Условия использования электрической энергии предполагают проведение ряда технических и технологических мероприятий, важнейшим из которых является приведение силы тока и напряжения к значениям, удовлетворяющим потребителей. Необходимость изменения параметров электроэнергии продиктована и спецификой физических явлений, возникающих при ее транспортировании по проводам линий электропередач (ЛЭП). Для этой цели используются специальные установки – трансформаторные подстанции (ТП), оборудованные силовыми понижающими или повышающими трансформаторами. Повышая напряжение и, одновременно, снижая значение силы тока, эти установки способствуют снижению активного сопротивления в проводах ЛЭП и, тем самым, позволяют уменьшить их сечение, уменьшить вес и сэкономить металл. Трансформация электроэнергии с увеличением напряжения и снижением силы тока, при достаточно широком разносе проводов, допускает возможность ее передачи на очень большие расстояния с минимальными потерями. Понижающие ТП преобразовывают поступающую на их вводы энергию до значений, обусловленных техническими характеристиками оборудования конечных потребителей. Учитывая значимость трансформаторных подстанций в структуре систем жизнеобеспечения и повышенные требования к их эксплуатационной безопасности, разработку проектов и строительство подстанций разрешено производить специализированным предприятиям, имеющим соответствующие лицензии и Государственную аккредитацию. В Москве и Московской области проектирование и монтаж оборудования ТП производит строительная лаборатория «ТехЛабКонтроль».     

Состав оборудования, классификация трансформаторных подстанций

Трансформаторные подстанции – один из главных элементов передающей и распределительной сети электрического тока. Состав оборудования, входящего в состав понижающих и повышающих ТП, примерно одинаков, основные различия состоят в его мощности и целях трансформирования параметров электроэнергии – повышения/понижения силы тока и напряжения. Перечень узлов, приборов и механизмов, требующихся для эффективной и безопасной работы электроподстанций достаточно широк, основные его элементы:

• преобразующие агрегаты – один или два силовых трансформатора;
• токоприемники – устройства ввода воздушных или кабельных линий передачи электроэнергии;
• силовые выключатели, разъединители, изоляторы;
• отходящие линии;
• измерительное оборудование;
• системы автоматического управления и защиты;
• вспомогательные элементы системы – вентиляция, кондиционирование и обогрев, защита от появления льда на проводах, бытовые помещения и др.

Понижающая или повышающая электрическая трансформаторная подстанция является обязательным элементом системы электроснабжения любого масштаба – крупного города или его отдельного района, сельского поселения или коттеджного поселка, промышленного предприятия или даже его отдельного цеха. По этим признакам электроподстанции делятся на:

• узловые (УРП), получающие и преобразующие напряжение 35-220 кВ для передачи электроэнергии на другие ТП;
• главные понижающие (ГПП) и распределяющие (РП) по потребителям энергию с напряжением 6-10 кВ;
• подстанции глубокого ввода (ПГВ) для обеспечения электроэнергией напряжением 35-220 кВ отдельных первичных потребителей;
• городские, цеховые подстанции и трансформаторные пункты, получающие энергию напряжением 6, 10 или 35 кВ и понижающие его величину до 380-400 В.
• тяговые электроподстанции, преобразующие параметры электрической энергии для возможности ее использования в электротранспортном хозяйстве.

При проектировании и строительстве большинства современных объектов предусматривается включение в их состав комплектных трансформаторных подстанций (КТП), включающих в свою комплектацию все, что необходимо для безопасной и эффективной трансформации электроэнергии и передачи её потребителям. В этом плане, лучшим вариантом является использования оборудования блочного типа. Стационарная блочная комплектная трансформаторная подстанция (БТКП) представляет собой наделенную максимальной функциональностью и полностью готовую к эксплуатации электроэнергетическую установку, собранную в заводских условиях.

Кроме классифицирования ТП по видам, электроподстанции различаются по месту размещения и способу подсоединения к электрической сети. По этим признакам они делятся на:

• ответвительные, устанавливаемые на ответвлениях ЛЭП;
• тупиковые, получающие электрическую энергию по одной или двум радиальным линиям;
• проходные, располагаемые на одной линии с двухсторонним питанием;
• узловые, питающиеся от трех и более линий.

По типу исполнения трансформаторные подстанции различаются на открытые, закрытые, столбовые (мачтовые), внутрицеховые, встроенные, пристроенные. Кроме этого, существует понятие «опорная подстанция», относящееся к ТП более высокой значимости по отношению к другим электроподстанциям из той же сети и являющейся центром их питания.

Особенности эксплуатации комплектных трансформаторных подстанций

Трансформаторная подстанция любого типа и назначения состоит из множества структурных элементов, каждый из которых выполняет функции, заложенные в него проектом. В общем случае, КТП состоит из одного или двух масляных или сухих силовых трансформаторов, системы управления и распределения энергии, приборов контроля, устройств, обеспечивающих безопасность эксплуатации – молниеотвода, заземления, изоляторов, выключателей со встроенными тепловыми и электромагнитными расцепителями. Все технические характеристики указываются в маркировке, например, КТП-Х/10//0,4-81-У1, где,

• К – комплектная;
• Т – трансформаторная;
• П – подстанция;
• обозначение Х в каждой конкретной модели указывает мощность трансформатора – 25, 40, 63, 100 или 160 кВА;
• 10 – класс напряжения (кВ);
• 0,4 – напряжение на выходе;
• 81 – год разработки;
• У1 – климатическое исполнение и категория размещения (ГОСТ 15150-69).

Информация, зашифрованная в маркировке, с максимальной полнотой характеризует вид и назначение ТП, позволяет сделать вывод об условиях эксплуатации оборудования. Кроме этого правила пользования и безопасности изложены в технической документации, являющей неотъемлемой частью каждой электроэнергетической установки. Правила эксплуатации (ГОСТ 15150-69, ГОСТ 15543.1-89) определяют следующие условия эксплуатации трансформаторных подстанций:

• температура окружающей среды – от минус 45ºС до плюс 40ºС;
• относительная влажность воздуха – до 100%;
• высота расположения над уровнем моря – не более 1000 метров.

Кроме этого, в процессе эксплуатации ТП следует соблюдать общие правила электробезопасности и не допускать присутствия в рабочей зоне агрессивных газов и паров, токопроводящей пыли, взрывоопасной концентрации атмосферных включений. Несмотря на то, что работа трансформаторных подстанций происходит в автоматическом режиме, ее условия должны находиться под постоянным контролем ответственных лиц. Фактические параметры тока и напряжения, температуры обмоток и давления масла в трансформаторе не должны превышать значений, указанных производителем оборудования. При возникновении аварийных ситуаций допускается перенаправление линий передачи энергии (по возможности) или отключение для устранения причин и последствий неполадок.

Техническое обслуживание

Условия безаварийной и безопасной эксплуатации трансформаторных подстанций предполагает необходимость регулярного наблюдения за общим состоянием оборудования, проведения регламентного обслуживания силовых трансформаторов и коммутационной аппаратуры входного и распределительных щитов в объемах и методами, предусмотренными ГОСТ 14695-80, ПУЭ-7 (правила устройства электроустановок) и ПТЭЭП (правила технической эксплуатации электроустановок потребителей). Цели ТО:

• стабильность энергоснабжения потребителей;
• поддержание электробезопасности системы на должном уровне;
• предупреждение досрочного или аварийного выхода из строя электрооборудования;
• минимизация объема эксплуатационных материальных и трудовых затрат.

Проведение технического обслуживания трансформаторных подстанций включает в себя комплекс организационных и технических мероприятий, проводимых специально обученным персоналом предприятий, владеющих оборудованием, или с привлечением сторонних специализированных организаций. В состав ТО входит:

• периодический осмотр без вывода оборудования из эксплуатации;
• внеочередная проверка с анализом проводимости элементов системы при срабатывании защиты;
• текущий регламентный ремонт, выполняемый по утвержденному графику с учетом особенностей эксплуатации масляных и сухих трансформаторов;
• капитальный ремонт по методикам нормам ПТЭЭП и инструкциям по эксплуатации оборудования.

К техническому обслуживанию относятся и аварийно-восстановительные работы, их объем зависит от вида, состава повреждений и их тяжести после оценки возможности восстановления трансформаторной подстанции. Профилактические осмотры и ремонт ТП производится исключительно после полного снятия напряжения на вводе и отходящих линиях.

Проектирование и строительство РП, КТП, БКТП

Монтаж электрических трансформаторных подстанций производится в соответствии с требованиями пакета проектной документации, предварительно разработанной на основании технического задания. При этом подлежат учету все условия предстоящей эксплуатации с выбором земельного участка или иного места установки оборудования, анализом нагрузок и других параметров, важных для энергообеспечения объекта. Объемы и состав проектирования определяются сложностью конструкции ТП и величиной трансформируемого напряжения. Основная задача – поиск оптимального решения для реализации условий технического задания заказчика с минимально возможными материальными затратами на строительство.

После завершения проектирования и утверждения пакета проектно-сметной документации производится комплектация оборудования и монтаж ТП на выбранном земельном участке, мачте, пристройке или внутри цеха предприятия. Изготовленные и упакованные в заводских условиях элементы КТП можно перевозить на любые расстояния всеми видами транспорта. Перед установкой, допускается их кратковременное хранение на открытых площадках с обеспечением защиты от влаги и механических повреждений. Разметка и подготовка фундаментов производится в соответствии с общими правилами ведения строительно-монтажных работ, размещение ТП внутренней установки допустимо только после полной подготовки помещений. Далее производится монтаж электрооборудования в строгом соответствии с проектной схемой. По окончании работ проверяется исправность внутренней проводки, надежность клеммных и болтовых соединений. Особое внимание уделяется контактным и заземляющим узлам, работе механической блокировки, состоянию изоляторов. В этом плане, для наружной установки более удобны блочные комплектные трансформаторные подстанции. Конструктивно, такая подстанция представляет собой изготовленный на заводе изолированный блок с уже установленным электроэнергетическим оборудованием, утеплением, отделкой, вентиляцией и помещениями для обслуживающего персонала. БКТП монтируется на предварительно подготовленном фундаменте с привязкой к условиям местности и обеспечением водоотвода.

Заключение

Проектирование и строительство РП, ТП, КТП, БКТП – сложный процесс, характеризующийся специфичностью и большим числом технологических особенностей. Предусмотреть установленную законом и правилами последовательность действий, гарантированно обеспечить эксплуатационную безопасность может только персонал специализированных предприятий, профессионально занимающийся предоставлением таких услуг. В противном случае надзорные органы просто не выдадут разрешение на эксплуатацию КТП. Для заказа проектирования и строительства трансформаторных подстанций любого типа и мощности в Москве и Подмосковье, достаточно поместить заявку на страницах данного сайта или связаться с представителями строительной лаборатории «ТехЛабКонтроль» одним из способов, указанных в разделе «Контакты».