Правила размещения трансформаторных подстанций: важные аспекты

Серия КТППН

Такой тип ТП используются для электропитания погружных (нефтяных) насосов, а также станков-качалок (16-125 кВт и силой тока до 60А). Сообразно климатическим условиям КТППН используется при температурах -60+40 градусов Цельсия. Ввод от высоковольтной линии выполняется воздушным способом и кабельными выводами. В отличие от других подстанций, КТППН оснащена блокировками, служащими безопасности персонала, а также спецприспособление для выдвижения трансформатора. Штепсели, переключатели приспособлены для токоприёмников с трёхфазным напряжением 380 В (60А), а также однофазным напряжением 220 В (40А). Установка КТППН возможна на утрамбованном грунте или бетоне.

Основные элементы электроподстанций

• Силовые трансформаторы, автотрансформаторы.
• Вводные конструкции для воздушных и кабельных линий электропередачи.
• Открытые (ОРУ) и закрытые (ЗРУ) распределительные устройства, включая: Системы и секции шин;
• Силовые выключатели;
• Разъединители;
• Измерительное оборудование (измерительные трансформаторы тока и напряжения, измерительные приборы);
• Оборудование ВЧ-связи между подстанциями (конденсаторы связи, фильтры присоединения);
• Токоограничивающие, регулирующие устройства (конденсаторные батареи, реакторы, фазовращатели и пр.).
• Преобразователи частоты, рода тока (выпрямители).

Система питания собственных нужд подстанции:

• Трансформаторы собственных нужд;

Щит переменного тока;
Аккумуляторные батареи;
Щит постоянного (оперативного) тока;
Дизельные генераторы и другие аварийные источники энергии (на крупных и особо важных подстанциях).
Системы защиты и автоматики:

• Устройства релейной защиты и противоаварийной автоматики для силовых линий, трансформаторов, шин.

Автоматическая система управления.
Система телемеханического управления.
Система технического и коммерческого учёта электроэнергии.
Система технологической связи энергосистемы и внутренней связи подстанции.
Система заземления, включая заземлители и контур заземления.
Молниезащитные сооружения.

Система автоматического пожаротушения.
Система освещения территории.
Система охранно-пожарной сигнализации, управления доступом.
Система технологического и охранного видеонаблюдения.
Устройства плавки гололёда на воздушных линиях.
Системы аварийного сбора масла.
Системы питания маслонаполненных кабелей.
Бытовая, ливневая канализация, водопровод.
Бытовые помещения, склады, мастерские и пр.

Схемы соединений электрических подстанций

Посмотрим на разработанные схемы элеткросоединений ПС 35 до 220 кВ. РУНН это условно обозначенные распределительные устройства низкого напряжения.

• 1- 2- 3- ЛЭП/трансформатор с коммутационным устройством.
• 4- 5- упрощенная схема для тупиковых, ответвительных, проходных ПС. В этих схемах используются мостики с выключателями и перемычки для ремонта.
• 6- Четырехугольник, для сетей с 4-ми подключениями 2-х лэп и двух ПС. Позволяет подключить любую линию к любому трансформатору.
• 7- Одна рабочая секция из сборных шин. Применяется для 35 кВ при 5-ти и больше присоединений. Например, два трансформатора и три линии.

Elesant.ru

Другие статьи раздела: Электрические сети

• Автоматы защиты
• Виды опор линий электропередачи по материалу
• Виды опор по назначению
• Воздушные линии электропередачи проводами СИП
• Деревянные опоры воздушных линий электропередачи
• Железобетонные опоры линий электропередачи
• Железобетонные опоры линий электропередачи
• Защита человека от поражения электрическим током, прямое и косвенное прикосновение
• Как получает электроэнергию потребитель низкого напряжения 380 Вольт
• Колодцы кабельной сети этапы установки

Требования к конструкциям при обустройстве подстанции

Взаиморасположение и рабочие характеристики электрооборудования распределительной подстанции должны подбираться таким образом, чтобы:

• В случае нагрева, искрения, возникновения электрических дуг, газообразования не были повреждены базовые структурные элементы электроустановки, а персонал не получил производственные травмы;
• В аварийных ситуациях была возможность локализовать повреждения и нейтрализовать короткие замыкания;
• Иметь возможность производить ремонт одного из модулей без отключения распределительной подстанции в целом и без сбоев в функционировании соседних звеньев электросистемы.

Общие требования к конструкциям и обустройству:

• Каркас и опоры сооружения должны выдерживать вес оборудования, которым оснащен весь трансформаторный узел;
• Конструктив должен быть устойчив к воздействию ветра, гололеда и сейсмоактивности;
• В районах с потенциально высокой сейсмоактивностью должны предприниматься меры, повышающие устойчивость конструкции к колебаниям земной коры;
• В регионах с экстремально низкими температурами воздуха необходимо предусматривать разрешенные системы обогрева.

При планировании распределительного узла, снабжающего потребителей токами от 25 кВ до 1000 кВ, рекомендуется делать выбор в пользу подстанций комплектного типа. Столбовая распределительная подстанция должна быть сконструирована так, чтобы оборудование можно было разместить на опорах.

Правила размещения ТП в промышленной зоне

На предприятиях место установки ТП определяется уровнем опасности соседних зданий и их защищенность. Поскольку на заводах могут использоваться как открытые, так и закрытые трансформаторные подстанции, существует два стандарта, приведенные в таблице.

Расстояния от ТП до объекта рассчитываются от стен помещения. Если резервуары со взрывоопасными веществами размещены под землей, допускается сокращение дистанции на 50%. Когда питающие кабеля подводятся к трансформаторной подстанции не по воздуху, а под землей, глубина залегания при мощности до 35 кВ должна быть 7 м.

Дополнительные узлы

В первую очередь, к ним относятся шинопроводы — конструктивные элементы, позволяющие транспортировать электрический ток. Имеют оболочку из металла и исполняют задания по коммутации главных узлов подстанции, учитывая определенные схемы подключений. Работоспособный шинопроводник располагается на закрепленной раме. Тут же монтируется распределительная установка минимального напряжения и трансформатор.

Силовые трансформаторы подстанции КТП присутствуют в количестве одного или двух штук. Существуют масляные модели типа ТМФ-250/400, используемые на подстанциях типа КТП-250, масляные ТМ3 и сухие модификации ТС3ГЛ, применяемые на комплектных установках, типа КТП-630/1000/2500.

Защита комплектных трансформаторных подстанций реализована в виде выключателей с вмонтированными электромагнитными и тепловыми размыкателями. Защитные функции настроены на негативные проявления коротких замыканий по выходящим магистралям.

КТП поставляется в разобранном модульном состоянии, но при сборке на месте эксплуатации, все блоки готовы к функционирования без дополнительных ревизионных мер.

Конструкция закрытых распределительных устройств (ЗРУ)

1. Строительная часть ЗРУ выполняется из стандартных железобетонных элементов. Габариты зданий ЗРУ должны быть кратны: длина – 6 м, ширина – 3 м, высота – 0,6 м.
2. Электрические аппараты и токоведущие части размещаются так, чтобы выдерживались установленные наименьшие изоляционные расстояния в воздухе между проводниками разных фаз, а также от проводников до заземлённых конструкций и частей здания. Не огражденные токоведущие части должны быть недоступны для случайного прикосновения.

Практически рекомендуемые расстояния между осями фаз составляют:
для 6 кВ – 250-500 мм; для 10 кВ – 300-700 мм; для 35 кВ – 500-700 мм; для 110 кВ – 1250-1600 мм; для 220 кВ – 3000 мм.
Неизолированные токоведущие части, расположенные над полом на высоте меньше 2,5 м в установках 6-10 кВ и 2,7 м в установках 35 кВ, должны ограждаться сетками, причём высота прохода под сеткой должна быть не менее 1,9 м.

1. Длина ЗРУ определяется его схемой, принятой конфигурацией сборных шин, количеством и размером ячеек.

Для обслуживания сборных ЗРУ и перемещения оборудования предусматриваются коридоры обслуживания и коридоры управления. Ширина коридоров обслуживания в свету между ограждениями принимается не менее 1 м при одностороннем расположении оборудования и 1,2 м при двухстороннем. В коридорах управления указанные размеры должны быть увеличены соответственно до 1,5 и 2 м. Количество выходов из ЗРУ принимается исходя из его длины: при длине РУ до 7 м допускается один выход, расположенный таким образом, чтобы расстояние от любой точки коридора до выхода было не более 30 м.
Отечественные заводы изготавливают КРУ с односторонним и двухсторонним обслуживанием. При двухстороннем обслуживании КРУ ширина прохода с задней стороны КРУ должна быть не менее 0,8 м. Расположение шкафов КРУ в здании РУ может быть однорядным и двухрядным. При однорядном расположении КРУ ширина коридора управления должна быть больше длины выкатной тележки не менее чем на 0,6 м, но не менее 1,5 м, а при двухрядном расположении больше длины тележки на 0,8 м, но не менее 2 м.

1. Токоограничивающие реакторы располагаются в отдельных камерах ЗРУ. Размещение реакторов в цепях трансформаторов может быть выполнено в пристройках к зданию РУ с горизонтальным расположением фаз в один ряд или по треугольнику. Линейные и групповые реакторы размещаются в ячейках вертикально в виде колонн из трёх фаз. Наличие линейных реакторов, как правило, приводит к необходимости сооружения ЗРУ смешанного типа.
2. Силовые и контрольные кабели на понижающих подстанциях небольшой и средней мощности могут выводиться из РУ либо через трубы, либо до выхода их наружу могут быть проложены в кабельных каналах, закрытых съёмными плитами. При большом количестве кабелей устраиваются специальные кабельные сооружения: тоннели, кабельные подвалы. Кабели прокладываются вдоль стен на конструкциях, выполненных в виде полок. Высота тоннеля в свету должна быть не менее 1,8 м. Наименьшее расстояние в свету между конструкциями для прокладки кабелей при двухрядном их расположении – 1 м, от конструкций до стены при однорядном расположении конструкций – 0,9 м.
3. Подводка от трансформатора до ЗРУ выполняется шинами: посредством гибких связей или в виде шинного моста. Вводы в здание РУ осуществляются через проходные изоляторы. Для трансформаторов небольшой мощности может быть выполнен кабельный ввод.

Вводы в шкафы КРУ выполняются по-разному: сверху, сбоку или сзади. Схемы вводов также могут быть весьма разнообразными: глухое присоединение к сборным шинам КРУ, через разъединитель или штепсельные разъединяющие контакты и выключатель. В связи с этим выбор вводов следует производить обязательно по каталогам.

Конструкция

Комплектные подстанции трансформаторные столбовые однофазные — далее КПТСО состоят из устройства высшего напряжения (УВН), силового трансформатора и распределительного устройства низшего напряжения (РУНН), поставляемых комплектно, и монтируемых на одностоечной железобетонной стойке 8 типа СВ—105 на месте эксплуатации.

В комплект поставки входят также металлоконструкции для установки оборудования с соответствующим крепежом и два проводника с наконечниками для подсоединения к ВЛ 10 кВ. УВН состоит из приемных изоляторов, предохранителей и ограничителей перенапряжений.

В качестве приемных изоляторов применены стеклопластиковые изоляторы натяжного типа с полимерной изоляцией. Для защиты подстанции от грозовых и коммутационных перенапряжений используются ограничители перенапряжений с полимерной изоляцией (ОПН).

Предохранители обеспечивают защиту трансформатора при токах перегрузки и короткого замыкания. В качестве силового трансформатора применен трансформатор марки ОМ. Трансформатор поставляется с установленными на нем кронштейном, опорными изоляторами и контактами предохранителей. Один контакт предохранителя закреплен на вводе 10 кВ силового трансформатора, другой – на опорном изоляторе кронштейна. В предохранителе используются патроны типа ПТ 1.1–10. На кронштейне предохранителя установлены ОПН 2.

РУНН предназначено для распределения напряжения 0,23 кВ на отходящие линии и защиты их от перенапряжений и коротких замыканий и выполнено в виде шкафа с электрооборудованием. В состав электрооборудования входят выключатель—разъединитель, однополюсные автоматические выключатели с высокой отключающей способности, ограничитель перенапряжений с полимерной изоляцией и электронный счетчик прямого включения для учета электроэнергии. Шкаф закрывается дверью на внутренний спецзамок (ключ входит в комплект поставки).

К дну шкафа присоединена металлическая труба, в которой проложены соединительные проводники. В шкафу РУНН не требуется дополнительный монтаж соединительных проводников между оборудованием подстанции на месте эксплуатации.

КПТСО соединяется с ВЛ 10 кВ неизолированным алюминиевым проводом с наконечником для крепления на контактном выводе предохранителя. Соединение РУНН со стороной НН силового трансформатора выполняется изолированным проводом с контактными пластинами, закрепленными на вводах низшего напряжения трансформатора.

Требования к платформам для размещения подстанций

Параметры и особенности площадки для монтажа распределительной подстанции регламентируются ГОСТом № 14695. При обустройстве трансформаторного узла необходимо учитывать расположения объектов капитального строительства и особенности планировки города. Распределительная подстанция не должна портить местную архитектуру, особенно в исторических районах населенного пункта, а расстояние до жилых объектов должно быть таким, чтобы шумы работающих агрегатов не причиняли дискомфорт местным жителям.

Вблизи распределительного узла должны находиться:

• Центр электронагрузок, поставляющих на трансформатор высокое напряжение с параметрами токов от 1000 кВ;
• Автомобильные магистрали, железнодорожные станции и подъездные пути, которые дают возможность транспортировать оборудование для электроустановки, стройматериалы и конструкции.

На этапе проектирования распределительной подстанции учитываются географические и геологические особенности местности – строение должно быть защищено от оползней, затоплений и снежных лавин. В регионах, где часто образуются снежные заносы высотой от 1 метра и выше, трансформаторная подстанция обустраивается на высоком фундаменте или специальных опорах.

Если в районе эксплуатации узла произрастают деревья высотой от 4 метров, площадка выбирается так, чтобы исключить повреждения распределительной подстанции в случае их падения. Электроузлы киоскового типа устанавливают на плотно утрамбованную насыпь из гравия или на бетонные плиты, а для обслуживания высотных электроустановок (от 3 м и выше) обустраиваются платформы с перилами.

Эксплуатационные требования

Безопасная и эффективная работа подстанции КТП обеспечивается при:

• Монтажной установочной высоте не выше 1 км над уровнем моря. Данный параметр носит, скорее, рекомендательный характер, чем неукоснительное требование. В практике известны случаи, когда установка монтировалась и намного выше (до 3 км над уровнем моря).
• Температуре окружающей среды от -40 ℃ до +40 ℃, возможны короткие понижения температуры до -60 ℃, но при этом эксплуатируется определенная модификация КТП.
• Среднесуточной относительной влажности воздуха не более 80%, при этом температура должна составлять около 15℃.
• Отсутствии пыли, химически активных газов и испарений.

Подстанция не должна подвергаться ударам, вибрации, устанавливаться в опасной близости от взрывоопасных мест.

Комплектные трансформаторные подстанции.

Для защиты силовых трансформаторов от токов короткого замыкания на напряжении 6кВ, в КТПН в цепи трансформаторов установлены предохранители ПКТ-101-6.

Отходящие линии 0,4кВ укомплектованы автоматическими выключателями ВА 57-35. Защита отходящих фидеров от перегрузок и токов короткого замыкания осуществляется автоматическими выключателями.

Для учета электроэнергии в КТПН на стороне 0,4кВ силового трансформатора предусмотрен счетчик электроэнергии, обогрев которого выполняется с помощью резисторов.

Установка КТПН предусмотрена на фундаментные блоки ФБС12.6.6-Т. Ограждение КТПН принято из панелей 1ПМ30.16 по чертежу ЭМС-11-149-ЭС л.16,19.

Опасное воздействие ТП

КТП и ТП состоят из больших трансформаторов с первичной и вторичной обмоткой, между которыми возникает электромагнитное поле. За счет этого происходит понижение напряжения. Для охлаждения обмотки используется система с циркулирующим маслом. Из негативных факторов выделяют:

• электромагнитное излучение;
• повышенный шум и вибрацию;
• риск воспламенения ТП и переход пламени на соседние здания;
• повышенную температуру.

В книге «Радиационная биофизика: радиочастотные и микроволновые электромагнитные излучения» Кудряшова Ю.Б. сказано, что на основании многочисленных исследований частое и близкое нахождение человека в зоне действия электромагнитного поля влечет серьезный ущерб здоровью. Среди прочего это вызывает:

• гормональные сбои;
• расстройства нервной системы;
• снижение иммунитета;
• рак крови;
• сердечно-сосудистые заболевания.

Воздействие ЭМП накапливается в организме, что проявляется в быстрой утомляемости, раздражительности, нарушении сна, снижении памяти. Некоторые жалуются на ухудшение концентрации внимания и половые расстройства.

Повышенный гул и вибрация от трансформаторных подстанций утомляют окружающих и могут даже разрушать основание и несущие стены близкостоящих легких строений. Повышенная температура и риск взрыва масла представляют серьезную угрозу для жилых и промышленных зданий.

Комплектные трансформаторные установки

Данные электрические силовые агрегаты осуществляют функции приема, трансформации по необходимости (векторному увеличению/снижению) и раздачи электрической энергии на подведомственные объекты. Такими точками получения могут быть различные населенные пункты – от города до районного центра, отдельные производственные цеха или целые промышленные комплексы.

По типу конструктивных особенностей подстанция КТП содержит в себе функциональные возможности увеличения напряжения электрического тока или его снижения. В данных режимах заложено корневое различие поставленных заданий. Имея конструкцию с модулями увеличения подстанция будет трансформировать ток низкого напряжения на более высокий. Направляться такая электроэнергия будет на высоковольтные линии электропередач. Снижающие модули будут осуществлять перенаправление готовой энергии конечному потребителю.

Регламентирующие документы

Регламентирующими документами, определяющими правила размещения трансформаторных подстанций выступают нормы ПУЭ и СНиП. В нормах ПУЭ указания по установке содержатся в Разделах 1.7, 4.1-4.3 и 7.1-7.4. В них описываются правила размещения распределительных устройств с напряжением до 1 кВ и свыше 1 кВ, общие меры защиты окружающих и обслуживающего персонала.

В 7 разделе подробно расписаны правила размещения трансформаторных подстанций в жилых и административных помещениях, предприятиях, спортивных сооружениях. Главы 3 и 4 7-го раздела отдельно посвящены установке ТП во взрывоопасных и пожароопасных зонах.

Дополнительно к правилам размещения КТП относится СНиП 2.7.01-89 по градостроительству и застройке, где учитываются как нормы безопасности, так и эстетические факторы.

Для чего нужны?

Проект типовой подстанции необходим для обеспечения безопасной и надежной трансформации энергии, которая проходит к потребительской сети. Без него точно рассчитывать уровень напряжения и частоты невозможно. Вычисления проводятся специалистами. Так как комплектная станция — довольно распространенный вид, то скачать образцы расчетов можно в интернет.

Трансформаторная подстанция выступает своего рода оборудованием, в котором хранятся приборы для преобразования тока

Важно понимать, что строительная часть занимает огромный фланг работ при разработке схемы. Дело в том, что их тип напрямую обуславливает удобство пользования и эффективность функционирования

КТП принимают ток с частотой 50 Герц (переменный) и с напряжением 6 либо 10 кВ. На выходе получается из этих характеристик 380 Вольт, что пригодно для пуска в потребительскую сеть. Подобное оборудование устанавливаются в небольших населенных пунктах, где невозможно поставить стандартного вида распределитель.

Мощность прибора составляет около 2500 кВт, но может отличаться от этого показателя. Из-за конструктивных особенностей использоваться может только при температурах от -40 до +40 градусов по Цельсию. Не во всех климатических регионах России применение оправдано и безопасно.

Схема постройки включает в себя данные о размещении компонентов. Указывается, где расположены:

• силовой трансформатор — основное звено, может быть несколько;
• оборудование, необходимое для распределения низкого напряжения;
• приборы, контролирующие вход напряжения;
• оборудование, стабилизирующее систему и отвечающее за защиту от короткого замыкания и других поломок;
• соединительные провода и механизмы;
• приборы для выхода напряжения в потребительскую сеть;
• вспомогательные устройства, в том числе и защитные рубильники, предохранители, автоматические включатели и другое.

Современные трансформаторные подстанции оснащены механизмами, способными при отключении подачи электроэнергии включать систему автоматического освещения. Вариантов для автоматической системы вентиляции не предусмотрено, она сугубо естественная.

Правила размещения ТП в городе

Согласно действующим нормам, размещать трансформаторные подстанции в непосредственной близости к зданиям, где постоянно пребывают люди можно строго на определенном расстоянии. Во многом это зависит от мощности КТП, от чего формируется сила электромагнитного излучения.

Если подстанция имеет мощность трансформаторов 40 мВА, действуют такие правила по расстоянию:

• до поликлиник, детских садов и спальных корпусов ― минимум 300 м;
• до школ, кинотеатров, студенческих общежитий, гостиниц, институтов и лицеев ― минимум 250 м;
• до общественных площадок отдыха, парков, скверов, спортивных площадок ― минимум 150 м;
• до коммунальных предприятий, магазинов, ресторанов и пр. ― минимум 50 м.

Если мощность распределительной понижающей трансформаторной будки невысокая (6-20 кВ), допустимо расстояние 10-12 м до стен жилого дома.

Конструктивные особенности

Примечание: далее приводятся рекомендации на основе опыта проектирования и согласования документации.

Кабельные каналы (приямки)

Для подключения высоковольтных кабелей к распределительным устройствам (РУ), необходимо предусмотреть кабельный канал (приямок). Глубина приямка – не менее 1,4 метра, и для доступа в него необходимо предусмотреть люки размером не менее 0,8х0,8 м со съемной крышкой (требования Московских кабельных сетей).

Рис. «Приямок» для ввода кабелей. В данном случае высота этажа позволяет выполнить фальшпол под помещением РУ

Рис. Другой пример подключения кабелей к РУ с помощью технического пространства

Высота помещения ТП

Чтобы обеспечить нормативные 800 мм от верха трансформатора до потолка, высота помещения ТП (без учета приямка) должна составлять не менее 3,0 метров.

Отделка стен

Помещения РУ: водоэмульсионная краска по шпатлевке и штукатурке. Камеры ТП: просечной лист толщиной 2 мм поверх стеклоткани и минеральной ваты.

Отделка потолка

Помещения РУ: грунтовка по зачищенной поверхности бетона. Камеры ТП: просечной лист толщиной 2 мм поверх стеклоткани и минеральной ваты.

Двери и ворота

Размеры дверей в камеры трансформаторов: ширина 1,9-2,6 метра, высота 2,6-3,4 метра. Они должны открываться наружу.

Защита от шума и электромагнитных волн

Необходимо предусмотреть шумо и виброзащиту стен и потолка.

По результатам специализированных расчетов иногда может потребоваться защита от электромагнитных излучений, которая выполняется обшивкой внутренней поверхности помещений трансформаторов и ГРЩ стальными листами в несколько слоев.

Что такое однолинейная схема электроснабжения и зачем нужна

Однолинейная схема электроснабжения является техническим документом, на котором отображаются все элементы электрической сети объекта с указанием их характеристик и параметров, а также установленная и расчётная мощности объекта в целом. Термин «однолинейная» означает, что все электрические соединения, существующие на объекте, вне зависимости от их фазности, на схеме отображаются одной линией. Правила оформления однолинейных схем регламентированы ГОСТ 2.702-2011 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Правила выполнения электрических схем». Основное предназначение подобной исполнительной документации – информативность и предоставление визуального восприятия о конфигурации электрической сети объекта, необходимого для принятия решений при эксплуатации энергетического хозяйства.

Пример оформления однолинейной схемы электроснабжения промышленного предприятия