Назначение, мощность и виды трансформаторной подстанции

Трансформаторная подстанция ктп

Принцип работы трансформаторных подстанций похож на силовые генераторы 588MVA. Все соединения между подстанцией и генератором будут осуществляться с помощью изолированной фазы шинопровода (IPBD).

Электроэнергия постоянно должна передаваться на длительные расстояния. Трансформаторные подстанции необходимы для:

1. Уменьшения нагрева проводов.
2. Устранения вихревых токов.

На тех подстанциях, где напряжение будет повышаться используют повышающие трансформаторы. Эти устройства обычно могут иметь автоматические выключатели и предохранители. Подстанции необходимо располагать на открытом воздухе и закрывать их в металлической ограде. В жилых районах, где плотность населения велика трансформаторы можно располагать в закрытых помещениях. Благодаря этому можно значительно уменьшить гул устройства.

Как видите, трансформаторная будка может быть разнообразной. Для ее охлаждения вам необходимо использовать специальное трансформаторное масло. Генератор трансформатора имеет специальный охлаждающий механизм, который будет связан с заземлением и понижающим резистором. Если вам будет интересно, тогда можете прочесть про понижающие трансформаторы.

Сначала электричество будет генерироваться на ТЭС, АЭС, ГЭС. Затем напряжение будет передаваться на подстанцию. В подстанции напряжение сможет значительно возрасти благодаря использованию повышающего трансформатора. Повышать напряжение необходимо для того чтобы избежать потерь напряжения во время передачи электроэнергии. После передачи электроэнергии она также поступит на подстанции. Здесь электричество пройдет через понижающие трансформаторы и направится к потребителю. В распределительной сети также можно встретить и дополнительные трансформаторы, которые необходимо использовать для распространения электроэнергии по локальной сети.

Простое объяснение

Давайте не будем углубляться в скучные определения, формулы, а разберем вопрос по-простому. И в первую очередь разберемся какую же мощность потребляют наши с вами электроприборы.

Итак, для начала уясните, что далеко не каждый электроприбор, который работает от сети переменного тока, тратит всю поглощаемую мощность на выполнение полезной работы – разогрев, свет, звучание музыкальных колонок и т. п.

Нагрузку можно разделить на четыре основных вида и все из них могут подсоединяться непосредственно к трансформатору.

Резистивная нагрузка

Ярким представителем такого вида нагрузки является самый обычный электрочайник или же утюг, в котором разогревается тэн при прохождении по нему электрического тока.

По сути, тэн – это не что иное, как сопротивление, и здесь абсолютно неважно как по нему течет ток. Здесь все просто: чем больший ток течет, следовательно сильнее нагрев, а это значит, что абсолютно вся мощность затрачивается на этот процесс

Так вот мощность, оная затрачивается на резистивной нагрузке, именуется активной. Вот именно такую нагрузку и измеряют в кВт.

Индуктивная нагрузка

Примером индуктивной нагрузки является самый обычный электродвигатель. При прохождении тока по электродвигателю далеко не вся энергия затрачивается на вращение.

Определенная часть уходит на то, чтобы создать электромагнитное поле, а также рассеивается в проводнике. Данная составляющая мощности именуется как реактивная мощность.

Она не затрачивается для выполнения работы напрямую, но нужна для того, чтобы оборудование полноценно функционировало.

Емкостная нагрузка

Это частный случай реактивной составляющей мощности. Как вы знаете, конденсатор работает по принципу: накопил заряд – отдал заряд. А это означает, что неизбежно часть мощности затрачивается на накопление и передачу заряда и не участвует в полезной работе напрямую.

Так вот сейчас крайне сложно найти дома электроприбор, в котором не будет стоять хотя бы парочка конденсаторов.

Смешанная нагрузка

Ну, здесь все предельно просто. В смешанной нагрузке есть все вышеописанные составляющие. И 99 из 100 электроприборов именно такие.

Так вот полная же мощность как раз и состоит из реактивной и активной составляющей и именно полная нагрузка измеряется в кВА.

Производители трансформаторов не могут заранее определить, какой вид нагрузки окажется подключен, и где именно будет использоваться их изделие. Поэтому в технических параметрах и указывается полная мощность для смешанного типа нагрузки.

Важно запомнить. Многие производители указывают мощность прибора в кВт, но так же указывают и коэффициент мощности К

Так вот, чтобы узнать полную мощность прибора, нужно запомнить простую формулу:

Многие производители указывают мощность прибора в кВт, но так же указывают и коэффициент мощности К. Так вот, чтобы узнать полную мощность прибора, нужно запомнить простую формулу:

Давайте для лучшего понимания рассмотрим простой пример. Допустим, вы приобретаете дрель и ее мощность, согласно техническим данным, равна 3 кВт. А вот коэффициент мощности равен 0,8.

Так вот, зная эти данные, можно рассчитать полную мощность дрели:

S = 3/0.8 = 3.75 кВА

Именно на эту величину дрель будет нагружать наш с вами трансформатор.

Выбор конструкции трансформатора

По способу охлаждения и изоляции обмоток трансформаторы выпускают:

• масляными;
• с синтетическими жидкостями;
• воздушными.

Масляный трансформатор

Наиболее распространенные – масляные трансформаторы. Их обмотки размещены в баках, заполненных маслом с повышенными изоляционными характеристиками (трансформаторное масло). Оно выполняет роль дополнительной изоляции между витками обмоток, обмотками разных фаз, разных напряжений и баком трансформатора. Циркулируя внутри бака, оно отводит тепло обмоток, выделяемое при работе. Для лучшего теплоотвода к корпусу трансформатора привариваются трубы дугообразной формы, позволяющие маслу циркулировать вне бака и охлаждаться за счет окружающего воздуха. Мощные масляные трансформаторы комплектуются вентиляторами, обдувающими элементы, в которых происходит охлаждение.

Недостаток масляных трансформаторов – риск возникновения пожара при внутренних повреждениях. Поэтому их можно устанавливать только в подстанциях, расположенных отдельно от зданий и сооружений.

Трансформатор с воздушным охлаждением (сухой)

При необходимости установить распределительное устройство с трансформатором поближе к нагрузке или во взрыво- или пожароопасных цехах, используются трансформаторы с воздушным охлаждением. Их обмотки изолированы материалами, облегчающими передачу тепла. Охлаждение происходит либо за счет естественной циркуляции воздуха, либо с помощью вентиляторов. Но охлаждение сухих трансформаторов все равно происходит хуже масляных.

Решить проблему пожарной безопасности позволяют трансформаторы с синтетическим диэлектриком. Их устройство похоже на конструкцию масляного трансформатора, но вместо масла в баке находится синтетическая жидкость, которая не так склонна к возгоранию, как трансформаторное масло.

Выбор трансформаторов собственных нужд

Для трансформаторных подстанций собственных нужд принимается равное 0.3-0.5% от полной мощности потребителей (если в здании не указана мощность собственных нужд).

Sсн=(0.003-0.003) Sп

Sтсн=50 кВА

По рассчитанной мощности на собственные нужды подстанции выбирается трансформатор собственных нужд из условия:

Sн.тр ? Sс.н. , кВА 2500 ? 63 кВА

U1н ? U1раб , кВ 35 ? 10 кВ

U2н ? U2раб , кВ 11 ? 0.4 кВ

Тип и параметры трансформатора собственных нужд.

Таблица №2

Тип	Номинальная мощность	Номинальное напряжение обмотки	Потери	Ток холостого хода	Напряжение короткого замыкания	Схема и группа соединения обмотки
Высшего напряжения	Низшего напряжения	Холостого хода	Короткого замыкания
Sн , кВА	U1н ,кВ	U2н ,кВ	Рх.х., кВт	Рк.з., кВт	Iх.х.,%	Uк.з. %
ТМ-63/10	63	10	0,4	0.220	1.28	2.8	4.5	Y/ Y

Особенности подсчета мощности трансформаторов

Для определения мощности подстанций, оснащенных типовыми трансформаторами, в первую очередь потребуется собрать данные о подключенных к ней линейных нагрузках

Прямое суммирование полученных результатов в данном случае неприемлемо, поскольку для получения корректного показателя важно распределение потребления во времени

В многоквартирных домах оно зависит не только от времени суток, но и от сезона: зимой в квартирах включается множество электрообогревателей, летом – не меньшее количество вентиляторов и кондиционеров. Значения поправочных коэффициентов, вводимых для учета сезонности нагрузок для многоквартирных домов, берутся из специальных справочников.

Обратите внимание! Для расчета мощностей, потребляемых промышленными предприятиями, необходим учет особенностей работы технологического оборудования (в частности – знание графика его включении и выключения). При этом принимаются в расчет режимы максимальной сетевой загрузки (при включении в них предельного числа потребителей – Sмакс)

Необходимо учесть и потенциальное расширение производственных мощностей данного предприятия, а также возможность подключения дополнительных нагрузок

При этом принимаются в расчет режимы максимальной сетевой загрузки (при включении в них предельного числа потребителей – Sмакс). Необходимо учесть и потенциальное расширение производственных мощностей данного предприятия, а также возможность подключения дополнительных нагрузок.

Принимается во внимание и общее число размещенных на подстанции преобразователей (N), мощность каждого из которых рассчитывается по следующей формуле:

Здесь Кз – коэффициент загрузки трансформаторного изделия, определяемый как отношение максимума потребляемой мощности к номиналу того же показателя.

Точное значение искомой величины находится затем из ряда дискретных значений от 25-ти до 1000 Ватт как ближайшее к ним.

Дополнительная информация: На практике доказано, что выбирать сильно заниженный Кз невыгодно из соображений экономии.

Рекомендуемые к применению значения коэффициента загруженности для разных категорий потребителей приведены ниже.

Категория потребителей	Коэффициент загрузки
I	0,65-0,7
II	0,7-0,8
II	0,9-0,95

Данные этой таблицы действительны лишь при том условии, что выход из строя одного из станционных трансформаторов автоматически перераспределяет нагрузку на оставшиеся изделия. При этом каждый их них выбирается исходя из допустимой перегрузки (то есть с небольшим запасом по мощности).

Этот показатель ограничивается требованиями предприятия-изготовителя и определяет возможность длительных перегрузок в рабочих цепях трансформаторной подстанции.

Обратите внимание! В соответствие с требованиями ПУЭ и ПТЭЭП перегрузка трансформаторов в течение длительного времени (для синтетических и масляных диэлектриков) ограничена значением 5 процентов

Для сухих образцов трансформаторов

Величина перегрузки, %	20	30	40	50	60
Длительность, мин	60	45	32	18	5

Из приведенных выше таблиц следует вывод, что трансформаторы с сухой изоляцией критичны к режиму перегрузки больше, чем масляные.

В заключительной части обзора отметим, что расчет трансформаторной подстанции по ее основному показателю (мощности) проводится с учетом следующих исходных данных и соображений:

количество всех подсоединенных к его шинам нагрузок;
принятие во внимание постоянного изменения их эксплуатационных параметров (как активных, так и реактивных);
допустимость перераспределения составляющих мощностей между отдельными потребительскими линиями в соответствие с возможностями входящего в их состав трансформаторного оборудования.

После того, как все эти факторы будут полностью учтены – расчет подстанции сводится к выбору нужных коэффициентов и простому суммированию скорректированных значений.

Преимущества

Применение КТПН упрощает и удешевляет подключение потребителей электроэнергии при наличии доступа только к высоковольтной сети. Кроме того, практика применения такого оборудования подтвердила и другие плюсы:

Оперативный монтаж и подключение без масштабных строительных работ.
Мобильность оборудования, что важно при необходимости временного подключения потребителей.
Обеспечение полной безопасности при эксплуатации на открытых площадках в умеренных и холодных климатических условиях.
Заказ необходимой комплектации подстанции в зависимости от особенностей потребителей и условий эксплуатации.
Доступен выбор КТПН необходимой мощности для подключения удалённых объектов промышленного и сельскохозяйственного назначения.

Более подробно можете прочитать в каталоге производителя(откроется в новой вкладке):Открыть файл для чтения и скачивания

Выбор мощности трансформатора

В общем случае выбор мощности трансформаторов производится на основании следующих основных исходных данных: расчетной нагрузки объекта электроснабжения, продолжительности максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, стоимости электроэнергии, нагрузочной способности трансформаторов и их экономичной загрузки.

Основным критерием при выборе единичной мощности так же, как и количества трансформаторов, является минимум приведенных затрат, полученный на основе техникоэкономического сравнения вариантов.

При удельной плотности нагрузки до 0,2 ВА/м2 и суммарной нагрузке до 3000 кВА целесообразно применять трансформаторы 400; 630; 1000 кВА — с вторичным напряжением 0,4/0,23 кВ. При удельной плотности и суммарной нагрузке выше указанных значений более экономичны трансформаторы мощностью 1600 и 2500 кВА.

КТП Бетонная | Комплектные одно- и двухтрансформаторные подстанции (КТП) бетонные

КОМПЛЕКТНАЯ ПОДСТАНЦИЯ В БЕТОННОМ КОРПУСЕ Комплектная двухтрансформаторная подстанция (2)КТП бетонная предназначена для снабжения электроэнергией городских и сельских потребителей, промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Принимает энергию трехфазного переменного тока напряжением 20 кВ (максимально), частотой 50 Гц и преобразует ее до 0,4 кВ. Мощность 250-2500 кВА. Исполнение проходное или тупиковое.

Подстанции изготавливаются по ГОСТ 14 695-80 и имеют следующее обозначение: 2БКТП 250-10/0,4 У1(УХЛ1), где

2 – количество трансформаторов; БКТП – тип исполнения; 250 – мощность трансформатора, кВА; 10 – показатель высшего напряжения, кВ; 0,4 – показатель низшего напряжения, кВ; У1(УХЛ1) – климатические условия.

УСТРОЙСТВО КОМПЛЕКТНОЙ ПОДСТАНЦИИ Стационарная 2БКТП включает в себя один или два блока из монолитного железобетона, внутри которых находятся силовые трансформаторы и электротехническое оборудование. Аппаратура специально предназначена для работы в КТП. При использовании двух блоков бетонные корпуса-оболочки монтируются вплотную, для соединения сторон с высоким и низким напряжениями используется кабельная перемычка.

Блок КТП бетонной состоит из корпуса и съемной крыши. Такое решение облегчает установку и замену оборудования. Корпус разделен металлическими перегородками на три отсека: Для одного или двух силовых трансформаторов. Для УВН. Для РУНН.

В каждом из них устроено низковольтное (36 В) освещение, имеется розетка для включения дополнительного источника света. Доступ в отсеки для обслуживания оборудования осуществляется снаружи. В двери встроены жалюзи лабиринтного типа, исключающие попадание атмосферных осадков. При необходимости можно купить КТП бетонную для использования в жарком климате, трансформаторный отсек оснащается принудительной вентиляцией. Трансформатор установлен на подушки, гасящие вибрацию.

УСТАНОВКА КТП Габариты блока соответствуют правилам дорожного движения, для строповки имеются комплектные подъемные болты. Корпус (2)КТП бетонной устанавливается на дренажную подушку из песка или щебня (не менее 350 мм) с заглублением на 600 мм. Нестойкие грунты требуют размещения корпуса подстанции на железобетонной плите. В основании блока имеются приямки для ввода-вывода кабелей, размещения их под отсеками. УСЛОВИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Эксплуатируется подстанция на основании инструкции изготовителя и ПУЭ. Срок работы продолжительный, не менее 25 лет при своевременном проведении ТО. Использование КТП бетонной не предусматривается в следующих случаях: При высоте более 1000 м. В агрессивных средах и при влажности более 80% при 20°С. При скорости ветра свыше 36 м/сек. Эксплуатация на подвижных установках.

Опыт последних лет показал, что блочные подстанции наиболее полно отвечают современным требованиям гражданского и промышленного строительства. Возможность купить КТП бетонную в необходимой заводской комплектации, быстрота монтажа и подключения, удачный дизайн сделали эту модель наиболее востребованной.

Технологическое присоединение к электрическим сетям

• Калькулятор необходимой мощности — примерный расчет потребности в электрической мощности для подачи заявки на технологическое присоединение;
• Калькулятор стоимости — примерный расчет стоимости технологического присоединения к электрическим сетям в зависимости от типа присоединения (существующее или новое);
• Этапы присоединения — подробное описание основных этапов, необходимых для технологического присоединения к электрическим сетям;
• Ответы ОАО «Ленэнерго» на наиболее часто задаваемые вопросы по технологическому присоединению дополнительной мощности или новой мощности и заключению договора энергоснабжения.

Определение мощности подстанции

Методы определения электрических нагрузок.

Проектирование электроснабжения предприятия выполняют, как правило, в два этапа: стадия проектного задания (или технического проекта) и стадия рабочих чертежей. На стадии проектного задания расчет электрических нагрузок выполняют приближенно, например согласно данным о суммарной установленной мощности отдельных потребителей (отделения цеха и т. д.). На стадии рабочих чертежей производят окончательный уточненный расчет электрических нагрузок с использованием конкретных данных о единичных приемниках отделений, цехов и т.д. Определение расчетных нагрузок выполняют от низших к высшим ступеням системы электроснабжения по отдельным расчетным узлам в сетях напряжением до и выше 1000 В. Расчет электрических нагрузок различных узлов системы электроснабжения выполняют с целью выбора сечений питающих и распределительных сетей напряжением до и выше 1000 В, числа и мощности трансформаторов подстанций, сечений шин их распределительных устройств, коммутационной и защитной аппаратуры. Основные методы определения наибольших расчетных нагрузок, применяемые в настоящее время в практике проектирования, могут быть разделены на две основные группы: 1) метод, определяющий наибольшую расчетную нагрузку Рмах путем умножения установленной мощности потребителя Руст на коэффициент спроса кс < 1, т. с. Р,=Руст кс ;2) методы, определяющие наибольшую расчетную нагрузку либо путем умножения величины средней нагрузки Рср на коэффициент увеличения средней нагрузки, т. е. Рмах = Рсркун, либо путем добавления к величине средней нагрузки некоторой величины ∆с, характеризующей отклонение наибольшей нагрузки от средней, т. е. Рmax == Рср + ∆с. К первой группе относят метод определения расчетной нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса, который рассматривается ниже подробно. Этот метод по сравнению с методами второй группы, является приближенным и используется в основном на стадии проектного задания. Особую группу составляют методы определения расчетных нагрузок по удельным показателям производства, а именно по удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объеме продукции за определенный период и по удельной мощности на единицу производственной площади. Данные по удельным показателям производства, накопленные на основании длительного опыта проектирования и эксплуатации электроустановок различного назначения, приводятся в справочной литературе.

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 отходящие 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.

Расчет номинальной мощности трансформатора

Номинальная мощность, MB • А, трансформатора на подстанции с числом трансформаторов п > 1 в общем виде определяется из выражения

Для сетевых подстанций, где примерно до 25 % потребителей из числа малоответственных в аварийном режиме может быть отключено, обычно принимается равным 0,75…0,85. При отсутствии потребителей III категории К 1-2 = 1 Для производств (потребителей) 1й и особой группы известны проектные решения, ориентирующиеся на 50%ю загрузку трансформаторов.

Рекомендуется широкое применение складского и передвижного резерва трансформаторов, причем при аварийных режимах допускается перегрузка трансформаторов на 40 % на время максимума общей суточной продолжительностью не более 6 ч в течение не более 5 сут.

Так как К1-2 1 их отношение К = К 1-2 / К пер. всегда меньше единицы и характеризует собой ту резервную мощность, которая заложена в трансформаторе при выборе его номинальной мощности. Чем это отношение меньше, тем меньше будет закладываемый в трансформаторы резерв установленной мощности и тем более эффективным будет использование трансформаторной мощности с учетом перегрузки.

Уменьшение коэффициента возможно лишь до такого значения, которое с учетом перегрузочной способности трансформатора и возможности отключения неответственных потребителей позволит покрыть основную нагрузку одним оставшимся в работе трансформатором при аварийном выходе из строя второго трансформатора.

Таким образом, для двухтрансформаторной подстанции

В настоящее время существует практика выбора номинальной мощности трансформатора для двух трансформаторной подстанции с учетом значения к = 0,7, т.е.

Формально выражение (3.14) выглядит ошибочно: действительно, единица измерения активной мощности — Вт; полной (кажущейся) мощности — ВА. Есть различия и в физической интерпретации S и Р. Но следует подразумевать, что осуществляется компенсация реактивной мощности на шинах подстанции 5УР, ЗУР и что коэффициент мощности cos ф находится в диапазоне 0,92… 0,95.

Таким образом, суммарная установленная мощность двухтрансформаторной подстанции

При этом значении к в аварийном режиме обеспечивается сохранение около 98 % Рмах без отключения неответственных потребителей. Однако, учитывая принципиально высокую надежность трансформаторов, можно считать вполне допустимым отключение в редких аварийных режимах какойто части неответственных потребителей.

При двух и более установленных на подстанции трансформаторах при аварии с одним из параллельно работающих трансформаторов оставшиеся в работе трансформаторы принимают на себя его нагрузку. Эти аварийные перегрузки не зависят от предшествовавшего режима работы трансформатора, являются кратковременными и используются для обеспечения прохождения максимума нагрузки.

Далее приведены значения кратковременных перегрузок масляных трансформаторов с системами охлаждения М, Д, ДЦ, Ц сверх номинального тока (независимо от длительности предшествующей нагрузки, температуры окружающей среды и места установки).

Для трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов указанные перегрузки относятся к наиболее нагруженной обмотке.