб и контактов; надежность крепления патронов предохранителей в контактах; целостность и герметичность патронов предохранителей; целостность плавкой вставки и исправность указателя срабатывания.

В разрядниках и проходных изоляторах проверяют отсутствие повреждений и загрязнений фарфора; крепление изоляторов и разрядников к корпусу; наличие и состояние крепежных деталей, проходных шпилек, уплотнений, присоединение ошиновки; присоединение заземляющих перемычек разрядников.

В рубильниках, переключателях проверяют надежность крепления к основанию; свободу перемещения рукоятки; работу блокировки; состояние подвижных и неподвижных контактов, надежность их замыкания; подключение шин и проводов.

В автоматах, магнитных пускателях, реле проверяют целостность корпусов и крепления; опробуют работу контактной системы вручную на включение и отключение; отсутствие перекосов и заеданий при работе подвижной системы; работу теплового реле; замыкание и размыкание контактов в первичной и вторичных цепях; надежность присоединений и состояние изоляции проводов.

В счетчиках и трансформаторах тока проверяют надежность закрепления, присоединение проводов, функционирование выключателей, кнопок при ручном переключении.

Перед монтажом оборудования трансформаторной подстанции изучают проектно-сметную документацию, составляют графики производства работ и поставки материалов и оборудования на объект. Место размещения ТП должно быть согласовано с заказчиком и отмечено специальным пикетом. Монтаж ТП организуют в две стадии индустриальными методами с максимальной механизацией работ. Первая стадия (выполняют в мастерских) включает: проверку комплектности ТП, ревизию, предварительную наладку и испытания оборудования, изготовление метизных деталей и т.п.

Вторая стадия включает монтаж конструкций и оборудования не посредственно на объекте.

Расстояние между ТП и опорами, габаритные размеры до проводов и других сооружений выбирают по ПУЭ и типовому проекту. Сопротивление заземляющего устройства должно соответствовать проекту. Все металлические части ТП должны зануляться и заземляться, а разъединительного пункта - заземляться.

Последовательность выполнения работ. Проверяют комплектацию материалами и оборудование, которое должна быть 100%-ой. Подготавливают подъезды для доставки материалов и последующей эксплуатации ТП, завозят материалы. Территорию планируют с уклоном для отвода ливневых вод. В соответствии с типовым проектом размечают места установки стоек КТП и траншей для монтажа заземляющего устройства. Котлованы под стойки размечают так, чтобы линия, проходящая через их центры, была перпендикулярна оси ВЛП 10 кВ, а центр КТП совпадал с осью ВЛ. Бурение котлованов под стойки и установку стоек выполняют при помощи бурильно-крановых машин, стойки устанавливают в котлован на подсыпку из гравия высотой 300 мм или на бетонную плиту, засыпают котлованы со стойками песчано-гравийной смесью с послойным трамбованием. Размеры трансформаторной подстанции и котлована для установки представлены на рис.6.23.

Мощность, кВА	Материал корпуса	Обозначение	Размер, мм
		КТПб 10/0,4кВ, 6ЗОкВА
		КТПб10/0,4кВ, 6ЗОкВА
		КТПб 10/0,4кВ, 2х1000кВА

Рис. 6.23Размеры трансформаторной подстанции и котлована для установки

На стойки монтируют металлоконструкции и устанавливают КТП. После выверки положения по уровню и отвесу КТП закрепляют болтами, все металлоконструкции окрашивают антикоррозийными красками.

Для обслуживания КТП площадку устанавливают на шарнирах (после окончания работ площадку поднимают и закрепляют).

На КТП монтируют проходные изоляторы, разрядники, изоляторы ВЛ 0,38 кВ. Фотореле устанавливают так, чтобы исключить срабатывание от света фар автомашин. Контактные поверхности зачищают и смазывают техническим вазелином. На концевой опоре ВЛ 10 кВ монтируют разъединительный пункт, включающий разъединитель и привод. Расстояние между неизолированными токоведущими частями должно быть не меньше 20 мм по поверхности изоляции и 12 мм по воздуху.

В разъединителе РЛНД-10 проверяют комплектность, крепление изоляторов к раме; отсутствие трещин, сколов опорных изоляторов; крепление колпачков, фланцев и токоведущих частей к изоляторам; состояние контактной части ножей пружин; легкость вхождения в контакты токоведущих и заземляющих ножей (ножи должны входить по центру контактов без перекосов и ударов). Между витками контактных пружин при включенном состоянии должен оставаться зазор не менее 0,5 мм.

В приводе ПРН-10М проверяют перемещение рукоятки переключений, состояние и работу блокировок.

Монтаж заземляющего устройства выполняют в траншее из заземлителей (круглой стали диаметром 12 мм и длинной 5 м), положенных в грунт наклонно или вертикально и соединенных между собой перемычками на сварке. Заземляющие проводники присоединяют к корпусу КТП. При отсутствии механизмов пробивку скважин для заземлителей выполняют вручную при помощи штыка из стали диаметром 12...14 мм со стальным заостренным наконечником диаметром 16...18 мм.

К заземляющему устройству присоединяют корпус КТП, привод разъединителя, все металлические части оборудования и аппаратов КТП, которые могут оказаться под напряжением при нарушении изоляции. После монтажа заземляющее устройство до засыпки траншеи осматривают заказчик и подрядчик и составляют акт на скрытые работы.

Для закрытых ТП перед началом монтажных работ производят приемку от строителей по акту помещения РУ или территории открытого распределительного устройства (ОРУ) под монтаж в соответствии с требованиями ПУЭ и СНиП (помещения, тоннели и каналы, кабельные полуэтажи должны быть чистыми с дренажными каналами, необходимыми уклонами, гидроизоляцией и отделочными работами, установлены закладные детали и оставлены монтажные проемы, выполнен подвод питания для временного освещения во всех помещениях). В помещениях должны быть введены в действие системы отопления и вентиляции, смонтированы и испытаны мостики, сооружены подъездные пути, проложены снаружи и внутри здания по строительным чертежам асбоцементные трубы. Поверхность всех конструкций для установки камер должна быть в одной горизонтальной плоскости, при этом отклонение допускается не более 1 мм на 1 м длины и не более 5 мм на всю длину конструкции. Стальные конструкции должны быть тщательно сварены с помощью накладок из полосовой стали для обеспечения непрерывности цепей заземления. Накладки должны быть приварены с боковых сторон конструкций или снизу так, чтобы они не выступали над поверхностью, на которой устанавливаются камеры. Закладные детали должны быть установлены в соответствии с проектом. Для установки камеры распределительных устройств (КРУ) черный пол должен быть на 10-20 мм ниже отметки чистого пола. По всей длине закладочных конструкций должны быть оставлены борозды для установки опорных швеллеров камер КРУ. Если камеры устанавливают на междуэтажных перекрытиях, то в них должны быть заложены отрезки стальных труб для проводов и кабелей. Концы труб должны выступать из конструкции не менее чем на 30 мм. Во время монтажа для предотвращения пожара трубы должны быть заглушены. Все двери из помещений распределительных устройств должны открываться наружу, в них должны устанавливаться самозапирающиеся замки, открываемые наружу без ключа.

После приемки под монтаж строительной части помещений приступают к монтажным работам второй стадии. Перемещение камер осуществляется кранами, установку камер начинают с крайней камеры в ряду. По окончании монтажных работ каждую камеру КСО приваривают вместе с подкладками к закладным конструкциям по всем четырем углам, а у камер КРУ приваривают к закладным конструкциям не менее чем в двух местах каждый из трех швеллеров вместе с подкладками. Перед приваркой швеллеров КРУ проверяют совпадение разъединяющих контактов первичных и вторичных цепей и заземляющих контактов. Монтажные работы в части первичных цепей завершают проверкой уровня масла в бачках выключателей и при необходимости доливки чистого, сухого, прошедшего испытания масла, проверкой работы выключателей, разъединителей, вспомогательных контактов и блокировочных устройств.

Одновременно с работами по первичным цепям во второй стадии монтажных работ выполняют монтаж вторичных цепей. В релейных шкафах камер КРУ и на фасаде камер КСО устанавливают приборы и аппараты защиты, управления и сигнализации, измерения и учета электроэнергии, демонтированные на время транспортировки. При установке камер КСО прокладывают в коробе провода межкамерных соединений и производят их подсоединение.

В соответствии с проектом прокладывают, разделывают и подключают контрольные кабели, кабели питания оперативным током и кабели освещения. Разделку концов контрольных кабелей производят, как правило, после окончания всех монтажных работ. Все проходы кабелей из каналов через отрезки труб уплотняют бандажами из шпагата и изоляционной ленты. В соответствии с кабельным журналом на концы кабелей вешают бирки с надписями. Силовые кабели прокладывают в каналах, в помещениях РУ или ТП после установки камер на место. Места выходов кабелей из труб тщательно уплотняют для отделения кабельного сооружения от помещения РУ или ТП на случай загорания кабелей. Перед сдачей в эксплуатацию восстанавливают поврежденную отделку камер, окрашивают дополнительно установленные монтажные изделия и конструкции, а также места сварок. На фасадах камер при наличии прохода позади камер и с задней стороны, выполняют четкие надписи в соответствии с проектом, где указывают наименование присоединений. Камеры КСО поставляют с надписями, выполненными на верхнем коробе (карнизе) для магистрали освещения и установки светильников. У всех приводов выключателей и разъединителей делают надписи "ВКЛЮЧЕНО", "ОТКЛЮЧЕНО". В камерах КСО рядом с приводами разъединителей предприятие-изготовитель выполняет надписи, поясняющие к какому разъединителю относится данный привод. На фазах каждой секции сборных шин предусматривают места для наложения переносного заземления. Шины в этих местах зачищают, смазывают тонким слоем технического вазелина и окаймляют с обеих сторон полосками, закрашенными черной краской. У мест, предназначенных для наложения заземления, делают надписи "ЗАЗЕМЛЯТЬ ЗДЕСЬ" или наносят условный знак заземления на дверях, выходящих из помещения РУ или ТП наружу или в другое помещение, с внешней стороны делают надписи с наименованием РУ или ТП и закрепляют стандартные металлические предупредительные плакаты "ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ - ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ!"

Монтаж трансформаторов без ревизии активной части и подъема колокола решается представителем предприятия - изготовителя, при его отсутствии - представителем монтажной организации на основании протоколов осмотра трансформатора и демонтированных узлов, выгрузки трансформатора, перевозки трансформатора на место монтажа, хранение трансформатора до передачи в монтаж. Трансформаторы поставляют на место монтажа полностью собранными и подготовленными к включению в работу. Передвижение трансформаторов по наклонной плоскости производят с уклоном не более 15 градусов, скорость перемещения на собственных катках - не более 8 м/мин. При установке мешков под крышкой бака под катки со стороны расширителя кладут стальные пластины (подкладки).

Изоляторы и ошиновка. Перед монтажом изоляторов производят их ревизию: проверяют отсутствие у них трещин (увеличительным стеклом или смазкой поверхности керосином, от которого трещина темнеет), металлических закреплений, отбитых краев и сколов; прочность армирования колпачка и фланца (отсутствие выкрашиваний замазки, цельность лакового покрова). Если дефект не превышает допускаемые пределы, то его устраняют: места скола или трещину покрывают двумя слоями бакелитового или лифталинового лака с просушкой каждого слоя, а при наличии агрессивной среды- эмалью марки ПХВ. Допускаемая непараллельность плоскостей колпачка и фланца составляет 1 мм, а разновысотность отдельных изоляторов +2 мм.

Укрепляют изоляторы на металлоконструкциях или на стенах толщиной 100 мм - штырями, вмазанными на цементном растворе. Линейные вводы устанавливают таким образом, чтобы наружная часть ввода была расположена в положении, исключающем скопление в нем влаги и твердых осадков.

Технологические операции при выполнении ошиновки закрытых распредилительных устройств включают правку, резанье, гнутье, монтаж контактных соединений. При отсутствии комплектных камер заводского изготовления работы по ошиновке для РУ цеховых подстанций (обработка контактных поверхностей, сварка соединений, сверление для болтовых соединений и гнутье) выполняют в мастерских по эскизам, составленным по предварительным замерам. В ряде случаев применяют макетный способ заготовки узлов ошиновки.

Для монтажа шин на объекте в помещении распределительного устройства заканчивают все работы по установке опорных и проходных изоляторов и аппаратов на металлоконструкциях, на штырях, на сквозных болтах. Проходные изоляторы, рассчитанные на токи 1500 А и более устанавливают на железобетонной плите или рамах из угловой стали. Рамы выполняют так, чтобы в них не было замкнутых металлических контуров вокруг отдельных фаз. Во избежание чрезмерного нагревания шинодержателей и изоляторов от вихревых токов необходимо разорвать магнитный контур на шинодержателе. Поэтому при рабочем токе более 1000 А детали шинодержателей снабжают прокладками из электрокартона, а при токах более 1500 А одну из шпилек шинодержателя изготавливают из немагнитных материалов (чаще из латуни).Крепление шинодержателя или шины винтом к металлической головке изолятора выполняют так, чтобы конец крепящего винта не упирался в фарфоровую часть изолятора.

Устанавливают и крепят алюминиевые и медные шины на изоляторах различными способами в зависимости от количества шин в каждой фазе. Для установок, работающих на большие токи, обычно применяют многополосные шины или блоки шин, заранее изготовленные на монтажно-заготовительном участке. При монтаже многополосных шин, чтобы сохранить зазор между полосами и обеспечить жесткость ошиновки, ставят прокладки (сухари). Расстояние между точками установки прокладок определяется в проекте в зависимости от расчетной величины тока короткого замыкания. Правку шин на ребро выполняют так, чтобы шины не имели видимого прогиба.

В однополосных шинах, укрепляемых на головках изоляторов, делают овальные вырезы для компенсации изменения длины шины при нагревании ее током, а при креплении многополосных шин между верхней планкой шинодержателя и пакетом шин оставляют зазор в 1,5-2 мм. Шины вследствии нагрева изменяют свою длину. Эти изменения тем больше, чем больше длина шин, поэтому на длинных участках ошиновки (более 20-30 м) устанавливают компенсаторы. В середине такого участка на одном шинодержателе выполняют жесткое крепление, на остальных шинодержателях шины крепят свободно с указанным зазором.

Необходимо отметить, что угол в ошиновке также является своего рода компенсатором. Поэтому при присоединении шин к выводам аппарата делают специальные изгибы, а при больших сечениях полос ставят компенсаторы. Это необходимо для того, чтобы тяжение от шин не передавалось на выводы изоляторов и не привело к повреждению фарфоровой части изоляции или нарушению герметичности аппарата. В присоединениях к аппаратам гибких шин допускается усилие тяжения, создаваемое только весом гибкой шины.

Контактные соединения жестких шин при монтаже современных РУ выполняют преимущественно электросваркой, иногда используют болты и сжимы.

Соединение шин давлением (холодная сварка) не получило широкого применения в электромонтажной практике. Для соединения гибких шин и присоединения их к аппаратам применяют болтовые и прессуемые зажимы. Болтовые соединения жестких шин внахлестку при помощи сквозных болтов или сжимных накладок (плит) используют только в случае присоединения к аппаратам или в местах, где необходим разъем шин. В остальных случаях, как правило, применяют сварку.

Непосредственное болтовое соединение применяют только для шин, выполненных из однородных, медно-алюминиевых переходных пластин. Болтовое соединение стальных шин с алюминиевыми не допускается.

Способ присоединения жестких алюминиевых шин к зажимам аппаратов выбирают в зависимости от конструкции зажима. Сложность состоит в том, что контактные части аппаратов, как правило, выполняют из меди. Если аппарат имеет несколько контактных болтов, то алюминиевые шины крепят непосредственно к выводам. Если имеется один болт на фазу, то применяют медно-алюминиевую пластину, которую и присоединяют к аппарату. В последнее время заводы электротехнической промышленности начали изготовлять специальные зажимы для присоединения алюминиевых шин. Зачистка таких контактных поверхностей напильником или наждачной бумагой недопустима. Если необходима очистка, то ее осуществляют с помощью растворителей.

Гибкие шины к плоским контактным выводам аппаратов присоединяют с помощью болтовых зажимов, изготавливаемых для медных проводов из сплава меди, а для алюминиевых и сталеалюминиевых проводов из сплава алюминия или с помощью прессуемых ответвительных зажимов. В последнее время шины к аппаратам присоединяют сваркой. Шины РУ после монтажа окрашивают ровным слоем эмали или масляной краски.

Прежде чем приступить к работам по такелажу оборудования и аппаратуры РУ, проверяют исправность такелажных и монтажных приспособлений, целость тросов, канатов и их соответствие весу перемещаемых грузов. Петли на концах тросов выполнены заплеткой, длина которой не менее 25 диаметров троса, или ставят не менее трех болтов зажимов, укрепляя конец троса. Перед применением тросов убеждаются в том, что они не имеют петлеобразных заломов (барашков). На тросах или пеньковых канатах, применяемых в полиспастах и талях, не должно быть сращений.

Прежде чем приступать к подъему груза, точно определяют расположение строп на монтируемом элементе. Если поднимают длинные элементы оборудования, то их крепят не менее чем двумя стропами с применением траверсы. Электрооборудование поднимают только за ушки и кольца (рамы), предназначенные специально для этой цели.

Перед монтажом ошиновки, чтобы не поранить руки, с фланцев изоляторов, болтов, шпилек перед их установкой на конструкциях распределительного устройства удаляют заусеницы. Разъединители и электроконструкции весом 30 кг поднимают только механизмами и специальными приспособлениями. Подъемные тросы и стропы нельзя крепить за изоляторы и контактные детали, которые поднимают на высоту при помощи тросов, пропущенных через отверстия в установочных лапах-рамах. Поднятый разъединитель закрепляют, затем снимают стропы. Перемещение, подъем и установку разъединителей и аппаратов "рубящего" типа производят в положении "ВКЛЮЧЕНО".

Перемещение, подъем и установку выключателей напряжением выше 1000 В и автоматов, снабженных возвратными пружинами или механизмами свободного расцепления, производят в положении "ОТКЛЮЧЕНО". Выключатели с напряженными (натянутыми или сжатыми) отключающими пружинами поднимают или перемещают, если пружины снабжены надежными стопорными приспособлениями.

Шкафы КРУ и другое тяжеловесное электрооборудование перемещают и устанавливают специальными гидравлическими подъемниками или тележками, причем при подъеме узлов ошиновки работу таких кранов спаривают. Персонал, принимающий участие в такелажных работах, должен хорошо знать все уставные сигналы и команды.

Приемно-сдаточная документация при монтаже оборудования для электроснабжения .

При приемке-сдаче монтажных работ для электроснабжения оформляется документация отдельно на основные элементы линии электропередач на воздушные, воздушно кабельные, кабельные линии и трансформаторные подстанции.

При приемке в эксплуатацию вновь сооруженной ВЛ сдающей организацией передается эксплуатирующей организации:

Проект линии с расчетами и изменениями, внесенными в процессе строительства и согласованными с проектной организацией;

Исполнительную схему сети с указанием на ней сечений проводов и их марок, защитных заземлений, средств грозозащиты, типов опор и др.;

Акты осмотра выполненных переходов и пересечений, составленные

вместе с представителями заинтересованных организаций;

Акты на скрытые работы по устройству заземлений и заглублений

Описание конструкций заземлений и протоколы измерений сопротивлений заземлений;

Паспорт линии, составленный по установленной форме;

Инвентарная опись вспомогательных сооружений линий, сдаваемого аварийного запаса материалов и оборудования;

Протокол контрольной проверки стрел провеса и габаритов ВЛ в пролетах и пересечениях.

Перед приемкой в эксплуатацию вновь сооруженной или вышедшей из капитального ремонта ВЛ проверяют техническое состояние линии и соответствие ее проекту, равномерность распределения нагрузки по фазам, заземляющие и грозозащитные устройства, стрелы провеса и вертикальное расстояние от низшей точки провода в пролетах и пересечениях до земли.

На опорах ВЛ должны быть нанесены обозначения, предусмотренные ПТЭ (N опоры, год ввода ВЛ). На первой опоре от источника указывается наименование ВЛ.

Кабельная линия может быть принята в эксплуатацию при наличии следующей технической документации:

Проекта линии со всеми согласованиями, перечнем отклонений от проекта;

Исполнительного чертежа трассы и муфт с их координатами;

Кабельного журнала;

Актов на скрытые работы, актов на пересечения и сближения кабелей со всеми подземными коммуникациями, актов на монтаж кабельных муфт;

Актов приемки траншей, каналов, туннелей, блоков коллекторов и т.п. под монтаж кабелей;

Актов о состоянии концевых заделок на барабанах;

Протоколов заводских испытаний кабелей;

Монтажных чертежей с указанием исполнительных отметок уровня концевых разделок.

Открыто проложенные кабели, а также все кабельные муфты должны быть снабжены бирками с обозначением:

Протоколов осмотра и проверки изоляции кабелей на барабанах перед прокладкой;

Протокол испытаний КЛ после прокладки;

Актов об осуществлении антикоррозийных мероприятий и защиты от блуждающих токов;

Протоколов грунтов трассы КЛ;

Паспорта КЛ составленного по установленной форме.

КЛ в эксплуатацию принимает специальная комиссия. Определяют целостность кабеля и фазировку его жил, активное сопротивление жил кабеля и рабочих емкостей; измеряют сопротивление заземлений у концевых муфт; проверяют действие устройств защиты при возникновении блуждающих токов; мегаомметром испытывают изоляцию линий до 1 кВ, повышенным напряжением постоянного тока - линии напряжением свыше 2 кВ.

В эксплуатацию принимают весь комплекс сооружений: кабельные колодцы для муфт, туннели, каналы, антикоррозийную защиту, сигнализацию т.п.

Для сдачи трансформаторной подстанции в эксплуатацию монтажная организация готовит следующую документацию:

1) перечень отклонений от проекта;

2) исправленные чертежи;

3) акты на скрытые работы; в т.ч. по заземлениям;

4) протоколы осмотров, формуляры монтажа оборудования.

Пусконаладочная организация представляет документы:

1) протоколы измерений, испытаний и наладки;

2) исправленные принципиальные схемы;

3) сведения о замене аппаратуры.

Включение ТП производят 3х кратным толчком: кратковременное включение и отключение, включение на 1-2 мин. и проверка работы оборудования с последующим выключением и включением на постоянную работу.

Контрольные вопросы.

1. Назовите назначение и перечислите типы ТП?

2. Назовите основные узлы ТП и их назначение?

3. Объясните принципиальную электрическую схему КТП?

4. Как осуществляется приемка строительной части ТП под монтаж?

5. Последовательность монтажа ТП.

6. Как выполняется монтаж КТП?

7. Как осуществляется монтаж заземляющих устройств?

8. Как выполняется монтаж шин?

9. Правила ТБ при выполнении монтажных работ на ТП.

10. Как осуществляется приёмка-сдача законченных монтажом ТП?

Для экономичной передачи и распределения электроэнергии требуется ее преобразование. Потери энергии в линии зависят от величины тока в линии и сопротивления проводов линии. Снижение потерь в линии возможно следующими способами:

1 - увеличением сечения проводов линии, при этом сопротивление проводов уменьшается, что приводит к снижению потерь в линии;

2 - увеличением уровня напряжения линии, при этом снижается ток в линии при той же передаваемой мощности.

Для передачи электроэнергии на большие расстояния первый способ не применим, поэтому используется второй способ, осуществление которого выполняется при помощи силовых трансформаторов.

Электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электроэнергии, состоящая из трансформаторов, распределительных устройств, устройств управления и других вспомогательных сооружений, называется трансформаторной подстанцией (ТП).

В сельскохозяйственных районах используются районные трансформаторные подстанции (РТП), обеспечивающие понижение напряжения сети с 35 ... 220 кВ (при котором передается электроэнергия от основного централизованного источника электроснабжения - энергосистемы) до 6 ... 35 кВ (в первую очередь до 10 кВ) для распределения ее в районе, к потребительским подстанциям 10/0,4 кВ (6/0,4 кВ; 35/0,4 кВ), для распределения электроэнергии между потребителями.

По конструктивному исполнению потребительские ТП разделяются - на мачтовые (МТП), комплектные (КТП) и закрытые (ЗТП).

На открытых МТП оборудование устанавливают на опорах воздушных линий или на специальных конструкциях на высоте, не требующей ограждений подстанции. КТП состоят из трансформаторов и металлических шкафов-блоков, в которых находятся в полностью собранном виде элементы присоединения к сети высокого напряжения 10 (6, 35 кВ) и элементы распределительного устройства напряжения 380 и 220 В. В закрытых трансформаторных подстанциях все оборудование устанавливают в здании.

Часть подстанции, предназначенная непосредственно для приема и распределения электроэнергии, содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, устройства защиты, автоматики и измерительные приборы, а также другую вспомогательную аппаратуру, называется распределительным устройством (РУ). Если все или основное оборудование РУ расположено на открытом воздухе, оно называется открытым (ОРУ), а при расположении оборудования в здании - закрытым распределительным устройством (ЗРУ). В КТП используются комплектные распределительные устройства (КРУ), особенно для наружной установки (КРУН), поставляемые в собранном на заводе или полностью подготовленном для сборки виде.

Комплектные РУ состоят обычно из закрытых шкафов или блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики. КТП и КРУ обеспечивают сокращение объемов и сроков проектирования и строительно-монтажных работ, экономию трудовых ресурсов, увеличение надежности работы и безопасности обслуживания.

Мачтовые трансформаторные подстанции монтируют на железобетонных или деревянных опорах. МТП мощностью до 25 кВ·А монтируют на А-образной деревянной опоре (рис. 4.52) . МТП мощностью 25-100 кВ·А монтируют на П-образной деревянной опоре или одной железобетонной (рис. 4.53). МТП мощностью 160-250 кВА - на АП-образной деревянной (рис. 4.54) или П-образной железобетонной опоре (рис. 4.55). Подстанции в большинстве случаев выполняют тупиковыми, при этом А-образная конструкция одновременно может быть и концевой опорой воздушной линии высокого напряжения.

Рис. 4.52. 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.

Рис. 4.53. Мачтовая трансформаторная подстанция 10/0,4 кВ мощностью 25 - 100 кВА:
1 - разрядники или ограничители перенапряжения 6 … 10 кВ;
2 - предохранители 6 … 10 кВ; 3 - силовой трансформатор 6/0,4 кВ (10/0,4 кВ);
4 - распределительное устройство низкого напряжения 0,4/0,22 кВ.

Конструкции АП-образной формы применяют для подстанций с трансформаторами мощностью 160 и 250 кВА, (рис. 4.54). На АП-образной конструкции устанавливают разъединитель, разрядники, высоковольтные предохранители, силовой трансформатор, ниже, на уровне обслуживания,- распределительный щит 0,4/0,22 кВ. Для обслуживания высоковольтного оборудования и силового трансформатора сооружают специальную площадку. Для подъема на площадку предусмотрена лестница, закрываемая на замок в сложенном положении. АП-образной опора является концевой опорой высоковольтной линии.

На П-образной железобетонной опоре выполняют монтаж ТП если данная МТП является проходной (рис. 4.55), иначе необходимо перед МТП поставить концевую опору ВЛ высокого напряжения.

Рис. 4.54. 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 6...10 кВ; 7 - распределительные шкафчики 380/220 В.

Рис. 4.55. Общий вид МТП 10/0,4 кВ мощностью 160, 250 кВА

Наиболее широкое, преобладающее применение нашли комплектные трансформаторные подстанции, поставляемые в собранном или полностью подготовленном для сборки виде. В эксплуатации КТП надежны и безопасны, так как их конструкция исключает возможность случайного прикосновения к токоведущим частям. Ревизия и замена поврежденной коммутационной аппаратуры осуществляются быстро, без сложных демонтажных или монтажных работ и отключения прочих электроприемников, питаемых подстанцией.

Комплектные трансформаторные подстанции подразделяются:

По мощности трансформаторов и их числу;

Первичному напряжению;

Расположению (одно- или двухрядные, магистральные);

Характеристике окружающей среды, для которой предназначены (например, для тропиков);

Виду установки (внутренняя и наружная);

Схеме подключения к линии (глухое подсоединение, подсоединение через разъединитель и предохранители, подсоединение через выключатель нагрузки ВНП-17).

Применяются КТП главным образом как понижающие трансформаторные подстанции для электроснабжения промышленных, коммунальных и бытовых потребителей. Для электроснабжения промышленных предприятий используют КТП внутренней и наружной установки на напряжение до 10 кВ включительно мощностью от 160 до 2500 кВА. Для электроснабжения сельскохозяйственных предприятий используются КТП с "глубоким вводом", напряжением 35/0,4 кВ.

Промышленность выпускает КТП проходного типа (КТПП) мощностью до 2х630 кВА с кабельными и воздушными вводами. КТПП представляет единый блок и состоит из низковольтного, высоковольтного и силового отсеков.

Высоковольтные блоки выполняются в виде короба со съемной дверью на лицевой стороне (для КТП мощностью до 630 кВА) или шкафа из листовой стали с наружными (верхней и нижней) и внутренней (верхней сетчатой) дверями и комплектуются трех-полюсными разъединителями с сетчатым ограждением и предохранителями типа ПК или без них. Сетчатая дверь шкафа имеет блокировку с приводом от разъединителя. Шкафные вводы высокого напряжения (для КТП мощностью 630...2500 кВА) комплектуются выключателем нагрузки ВНП-17 с ножами заземления и двумя приводами (к выключателю и ножам заземления). Между выключателем и сетчатой дверью имеется блокировка, не позволяющая включать выключатель при открытой сетчатой двери. В высоковольтном блоке размещается сухая разделка питающего кабеля.

Трансформаторы от высокого напряжения при холостом ходе или номинальной нагрузке отключаются выключателями нагрузки, а при перегрузке или коротком замыкании - предохранителями.

В силовом отсеке размещаются силовые трансформаторы серии ТМ, ТМГ или ТС. Трансформаторы серии ТМГ - трансформатор масляный герметичный, имеют герметичный бак повышенной прочности с азотной защитой, а также электроконтактные вакуумметры (для контроля внутреннего давления), реле давления, термосигнализаторы и термосифонные фильтры. Наряду с трансформаторами серии ТМГ с естественным масляным охлаждением в КТП используют трансформаторы серии ТС (ТСГЛ) - для изоляции обмоток используется эпоксидный компаунд с кварцевым наполнителем (геафоль). Дополнительно обмотки усилены стеклотканью, что исключает возникновение трещин в эпоксидном компаунде даже при перегрузке трансформаторов.с совтоловым заполнением и сухие - со стекловолокнистой изоляцией.

Комплектное распределительное устройство на 0,4 кВ состоит из шкафа вводов и шкафов отходящих линий со встроенными автоматами стационарного или выдвижными (втычного) исполнения, измерительными, защитными и сигнальными приборами и аппаратами. Двухтрансформаторные подстанции имеют дополнительно еще один шкаф ввода низкого напряжения и секционный шкаф. Каждый шкаф состоит из шинной и коммутационной частей, разделенных металлическими перегородками. Подстанции не имеют распределительных устройств высокого напряжения. Аппараты управления и защиты от высокого напряжения расположены в распределительных устройствах, к которым эти подстанции присоединяются кабелем.

Общий вид тупиковой КТП с воздушным вводом и трансформатором мощностью до 250 кВА приведена на рисунке 4.56 . 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.

Рис. 4.56. 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.

Новым техническим решением, обеспечивающим дальнейшее повышение уровня индустриализации монтажа, сокращение сроков сооружения объектов, улучшение качества строительства, является применение объемных КТП на напряжение 6 (10) кВ одно- и двухтрансформаторного исполнения.

Строительная часть такой подстанции состоит из отдельных объемных блоков, изготавливаемых на заводе железобетонных изделий (рис. 4.57). Все необходимые отверстия и монтаж внутреннего оборудования подстанции выполняются также на заводе. Для крепления электрооборудования в блоки закладывают специальные металлические детали. Отдельные элементы (панели) подстанции соединяют между собой металлическими деталями с помощью сварки или болтов в объемные блоки.

Заводы поставляют подстанцию целиком или отдельными объемными секциями, которые собирают при монтаже. Объемные КТП снабжаются устройствами, обеспечивающими их вентиляцию, отопление, освещение и связь. Кроме того, в конструкции предусматриваются все присоединительные элементы, необходимые для подвода внешних коммуникаций.

Рис. 4.57. Схема монтажа блочной КТП.

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 отдельном кирпичном двухэтажном (рис. 4.58) или одноэтажном неотапливаемом здании. 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.

Применяется также вариант расположения закрытой ТП в отдельно отведенных помещениях в здании потребителя электрической энергии. В этом случае ввод высокого напряжения выполняется кабелем. Под оборудование ЗТП отводится четыре помещения, в которых два занимают силовые трансформаторы, и по одному помещению занимают распределительные устройства высокого и низкого напряжения. Во все помещения выполняются отдельные входы со стороны улицы, которые обязательно запираются на замок.

В целях создания безопасных условий труда на подстанциях заземляют нейтраль обмоток низшего напряжения силового трансформатора. В соответствии с ПУЭ 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 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.

Рис. 4.58. Трансформаторная подстанция закрытого типа с воздушным вводом 10 кВ
и двумя трансформаторами до 400 кВА каждый:
1 - силовой трансформатор; 2 - разрядник; 3 - выводы линий 0,38 кВ; 4 - вводы 10 кВ; 5 - заземляющие ножи; 6 - разъединитель; 7 - предохранители; 8 - распределительное устройство на 0,38 кВ.

Строительство трансформаторных подстанций 6...35/0,4 кВ ведут в несколько этапов:

1) подготовительные работы; транспортировка конструкций и оборудования;

2) строительно-монтажные работы;

3) наладка оборудования.

До начала работ по сооружению трансформаторной подстанции составляют график поставки конструкций и оборудования, выбирают необходимые транспортные средства и механизмы. Проверяют возможность проезда транспортных средств, проверяют мосты, переезды, допустимые габариты. Выполняют привязку территории площадки подстанции и ее планировку для обеспечения отвода ливневых вод .

Котлованы для фундаментов бурят буровыми или бурильно-крановыми машинами БKМ, БМ (БКГМ), ГБС. Диаметр сверленых котлованов должен составлять 450 мм. Устанавливают приставки ПТ, стойки УСО-ЗА, УСО-4А при сооружении мачтовых и металлических КТП. При сооружении фундамента КТПП срезают растительный слой грунта не менее чем на 10 см, засыпают песчаное основание и укладывают железобетонные конструкции. Для удобства обслуживания на КТПП сооружают площадки на высоте 0,75 м от поверхности земли. Площадки устанавливают на двух стойках УСО-4А, которые заделывают в сверленые котлованы. Котлованы под стойки площадки обслуживания бурят только после окончательной установки стоек под шкафы КТПП. Металлическую раму площадки крепят к оголовкам стоек при помощи сварки. На металлическую раму площадки настилают доски.

В настоящее время заводами изготовителями выпускаются МТП мощностью от 25 до 250 кВА, напряжением 10/0,4 (6/0,4) кВ, которые поставляются в комплекте состоящем из: силового трансформатора, разъединителя, высоковольтных разрядников (ограничителей перенапряжения), предохранителей и шкафа распределительного устройства низкого напряжения (РУНН).

Монтаж МТП включает в себя следующие операции: доставку оборудования на место (включая опоры для МТП), сборку и установку опор в котлованы, выверку по шнуру и отвесу, установку основного оборудования МТП, электрическое соединение аппаратов одного с другим, подключение кабелей, ревизию и регулировку аппаратов.

В зависимости от сложности конструкции опор (А-, П-, АП- образная) выполнят их установку, по технологии аналогичной технологии монтажа ВЛ. Если МТП монтируется на одиночной опоре или тупиковая МТП на П-образной опоре, то необходимо предусмотреть концевую опору ВЛ 10 кВ в непосредственно близости от МТП, не далее 3 м.

Монтаж основного оборудования начинают с установки силового трансформатора, который поднимают на опору при помощи крана, при строповке в местах изгибов стропов необходимо устанавливать надежные распорки, предохраняющие окраску оборудования и проходные изоляторы трансформатора от повреждения. Трансформатор на железобетонных опорах закрепляют на металлической раме-основании, предварительно надежно закрепленной на опоре при помощи металлических хомутов (рис. 4.53, 4.55).

Силовой трансформатор на АП-образной опоре монтируется на подготовленную площадку размером 3500х2500 мм (рис.4.54).

Выше устанавливают высоковольтные предохранители и разрядники. Разъединитель допускается монтировать как выше на опоре, так и на концевой опоре ВЛ. Все оборудование крепится болтами к основаниям, которые заранее закреплены на опоре.

МТП мощностью до 40 кВА как правило выполняются на одну отходящую линию (реже на две), поэтому ВЛ 0,4 кВ подключается к выводам трансформатора через предохранители без шкафа РУНН. Если МТП имеет две и более отходящих линий необходимо применение РУНН.

РУНН представляет собой металлический шкаф, с защищенными от попадания влаги вводами, которые выполнены в виде трубостоек от выводов НН трансформатора к РУНН и от РУНН к изоляторам отходящих линий запирающийся на замок во избежание попадания посторонних лиц. Устанавливается на высоте 1000 - 1200 мм от уровня земли. В нем располагаются коммутационные аппараты и аппараты защиты отходящих линий.

Отходящие линии 0,4 кВ могут выполняться как воздушными, так и кабельными.

По окончании установки основного оборудования МТП выполняют соединение (обвязку) высоковольтной аппаратуры при помощи голых проводов и наконечников. Выполняют измерения, изготовление и присоединение шлейфов от ввода высокого напряжения трансформатора к предохранителям, разрядникам и разъединителю. Присоединяют ВЛ 10(6) кВ к разъединителю, при отключенной ВЛ, обязательно соблюдая требования техники безопасности.

В завершение проводят ревизию и контрольные испытания установленного оборудования, после чего включают установку в сеть.

Монтаж КТП включает в себя следующие операции: доставку блоков оборудования на место, их установку на закладные основания, выверку по шнуру и отвесу, стягивание болтами, приварку к основанию, электрическое соединение блоков одного с другим или прокладку сборных шин, подключение кабелей, ревизию и регулировку аппаратов.

В помещении или на площадке, где устанавливается КТП (КТПН), должны быть полностью закончены основные и отделочные строительные работы. Кабельные каналы и проемы должны быть выполнены точно в соответствии с чертежами. Строительные работы по их устройству, включая покрытие плитами, должны быть закончены, а трубы для прохода кабеля - заложены в соответствии с проектом.

Способы доставки блоков КТП на место монтажа определяются конкретными условиями строительства данного объекта. Целесообразно обеспечивать доставку блоков на место с помощью кранов и автомобильного или железнодорожного транспорта без промежуточной выгрузки.

Погрузку и выгрузку блоков КТП и трансформаторов выполняют только с помощью подъемного крана грузоподъемностью 20 т. При строповке в местах изгибов стропов необходимо устанавливать надежные распорки, предохраняющие окраску оборудования от повреждения, особенно если блоки поставляются не в ящиках, а в обшивке. Блоки в помещении устанавливаются с помощью лебедок на катках, специальных тележек и приспособлений. Перед окончательной установкой на направляющие швеллеры блоки распаковывают.

В зависимости от типа грунта и местных условий КТП устанавливают на двух (или четырех) железобетонных стойках, закрепленных в сверленых котлованах. В качестве стоек используют типовые приставки (ПТО-1,7) опор воздушных линий длиной 3,25 м и 4,25 м или унифицированные стойки УСО-ЗА (УСО-4А, УСО-5А). 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. Ограждать КТП не обязательно, кроме случаев, когда они располагаются в местах возможного скопления людей (школы и т. п.).

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.

КТП можно ставить на железобетонный блоки или приставки ПТО-1,7, положенные горизонтально на песчаное основание. Этот вариант рекомендуется при скальных грунтах, при песчаных грунтах с крупной галькой и валунами, когда бурение котлованов затруднительно, а также при монтаже КТП киоскового типа. Раму-основание КТП приваривают к железобетонным элементам фундаментов.

До начала монтажа обязательно проверяют закладные основания под трансформаторы. Они должны быть установлены по уровню и точно соответствовать чертежу проекта (отклонения от уровня не должны превышать 1 мм на 1 м длины и 5 мм на всю длину). Несущие поверхности обоих швеллеров должны быть в одной строго горизонтальной плоскости и выступать из чистого пола на 10 мм. Не менее чем в двух местах швеллеры необходимо присоединить к контуру заземления полосовой сталью 40 х 4 мм.

При сборке подстанций соединяют выводы обмоток низкого напряжения трансформатора с распределительным устройством, устанавливают автоматы, монтируют заземление. Шины соединяют обычно с помощью сжимных плит. При этом контактные поверхности шин нельзя зачищать стальными щетками и наждачной шкуркой во избежание повреждения противокоррозионного покрытия, поэтому для их очистки используют чистую ткань, смоченную в бензине. Блоки устанавливают поочередно, предварительно сняв специальные заглушки, закрывающие выступающие концы шин, и подъемные скобы с опорных швеллеров. Проверяют совпадение вертикальных и горизонтальных осей втычных контактов и ножей, а также выдвижных автоматических выключателей низкого напряжения, определяют с помощью динамометра усилие нажатия, которое у каждого втычного контакта должно быть 100 Н. Кроме того, проверяют совпадение осей симметрии подвижных и неподвижных вспомогательных контактов, которые должны иметь провал 1,5... 2 мм. Для вкатывания и выкатывания автоматических выключателей применяют специальное устройство, поставляемое заводом.

Установку блочных (объемных) КТП проводят следующим образом. Роют котлован и строят из кирпича или железобетонных блоков фундамент. На фундаменте размещают блоки со смонтированным на заводе оборудованием. Мощные силовые трансформаторы, привозят отдельно и устанавливают позже.

Каждый блок выполняется из вибропрокатных скорлуп толщиной 88 мм. Электрооборудование во всех блоках монтируется на заводе. Масса полностью смонтированного блока без трансформаторов составляет около 14 т. Наружные поверхности такой подстанции окрашивают, а двери делают стальными.

Перевозка каждого блока объемной подстанции осуществляется отдельно, их габаритные размеры допускают транспортировку по железным и автомобильным дорогам. Приемка железобетонных объемных блоков в тех случаях, когда они доставляются строителями для монтажа электрооборудования в МЭЗ или непосредственно на место установки, заключается в проверке расположения закладных конструкций, кабельного подполья, маслосборной ямы, качества отделки потолков, стен, полов и кровли. Необходимым условием при приемке подстанций, состоящих из нескольких блоков, является проверка их сопрягаемости и комплектности деталей для их сборки.

После установки силовых трансформаторов выполняют работы по присоединению кабелей высокого и низкого напряжений к устройству внешнего контура заземления. Компоновка блочной КТП представлена на рисунке 4.59, она состоит из двух объемных железобетонных блоков 2 и 4, изготавливаемых на заводе, и размещенных в них трансформаторов и распределительных устройств.

Монтаж завершается проверкой исправности проводок и приборов, надежности крепления болтовых соединений, исправности электрической изоляции, присоединением кабелей высокого напряжения к трансформаторам и кабелей отходящих линий, а также присоединением к сети заземления металлических частей конструкции.

Первые объемные КТП выполнялись только из железобетонных элементов и изготавливались вместе со строительной частью на железобетонном заводе, где производились также установка, ревизия и наладка смонтированного электрооборудования. Затем они доставлялись на трайлере к месту монтажа и устанавливались на заранее подготовленную площадку или фундамент. Для пуска такой подстанции необходимо было лишь присоединить внешние кабельные или воздушные линии.

Объемные трансформаторные подстанции из железобетонных панелей все чаще стали вытесняться подстанциями с металлическим каркасом - киоскового типа, обшитым стальным оцинкованным гофрированным листом. Такая подстанция изготавливается также вне строительной площадки, т. е. на заводе или в монтажных мастерских в ней монтируется все электрооборудование (кроме трансформаторов) и в готовом виде она доставляется на объект и устанавливается на фундамент. КТП киоскового типа дешевле и менее материалоемка, чем подстанция из железобетонных панелей и тем более кирпичная. Масса такой подстанции без трансформатора не превышает 5 т.

КТП киоскового типа разделена на отдельные отсеки в которых расположено основное оборудование. Это трансформаторный отсек, РУВН, РУНН. Каждый отсек имеет свою дверь, запирающуюся на замок и имеющую ряд блокировок, препятствующих открытию того или иного отсека при включенном

Рис. 4.59. Компоновка блочной КТП с двумя трансформаторами мощностью по 400 кВА:
1 - распределительное устройство на 0,4 кВ, 2, 3 - объемные блоки;
4 - распределительное устройство низкого напряжения 0,4 кВ (РУНН);
5 - силовой трансформатор, 6 - распределительное устройство
высокого напряжения 6 (10) кВ (РУВН); 7 - фундамент.

Монтаж ЗТП включает в себя следующие операции: доставку узлов оборудования на место, их установку на основания, стягивание болтами, электрическое соединение блоков одного с другим и прокладку сборных шин, подключение кабелей, ревизию и регулировку аппаратов.

В помещении, где устанавливается ЗТП, должны быть полностью закончены основные и отделочные строительные работы. Кабельные каналы и проемы должны быть выполнены точно в соответствии с чертежами. Строительные работы по их устройству, включая покрытие плитами, должны быть закончены, а трубы для прохода кабеля - заложены в соответствии с проектом.

Способы доставки узлов ЗТП на место монтажа выполняют аналогично КТП.

ЗТП размещается в нескольких отдельных помещениях. Ввод высокого напряжения выполняется как воздушной линией, так и кабелем. Два помещения занимают силовые трансформаторы, и по одному помещению занимают распределительные устройства высокого и низкого напряжения.

Силовые трансформаторы монтируют на фундаменте. Установку на фундамент выполняют с помощью грузоподъемных механизмов, а если это невозможно закатывают по направляющим с помощью полиспаста или лебедки. Силовые трансформаторы мощностью от 160 кВА заводом изготовителем могут комплектоваться транспортными роликами. В качестве направляющих используются швеллеры или рельсы (зависит от вида роликов).

Трансформаторы надежно закрепляют, нейтраль присоединяют к заземляющему устройству при помощи сварки. Заземляющее устройство выполняют заблаговременно, заземляющую шину выполняют полосой 40х4 мм и выводят в помещения трансформаторов.

В помещениях распределительных устройствах ВН и НН приступают непосредственно к установке укрупненных узлов, из которых они собираются.

РУВН 10(6) кВ как правило, собираются из ячеек КСО-298 (рис. 4.60) . Камеры сборные одностороннего обслуживания серии КСО-298 были разработаны в 1998 году «НПФ Техэнергокомплекс» и предназначены для использования взамен камер серий КСО-272, КСО-285, 2УМЗ. По сравнению с ними, камеры КСО-298 имеют меньшие габариты, что позволяет использовать их для модернизации и расширения (увеличению количества фидеров) на уже существующих площадях распределительных устройств.

Рис. 4.60. Общий вид камеры сборной одностороннего обслуживания серии КСО-298.

В состав камеры КСО-298 входит малогабаритный вакуумный выключатель BB/TEL («Таврида Электрик») , пришедший на замену малообъемных масляных выключателей. Основными достоинствами данного выключателя являются: - высокий механический ресурс;

Малое потребление электроэнергии по цепям включения и отключения;

Малые габариты и вес;

Возможность управления как по цепям оперативного постоянного, так и оперативного переменного токов;

Отсутствие необходимости ремонта в течение всего срока службы.

Ячейки КСО-298 имеют различную внутреннюю наполняемость оборудованием в зависимости от их назначения, при одинаковых габаритных и установочных размерах, что позволяет без труда собрать распределительное устройство любой конфигурации и сложности. Конструктивно камера КСО-298 состоит из отсеков - высоковольтного, низковольтного, кабельного и отсека сборных шин. При существенно меньших (по сравнению с камерами других серий) габаритах, высота кабельного отсека обеспечивает удобство проведения работ в отсеке.

Камеры КСО-298 надежны, просты в обслуживании и безопасны, что обеспечивается следующим:

В камере КСО-298 предусмотрена блокировка линейного и шинного разъединителя с использованием герконовых блокираторов, исключающая включение выключателя при промежуточном положении разъединителя, а также исключающих операции с разъединителями при включенном выключателе;

Наличие механических блокировок линейного и шинного разъединителей от включения заземляющих ножей при включенных главных ножах, а также от включения главных ножей при включенных заземляющих ножах;

Наличие аварийной кнопки ручного отключения выключателя;

Предусмотрена возможность управления выключателем от независимого источника питания - блока автономного включения BAV/TEL или аккумуляторной батареи = 24В, (например, автомобильной).

После установки данные камеры закрепляют и собирают между собой. Выполняют электрическую обвязку, т.е. соединяют сверху шинами, согласно требуемой схемы, присоединяют питающие кабели и кабели отходящих линий.

РУНН 0,4 кВ собирают из распределительных шкафов низкого напряжения (ШРНН) (рис. 4.61) или щитов одностороннего обслуживания (ЩО-70) (рис. 4.62), электрическое соединение которых между собой осуществляется при помощи сборных шин, рассчитанных на токи порядка нескольких тысяч ампер. Это связано с тем, что на стороне НН после силового трансформатора мощностью, например 630 кВА протекают токи уже порядка 1000 А, и это делает невозможным применение проводов и кабелей для соединения оборудования из-за их большого поперечного сечения.

Шкафы распределительные серии ШРНН на напряжение 0,4 кВ служат для приема, распределения электрической энергии в сетях напряжением 380/220 В переменного тока частотой 50 Гц с глухозаземленной нейтралью, защиты от перегрузок и токов короткого замыкания отходящих линий. Шкафы имеет небольшие габариты, просты, удобны и безопасны в эксплуатации.

Рис. 4.61. Общий вид ШРНН 0,4 кВ.

Рис. 4.62. Общий вид ЩО-70.

Панели распределительных щитов серии ЩО-70 предназначены для комплектования распределительных устройств напряжением 380/220 В переменного тока частотой 50 Гц с глухозаземлённой нейтралью и служат для приёма, распределения электрической энергии и защиты от перегрузок и токов короткого замыкания, а панели ЩО-70-3-АВР, также для осуществления автоматического включения резерва (АВР) питающих линий 0,4 кВ в ручном или автоматическом режимах и для учёта активной и реактивной энергии на стороне 0,4 кВ, ручного или автоматического управления уличным освещением. Панели предусматривают шинный ввод.

Структура условного обозначения

Данные устройства позволяют оборудовать РУНН любой сложности, и организовать секционирование, защиту и учет электроэнергии на отходящих кабельных линиях.

По периметру помещения РУНН прокладывают магистраль заземления, присоединенную к заземляющему устройству ЗТП. К нему присоединяют все металлические корпуса шкафов и щитов РУНН, при помощи сварки или гибкими медными перемычками.

После установки данные щиты или шкафы закрепляют и собирают между собой. Выполняют электрическую обвязку, т.е. соединяют сверху и подводят питание от силовых трансформаторов шинами, согласно требуемой схемы, присоединяют кабели отходящих линий к соответствующим коммутационным аппаратам.

После выполнения электромонтажных работ проверяют контроль качества смонтированного оборудования, соответствие проекту, проводят испытания и вводят в эксплуатацию.

В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью источника питания основной мерой защиты от поражения электрическим током в случае прикосновения к металлическим корпусам электрооборудования и металлическим конструкциям, оказавшимся под напряжением вследствие повреждения изоляции сети или электроприемников, является зануление .

Надежное электрическое соединение металлических элементов электроустановки с глухозаземленной нейтралью источника питания превращает всякое замыкание токоведущих частей на эти элементы в однофазное короткое замыкание, в результате чего происходит отключение аварийного участка сети зануленным аппаратом.

В качестве заземляющего устройства в первую очередь используют естественные заземлители (проложенные в земле металлические трубопроводы, металлические конструкции, оболочки кабелей и т. п.). Для ТП работающих с глухозаземленной нейтралью обязательно выполняют собственное заземляющее устройство. Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединена нейтраль трансформатора в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока .

Геометрические размеры заземляющего устройства определяются путем расчета, в зависимости от удельного сопротивления грунта и имеющихся материалов (размеры круглой, угловой или полосовой стали) для изготовления заземляющего устройства.

Для устройства заземляющих устройств применяют искусственные заземлители, которые в зависимости от формы и расположения в грунте делят на три группы:

углубленные - из полосовой или круглой стали, укладываемые горизонтально на дно котлованов зданий по периметру фундаментов;

горизонтальные - из круглой или полосовой стали, уложенные в траншею;

вертикальные - из стальных вертикально ввинченных или вдавленных в грунт стержней из круглой стали.

Для заземлителей обычно применяют круглую сталь диаметром 10 - 16 мм, полосовую сталь сечением 40 х 4 мм, отрезки угловой стали 50 х 50 х 5 мм. Длина вертикальных ввинчиваемых и вдавливаемых заземлителей 4,5 - 5 м; забиваемых 2,5 - 3 м. В производственных помещениях с электроустановками напряжением до 1 кВ применяют магистрали заземления из стальной полосы сечением не менее 100 мм 2 , а напряжением выше 1 кВ - не менее 120 мм 2 . Наименьшие допустимые размеры заземлителей заземляющих и заземляющих проводников приведены в табл. 4.7.

Таблица 4.7.

Наименьшие размеры заземлителей и заземляющих проводников, проложенных в земле

Материал	Профиль сечения	Диаметр, мм	Площадь поперечного сечения, мм 2	Толщина стенки, мм
Сталь черная		16	-	-
		10	-	-
	Прямоугольный	-	100	4
	Угловой	-	100	4
	Трубный	32	-	3,5
Сталь оцинкованная	Круглый: для вертикальных заземлителей,	12	-	-
	для горизонтальных заземлителей	10	-	-
	Прямоугольный	-	75	3
	Трубный	25	-	2
Медь	Круглый	12	-	-
	Прямоугольный	-	50	2
	Трубный	20	-	2
	Канат многопроволочный	1,8*	35	-

* Диаметр каждой проволоки.

Контур заземления (заземляющее устройство) обычно выполняют из нескольких заземлителей (количество зависит от удельного сопротивления грунта в месте сооружения подстанции и требуемого сопротивления заземляющего устройства), вариант выполнения заземляющего устройства представлена рисунке 4.63.

Рис. 4.63. Заземляющее устройство подстанции напряжением 10/0,4 кВ мощностью 250 кВА:
1 - горизонтальный заземлитель; 2 - подстанция; 3 - электрод заземления; 4 - концевая опора 10 кВ.

Искусственные углубленные заземлители, заранее заготовленные в мастерских, укладывают на дно котлованов под фундаменты строящихся зданий и сооружений. Вертикальные заземлители из круглой стали диаметром 16 мм ввертывают в грунт или вдавливают. Для этих целей используют различные передвижные механизмы (копры, автоямобуры, вибраторы, гидропрессы, бурильно-крано-вые машины) и ручные приспособления. Рытье траншей производят землеройными машинами.

Верх вертикальных заземлителей заглубляют на 0,6 - 0,7 м от уровня планировочной отметки земли. Над дном траншеи заземлители должны выступать на 0,1 - 0,2 м для удобства приварки к ним соединительных горизонтальных круглых стержней (сталь круглого сечения более устойчива против коррозии, чем полосовая). Горизонтальные заземлители укладывают в траншеи глубиной 0,6 - 0,7 м от уровня планировочной отметки земли.

Все соединения в цепях заземлителей выполняют сваркой внахлестку. Качество сварных швов проверяют осмотром, а прочность - ударом молотка массой 1 кг. Места сварки во избежание коррозии покрывают битумным лаком.

У мест ввода заземляющих проводников в здания устанавливают опознавательные знаки заземлителя. Расположенные в земле заземлители и заземляющие проводники не окрашивают. Если в грунте содержатся примеси, вызывающие повышенную коррозию, применяют заземлители увеличенного сечения, круглую сталь диаметром 16 мм, оцинкованные или омедненные заземлители или осуществляют электрическую защиту от коррозии.

Горизонтальные заземлители в местах пересечения с подземными сооружениями (кабелями, трубопроводами), с железнодорожными путями и автомобильными дорогами, а также в местах возможных механических повреждений защищают асбестоцементными трубами.

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.

По окончании монтажа заземлителей перед засыпкой траншей составляют акт освидетельствования скрытых работ.

Сложная иерархия современных электрических сетей включает в себя огромное количество различного электротехнического оборудования, среди которого трансформаторные подстанции выполняют роль звена, связующего и перераспределяющего электроэнергию. Они располагаются около или внутри населенных пунктов и обеспечивают комфортные условия для проживания людей.

В сельской местности еще можно встретить конструкции старых столбовых подстанций, работающих на открытом воздухе, которые принимают по высокой стороне воздушной линии 10 или 6 кВ и отдают 0,4 подключенным потребителям.

Внутри населенных пунктах с многоэтажными зданиями в целях безопасности чаще применяются кабельные линии, скрытые в земле, а трансформаторное оборудование располагается внутри специальных построек, закрытых на замки от несанкционированного проникновения.

Здание подобной трансформаторной подстанции, преобразующей напряжение 10 кВ в 0,4 показано на фотографии.

Внешнее отличие габаритов показанных подстанций, преобразующих напряжения одинаковых величин, свидетельствует о том, что они оперируют разными мощностями.

Подобные трансформаторные подстанции (ТП) получают электроэнергию по высоковольтным линиям электропередач 10 кВ (или 6) от удаленных распределительных устройств.

Фотография силового трансформатора, расположенного на ОРУ-110 и осуществляющего преобразование электроэнергии 110 кВ в 10, передаваемое по ЛЭП на ПС-10, показана на очередной фотографии.

Этот трансформатор имеет уже бо́льшие габариты и оперирует с мощностями до 10 мегаватт, располагается на открытой, огороженной территории, которая конструкцией оборудования четко разграничена на две стороны:

высшего напряжения 110;

низшего - 10 кВ.

Сторона 110 кВ воздушной ЛЭП соединяется с другой подстанцией, которая имеет еще бо́льшие габариты и преобразовывает огромные энергетические потоки.

Размеры только вводной опоры единичной воздушной ЛЭП позволяют визуально оценить значительность потоков электроэнергии, пропускаемых через нее.

Приведенные фотографии свидетельствуют, что трансформаторные подстанции в энергетике перерабатывают энергию электричества различных напряжений и мощностей, монтируются разнообразными конструкциями, но имеют общие черты.

Состав оборудования трансформаторной подстанции

Условия работы

Каждая ПС создается под конкретные условия эксплуатации с расположением:

на открытом воздухе - открытые распределительные устройства (ОРУ);

внутри закрытых помещений - ЗРУ;

в металлических шкафах, встроенных в специальные комплекты - КРУ.

По типу конфигурации электрической сети трансформаторные ПС могут выполняться:

тупиковыми, когда они запитаны по одной либо двум радиально подключенным ЛЭП, которые не питают другие ПС;

ответвительными - присоединяются к одной (иногда двум), проходящим ЛЭП с помощью ответвлений. Проходящие линии питают другие подстанции;

проходными - подключены за счет захода ЛЭП с двухсторонним питанием методом «вреза»;

узловыми - присоединяются по принципу создания узла за счет не менее чем трех линий.

Конфигурация сети электроснабжения накладывает условия на рабочие характеристики подстанции, включая настройку защит для обеспечения безопасной работы.

Основные элементы ПС

В состав оборудования любой подстанции входят:

силовой трансформатор, который непосредственно осуществляет преобразование электроэнергии для ее дальнейшего распределения;

шины, обеспечивающие подвод приходящего напряжения и отвод нагрузок;

силовые коммутационные аппараты с тоководами, позволяющие перераспределять электроэнергию;

системы защит, автоматики, управления, сигнализации, измерения;

вводные и вспомогательные устройства.

Силовой трансформатор

Он является основным преобразующим элементом электроэнергии и выполняется трехфазным исполнением. В его конструкцию входят:

корпус, выполненный в форме герметичного бака, заполненного маслом;

шихтованный магнитопровод;

обмотки стороны низкого напряжения (НН);

обмотки вводов высокого напряжения (ВН);

масляная система;

переключатель регулировочных отводов у обмоток;

вспомогательные устройства и системы.

Более подробно устройство силового трансформатора и автотрансформатора изложено .

Шины подстанции

Чтобы трансформатор работал к нему надо подвести питающее и отвести преобразованное напряжение. Эта задача возложена на токоведущие части, которые называют шинами и ошиновкой. Они должны надежно передавать электрическую энергию, обладая минимальными .

Для этого их создают из материалов с улучшенными токопроводящими свойствами и повышенным поперечным сечением. В зависимости от размеров ПС шины могут располагаться на открытом воздухе или внутри закрытого сооружения.

Шины и ошиновка электрически разделяются между собой положением силового выключателя. Причем ошиновка без каких-либо коммутационных аппаратов напрямую подключена к вводам трансформатора. Ее конструкция не должна создавать механических напряжений в фарфоровых и всех остальных деталях вводов.

Для ошиновки используют кабели или пластины, которые монтируют на медные шпильки трансформаторных вводов через наконечники или переходники.

У подстанций, защищенных от воздействия атмосферных осадков, шины обычно делают цельными алюминиевыми или реже медными полосами. На открытом воздухе для них чаще используют многожильные не закрытые слоем изоляции провода повышенного сечения и прочности.

Однако, в последнее время наметился переход на системы шин, устанавливаемые жестко. Это позволяет экономить площадь на ОРУ, металл токоведущих частей и бетон.

Такие конструкции применяются на новых строящихся подстанциях. За их основы взяты образцы, успешно работающие несколько десятилетий в странах Запада на оборудовании 110, 330 и 500 кВ.

Для расположения шин применяется определенная конфигурация, которая может использовать:

системы;

секции.

Под термином «система шин» подразумевается комплект силовых элементов, подключающих все присоединения на распределительном устройстве. На подстанциях с двумя трансформаторами одного напряжения создаются две системы шин, каждая из которых питается от своего источника.

Протяженная система шин при большом количестве присоединений может разделяться на отдельные участки, которые называются секциями.

Силовые коммутационные аппараты

Трансформаторные подстанции при эксплуатации необходимо подключать под напряжение или выводить из работы для профилактического обслуживания или в случае возникновения аварийных ситуаций и неисправностей. С этой целью используются коммутационные аппараты, которые создаются различными конструкциями и могут:

1. отключать аварийные токи максимально возможных величин;

2. коммутировать только рабочие нагрузки;

3. обеспечивать разрыв видимого участка электрической схемы за счет переключения только при снятом с оборудования напряжении.

Коммутационные аппараты, способные отключать аварийные ситуации, работают в автоматическом режиме и называются «автоматическими выключателями». Они создаются с различными возможностями коммутации нагрузок за счет конструктивных особенностей.

По принципу использования запасенной энергии, заложенной в работу исполнительного механизма, их подразделяют на:

пружинные;

грузовые;

давления;

электромагнитные.

По способам гашения электрической дуги, возникающей при отключениях, они классифицируются на:

воздушные;

элегазовые;

вакуумные;

масляные;

автогазовые;

электромагнитные;

автопневматические.

Для управления исключительно рабочими режимами, характеризующимися только номинальными параметрами сети, создаются «выключатели нагрузки». Мощность их контактной системы и скорость работы позволяют успешно переключаться при обычном состоянии схемы. Но, ими нельзя оперировать для ликвидации коротких замыканий.

При разрыве электрической цепи под нагрузкой создается электрическая дуга, которая ликвидируется конструкцией выключателя. В обесточенной схеме для отделения определенного участка от напряжения используют более простые устройства:

1. разъединители;

2. отделители.

Оперируют, как правило, вручную при снятом напряжении. На подстанциях 330 кВ и выше управление разъединителями осуществляется электродвигателями. Это объясняется большими габаритами и механическими усилиями, которые сложно преодолеть вручную.

При включении разъединителя участок его цепи собирается в электрическую схему, а при отключении - выводится.

Отделители создаются для автоматического разделения напряжения с защищаемого участка при создании на нем бестоковой паузы удаленным выключателем. Более подробно работа отделителя изложена .

Взаимное расположение коммутационных аппаратов и шин

Любая трансформаторная подстанция создается по определенной электрической схеме, предполагающей обеспечение надежной работы, простоты управления в сочетании с минимумом затрат на ввод и эксплуатацию. С этой целью к трансформаторному устройству разными способами подключаются отходящие ЛЭП.

Наиболее простая схема предполагает подключение к ТП посредством силового выключателя Q одной секции шин, от которой отходят все присоединения. Для обеспечения условий безопасного ремонта оборудования выключатели со всех сторон отделяются разъединителями.

Если на ПС много присоединений, когда в схеме используются 2 силовых трансформатора, то может применяться секционирование за счет использования дополнительного выключателя, который постоянно находится в работе, а при возникновении неисправности на одной из секций разрывает цепь, оставляя в работе ту секцию, где нет поломки.

Использование в такой схеме обходной системы шин, образованной за счет подключения дополнительных выключателей и небольшой корректировки электрических цепей, позволяет переводить любое присоединение на питание от обходного выключателя, безопасно выполнять ремонт и обслуживание собственного.

Бо́льшими удобствами обслуживания и повышенной надежностью обладают распределительные устройства, собранные на основе двух рабочих систем шин с обходной, когда они дополнительно разделены на секции.

В исходном состоянии все отход ящие ЛЭП получают электроэнергию от обоих трансформаторов. Для этого шинные и секционные выключатели питают секции шин, а присоединения равномерно распределены по ним через свои коммутационные устройства.

Обходная СШ каждой секции вводится под напряжение только для случая перевода через нее питания присоединения, выключатель которого выведен в ремонт.

При возникновении короткого замыкания на одной из секций она отключается защитами со всех сторон, а все остальные с подключенными к ним ЛЭП остаются в работе. За счет такой схемы при КЗ на ОРУ обесточивается минимальное количество потребителей - ¼ от всех работающих.

Приведенные схемы показаны для примера. Их существует большое разнообразие, которое позволяет наиболее оптимально эксплуатировать оборудование трансформаторной подстанции.

Защиты, автоматика, системы управления

Работа оборудования трансформаторной подстанции происходит в автоматическом режиме под дистанционным наблюдением оперативного персонала. Чтобы предотвратить серьезные повреждения внутри сложной дорогостоящей системы применяются автоматические защитные устройства.

Они имеют чувствительные датчики, которые воспринимают начало возникновения аварийных процессов и, обрабатывая полученную информацию, передают ее на защиты.

Такими датчиками могут работать механические приборы, реагирующие на:

повышение температуры;

возникновение вспышки света;

резкое возрастание давления внутри закрытой ячейки;

образование дыма;

начало газообразования внутри жидкостей или другие признаки.

Однако, основная нагрузка по определению начала аварийных режимов возложена на электрические устройства - измерительные и .

Они с высокой точностью моделируют электрические процессы, происходящие в первичной схеме силового оборудования и передают их в органы сравнения, которые определяют момент возникновения неисправностей.

Полученный сигнал от них воспринимают логические блоки, обрабатывающие поступившую информацию для передачи исполнительной команды на отключающие устройства конкретных автоматических выключателей.

У малогабаритных трансформаторных подстанций, размещенных внутри крытых сооружениях, защиты могут располагаться в отдельной ячейке или шкафу.

На подстанциях, преобразующих напряжение 110 кВ и выше, для размещения релейных вторичных цепей требуется отдельное здание с большим количеством панелей. На них монтируют системы управления, автоматики и защиты:

каждого трансформатора;

ошиновки;

шин;

отходящих линий;

пожаротушения.

К этим устройствам подключаются системы сигнализации, работающие в местном и дистанционном режиме для передачи оперативному персоналу достоверных сведений о происходящих коммутациях в электрической сети. Наиболее важная информация о положении ответственных элементов оборудования передаются по каналам телесигнализации.

Используемые многие десятилетия релейные защиты постепенно вытесняются микропроцессорными малогабаритными модулями, облегчающими эксплуатацию.

Однако, их массовое использование сдерживается высокой стоимостью и отсутствием точных международных стандартов для всех производителей. Ведь при поломке отдельного специфичного блока пользователю приходится обращаться к конкретному заводу для замены возникшей неисправности.