Виды подстанций

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3
1. Электрические подстанции 4
1.1 Основные направления применения 4
1.2 Состав оборудования электрической подстанции 4
2. Классификация электрических подстанций 6
3. Виды подстанций 9
3.1 Трансформаторные подстанции 9
3.1.1 Область применения 9
3.1.2 Классификация трансформаторных подстанций 9
3.1.3 Конструктивные особенности оборудования 12
3.1.4 Схема трансформаторной установки 13
3.1.5 Выбор мощности 14
3.1.6 Особенности и сроки эксплуатации 14
3.2 Преобразовательные подстанции 15
3.3 Цифровая подстанция 17
3.3.1 Подходы к реализации 17
3.3.2 Структура цифровой подстанции 19
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 22
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 23

1.1 Основные направления применения
Подстанция распределительная электрическая ответственна за прием и преобразование электроэнергии. При этом напряжение может понижаться или повышаться, а при необходимости и выпрямляться, что обуславливается нуждами потребителя. На следующем этапе выполняется распределение полученной энергии. В случаях, когда предполагается повышение значения напряжения, электроэнергия принимается, например, от генератора, а передается далее на ЛЭП.
Если электроэнергия подается от линий электропередач, то для дальнейшей ее отправки потребителю необходимо осуществить понижение напряжения. В качестве обслуживаемых объектов выступают производственные цеха, населенные типы поселкового или городского типа, микрорайоны и прочее.1

1.2 Состав оборудования электрической подстанции
Электрические станции и подстанции могут поставляться на участок монтажа в готовом, полностью собранном виде или же отдельными блоками и узлами, при этом оборудование будет носить название комплектное. Основные элементы и узлы:
1. Камера для установки в ней аппаратуры, включая и трансформатор, а также шинопровод. Встречается два исполнения: полностью закрытое без сетчатых вставок и частично закрытое с ограждением в виде сетки.
2. Сборные шины. Они в совокупности представляют целую систему. Электрические станции и подстанции могут содержать также отдельные секции, которые представляют собой те же сборные шины, отделенные коммутационным узлом.
3. Токопроводящая система, включающая в себя шины или кабели, которые соединяются с изоляторами. Располагаются такие конструкции на поддерживающих опорах. Именно с помощью данного узла осуществляется передача электроэнергии.
4.
...

2. Классификация электрических подстанций
Классифицируется оборудование такого рода в первую очередь по назначению.
При этом выделяют:
• Генерирующие;
• Потребительские;
• Преобразовательно-распределительные.
Электрические генерирующие станции и подстанции представляют технику, ответственную выработку энергии, тогда как потребительские исполнения принимают электроэнергию от ЛЭП и обеспечивают потребности объектов разного целевого назначения. Преобразовательно-распределительные аналоги выполняют функцию по преобразованию напряжения с целью дальнейшего распределения.
Функционально подстанции делятся на:
• Трансформаторные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения при помощи трансформаторов.
• Преобразовательные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования рода тока или его частоты.
...

3.1.1 Область применения
Электрическая установка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии различным потребителям называется трансформаторной подстанцией. Трансформаторная подстанция имеет в своём составе трансформаторы, устройства управления, распределительные и другие вспомогательные устройства. Данная установка является важнейшим элементов электрической сети и широко применяется для эксплуатации на сельскохозяйственных и промышленных объектах, а также для передачи электричества населенным пунктам.
Область применения таких установок включает в себя самые различные объекты:
• Сельскохозяйственные комплексы;
• Предприятия;
• Строительные площадки;
• Железнодорожные;
• Метрополитен;
• Шахты;
• Дачные поселки.
3.1.
...

3.1.2 Классификация трансформаторных подстанций
По типу преобразования электрической энергии с применением силовых трансформаторов выделяют:
• Повышающие трансформаторные подстанции - с их помощью увеличивается значение напряжения, вырабатываемое генератором электростанции. Такие подстанции чаще всего используют на электростанциях, они служат для передачи электроэнергии большой мощности на дальние расстояния с наименьшими потерями;
• Понижающие (или понизительные) трансформаторные подстанции, наоборот, понижают первичное напряжение сети.
...

3.1.3 Конструктивные особенности оборудования
Для того, чтобы правильно выбрать электроустановку необходимо четко представлять ее устройство и принцип работы (Рисунок 3.1). При транспортировке электроэнергии на большие расстояния происходит повышение-понижение напряжения, вызванное необходимостью снижения тепловых потерь в линии. Но для потребителя такие значения являются неприемлемыми, поэтому приходится использовать трансформаторные подстанции, которые повышают или понижают напряжение до потребляемого в 380 или 220 В.4

Рисунок 3.
...

3.1.4 Схема трансформаторной установки
Решения по этому вопросу обычно принимаются с учетом системы электроснабжения объекта и перспектив его развития. Разрабатывая схему трансформаторной подстанции, производитель стремиться сделать ее максимально проще, чтобы количество коммутационных аппаратов было минимально возможным. Для этого применяются устройства автоматики.
Основными положениями для энергоустановок всех напряжений можно считать:
• Использование шин одной системы;
• Применение блочных схем;
• Установка автоматических систем и телемеханики.
В подстанциях, где установлена пара трансформаторов, предусматривается раздельная их работа, что позволяет снизить токи КЗ. Кроме того, у них упрощенная коммутация и эффективная релейная защита на вводах.
Устройства с длительной параллельной работой используются редко. Но все же иногда такой подход является целесообразным.
...

3.1.5 Выбор мощности
При проектировании электроустановки необходимо подобрать оборудование под расчетную нагрузку. При этом для выбора мощности прибора могут использоваться различные методики. А кроме того, следует опираться на нормативную документацию.
Обычно в подстанциях используются масляные трансформаторы и их количество зависит от категории объекта. Обычно для 1 и 2-ой используют двухтрансформаторные подстанции, а для 3-ей – установки с одним.
Мощность прибора обычно выбирается с учетом его перегрузочной способности в режиме аварии. Для этого сравнивается полная мощность подстанции с допустимой для различных видов потребителей нагрузкой. Расчеты выполняются по специальным формулам. В них используются значения дневной и вечерней нагрузок, а также коэффициент одновременности, зависящий от числа потребителей.
Например, для небольшого населенного пункта можно ограничиться подстанцией с трансформаторами мощностью до 63 кВА.
...

3.1.6 Особенности и сроки эксплуатации
Выбор любой системы электроснабжения должен выполняться в соответствии с планируемыми нагрузками. И в этом случае многие предпочитают перестраховаться, чем выбрать установку впритык.
В действительности возможны ситуации, в которых даже самая экономичная подстанция будет загружаться только частично. Это связано со спецификой изготовления оборудования. Так как трансформаторные электроустановки производятся с учетом неблагоприятных условий эксплуатации.
Например, большинство подстанций рассчитаны на работу при температуре от +40 до -40°C, но такие показатели являются довольно редкими для средней полосы. Да и аварии случаются в электросетях не столь часто. Поэтому срок службы даже самой маломощной трансформаторной подстанции составляет 25 лет, как заявляет производитель, даже если ей иногда придется работать в критических условиях.
Но чтобы оборудование использовалось эффективно его монтаж должны производитель специалисты.
...

• Преобразовательные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования рода тока или его частоты.
Электрическое распределительное устройство, не входящее в состав подстанции, называется распределительным пунктом. Преобразовательная подстанция, предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный и последующего преобразования постоянного тока в переменный исходной или иной частоты называется вставкой постоянного тока.
В зависимости от места и способа присоединения подстанции к электрической сети нормативные документы не устанавливают классификации подстанций по месту и способу присоединения к электрической сети. Однако ряд источников даёт классификацию исходя из применяющихся типов конфигурации сети и возможных схем присоединения подстанций:
• Тупиковые — питаемые по одной или двум радиальным линиям.
• Ответвительные — присоединяемые к одной или двум проходящим линиям на ответвлениях.
...

3.3.1 Подходы к реализации
Новые технологии производства современных систем управления перешли из стадии научных исследований и экспериментов в стадию практического использования. Разработаны и внедряются современные коммуникационные стандарты обмена информацией. Широко применяются цифровые устройства защиты и автоматики. Произошло существенное развитие аппаратных и программных средств систем управления. Появление новых международных стандартов и развитие современных информационных технологий открывает возможности инновационных подходов к решению задач автоматизации и управления энергообъектами, позволяя создать подстанцию нового типа — цифровую подстанцию (ЦПС). Отличительными характеристиками ЦПС являются: наличие встроенных в первичное оборудование интеллектуальных микропроцессорных устройств, применение локальных вычислительных сетей для коммуникаций, цифровой способ доступа к информации, её передаче и обработке, автоматизация работы подстанции и процессов управления ею.
...

3.3.2 Структура цифровой подстанции
Рассмотрим подробнее структуру цифровой подстанции, выполненную в соответствии со стандартом МЭК 61850. Система автоматизации энергообъекта, построенного по технологии «Цифровая подстанция», делится на три уровня:
• полевой уровень (уровень процесса);
• уровень присоединения;
• станционный уровень.
Полевой уровень состоит из:
• первичных датчиков для сбора дискретной информации и передачи команд управления на коммутационные аппараты (micro RTU);
• первичных датчиков для сбора аналоговой информации (цифровые трансформаторы тока и напряжения).
Уровень присоединения состоит из интеллектуальных электронных устройств:
• устройств управления и мониторинга (контроллеры присоединения, многофункциональные измерительные приборы, счётчики АСКУЭ, системы мониторинга трансформаторного оборудования и т.д.);
• терминалов релейной защиты и локальной противоаварийной автоматики.
...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе проделанной работы выполнены все задачи для достижения поставленной цели: рассмотрены основные направления применения электрических подстанций, их состав, классификация подстанций, устройство и работа некоторых видов электрических подстанций – трансформаторных, преобразовательных, а также цифровых подстанций и другие моменты.
Из вышеизложенного материала необходимо сделать несколько выводов: во-первых, электрические сети сегодня, как паутина, опутывают все населенные пункты. По ним в дома и на предприятия поступает энергия, необходимая для работы различного оборудования, освещения, функционирования систем климат-контроля и другой техники. Однако, современные приборы весьма чувствительны к скачкам напряжения и если в вашей сети такие ситуации случаются часто, то приходится искать способы их устранения. Для этого используется специальное оборудование, которое входит в устройство подстанции трансформаторной.
...

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ефанов, А.В. Проектирование электрической части подстанции: учебное пособие для выполнения карового проекта по дисциплине «Электрические станции и подстанции» / А.В. Ефанов. – Ставрополь: АГРУС, 2015.-70 с.
2. Кокин, С. Е. Схемы электрических соединений подстанций: учебное пособие / С. Е. Кокин, С. А. Дмитриев, А. И. Хальясмаа. — Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2015. — 100 с.
3. Коломиец Н.В. Электрическая часть электростанций и подстанций: учебное пособие / Н.В. Коломиец, Н.Р. Пономарчук, В.В. Шестакова– Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. – 143 с.
4. Марченко А. Л. Основы электроники. Учебное пособие для вузов / А. Л. Марченко. — М.: ДМК Пресс, 2008. — 296 с.
5. Пинт Э.М. Электроснабжение с основами электротехники: учеб. пособие / Э.М. Пинт, Г.В. Фролов, И.Н. Петровнина, И.И. Романенко. – Пенза: ПГУАС, 2015. – 92 с.
6. Тиличенко, М. П. Электротехника и электроника : учеб.-метод. пособие / М. П. Тиличенко, А. В. Козлов ; М-во образования Респ. Беларусь, Гомел. гос. техн. ун-т им. П. О. Сухого. – Гомель : ГГТУ им. П. О. Сухого, 2016. – 437 с.
7. Усольцев А.А. Общая электротехника: Учебное пособие. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2009. – 301 с.
8. Шахнин, В.А. Электроснабжение предприятий стройиндустрии: учебное пособие к курсовому проектированию/ В.А. Шахнин; Рощина С.И. Владим. гос. ун-т имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых. - Владимир: 2014. - 109 с.