Что такое ПС в электрике

Трансформаторная подстанция: устройство, принцип работы, классификация, безопасность — Электрик

Что такое ПС в электрике

Трансформаторная подстанция, будка — оборудование, предназначенное для приема, преобразования и отдачи полученной электрической энергии. Но несмотря на идентичную сферу деятельности устройства различно классифицируются.

Выделают будки, применяемые по разному назначению (УПР, ГПП, ПГВ, ТП), по типу исполнения (бетонные, металлические, сэндвич-панели), по типу обслуживания (с коридором и без), по типу РУВН (тупиковые и проходные).

При использовании трансформаторной будки необходимо соблюдать требования по безопасности.

Что внутри

Современное оборудование, которым пользуются граждане страны, чувствительно к скачкам напряжения сети.

Понятно, что при подаче нестабильного по показателям электричества будут наблюдаться постоянные замыкания, приводящие к поломкам.

Чувствительно к уровню сигнала и специфическое оборудование, которое используется на производствах, заводах, в ресторанах, в школах и больницах и любых других заведениях.

Для того, чтоб подавать им напряжение постоянное и приемлемое по показателям, требуется изначальная обработка при помощи устройств. Такие располагаются в трансформаторной будке. При этом стоит понимать, что приборы, которые находятся в подстанции, будут различаться в зависимости от назначения устройства.

Трансформаторная станция представляет собой сооружение, в котором в комплексе хранится оборудование, предназначенное для преобразования и распределения энергии между потребителями. В частности, это:

  • силовые трансформаторы;
  • распределительные и управляющие устройства;
  • приборы контроля;
  • устройства, обеспечивающие безопасность;
  • вспомогательные конструкции и детали.

Основной элемент — это силовой трансформатор. В небольшой подстанции он один, в то время как в масштабных будках по размеру может быть несколько. В зависимости от типа тс определяется специфика работы.

Если трансформатор повышающий, то он увеличивает напряжение. В таком оборудовании первичная обмотка с меньшими количеством витком, чем вторичная.

В случае понижающего тс все наоборот: обмоток на первичке больше, чем на вторичке, напряжение понижается.

Функции

Основная сфера предназначения подстанции — это активация напряжения и передача мощности. Энергия задействована при низких напряжениях, но не факт, что она останется такой же на выходе из трансформатора. Цифры уменьшаются, и именно для этого используются кроме тс еще и другие устройства.

Подстанция простейшего типа напоминает по принципу работы силовой генератор. Устройства соединены изолированной фазой шинопровода. Учитывают дальность передачи энергетической составляющей на подстанцию возлагаются и такие функции, как уменьшение нагрева проводников и устранение случайных, вихревых токов.

Трансформаторная подстанция отличается повышенными шумовыми характеристиками при работе. На открытом воздухе в железном блоке позволяют размещать трансформаторы только в районах без людей, например, на производствах, в полях.

Но если речь идет о сооружении, предназначенном для питания жилого района, то располагается оно в ограде, со специальными шумоизоляционными характеристиками.

Электрический импульс подается на АЭС, ГЭС, ТЭС, а после на подстанцию. В зависимости от типа оборудования происходит повышение или понижении напряжения. В стандартной модели оно понижается, потом направляется к потребителям отдельно. Если требуется распространение по локальной сети различных уровней напряжения, то используется несколько агрегатов.

Полезная информация и дополнительные функции подстанции

Трансформаторные подстанции имеют несколько особенностей функционала, что позволяет выделить их в отдельный класс установок. В частности:

  • номинальные показатели напряжения установки в целом соответствуют напряжению самого крупного трансформатора;
  • сфера использования тс — это сохранение напряжения;
  • в составе сооружения должны присутствовать силовые трансформаторы и распределительные устройства.

Понятно, что основным функционалом является преобразование энергии к необходимым характеристикам, а затем безопасная ее передача потребителям. Но есть и другие функции, которые сразу незаметны.

Передача и распределение электричества

Мощность, поступающая на входы трансформатора, высокая. Естественно, такая не подается на приборы, ведь это приведет к их поломке. Показатели понижаются при помощи методики разветвления.

Переключение и выделение для обслуживания схем

Переключение — основная опция в оборудовании. Благодаря ей прибор может сам закрывать фидер, что обеспечивает безопасность. Неавтоматическое переключение тумблера напряжения опасно для специалиста, поэтому практически все подстанции оснащаются специальными автоматическими переключателями.

Отключение нагрузки

Нагрузка отключается в том случае, если напряжение получается большое и вырастает спрос потребителей. При сбросе нагрузки подача электричества оптимизируется и выравнивается до оптимальных показателей.

Коррекция коэффициента мощности цепи

Устанавливается дополнительное оборудование, при помощи которого контролируется мощность цепи. Если параметры не соответствуют заявленным, то происходит автоматическая корректировка.

Классификация

Есть несколько классификаций, в зависимости от назначения и принципа действия. Подобрать оптимальную модель трансформаторной будки может только обученный специалист.

По назначению

Основное назначение идентичное, но различается функционал, благодаря которому возможно преобразование.

УРП

Узловая распределительная подстанция представляет собой центральное оборудование, показатели напряжения колеблются от 110 до 220 кВ. Распределяется же электричество при напряжениях от 35 до 220 кВ, в зависимости от вида приборов. Трансформация может происходить, а также может и отсутствовать. Основная область использования — производственные предприятия.

ГПП

понизительная подстанция работает с входным напряжением от 35 до 220 кВ. Она получает энергию сразу от районной основной станции. Распределяет электричество с пониженными характеристиками далее. Следует различать ГПП с одним или двумя источниками. Первые питаются от одной двух цепной лини, а вторые по двум.

ПГВ

Подстанция глубокого ввода работает с напряжением от 35 до 220 кВ, при этом может получать питание напрямую или же от распределяющего центра. Используется для подачи электроэнергии конкретным приборам на предприятии.

ТП

Трансформаторный пункт напоминает маленький дом. Работает с напряжением ввода 230 и 400 В, подает первичное 6, 10 или 35 кВ. В России сейчас ТП выполняют из нескольких подстанций, которые относятся к комплексному типу. Расчет числа зависит от количества потребителей и требуемых показателей нагрузки.

Виды

Трансформаторные подстанции различают по их виду. Здесь присутствуют категории внешнего исполнения, типа обслуживания, типа РУВН.

По типу исполнения

По внешним данным можно определить, для чего предназначается станция, какое в ней установлено оборудование. Также исполнение влияет на степень обеспечения безопасности.

Из бетона

Бетонные монолитные, они не подлежат конфигурации и изменению. Обычно из бетона строят ТП. Обеспечивается высокая степень звукоизоляции и защиты.

Сэндвич-панели

Панели позволяют создать подстанцию довольно маневренного типа. Они просты в установке, хорошо защищают оборудование. Но обеспечивают меньшую безопасность и звуковую изоляцию в сравнении с бетонными.

Из металла

Металлические станки подходят только в случае установки на предприятии и вблизи производственных помещений. Должны защищаться дополнительными инструментами от высоких температур, влаги и других климатических изменений.

По типу обслуживания

Варианты обслуживания определяются типом трансформаторной установки. Как правило, варианты большой мощности оснащены коридорами для удобства.

С коридором

Подстанции с коридором отвечают требованиям техники безопасности, даже в штатном режиме работы оборудования. Обязательная установка на территории, где соблюдается безопасная среда с отсутствием вибрации.

Без коридора

Данные подстанции более мобильны. Блоки без коридора обслуживания могут выполняться из бетона и металла, установка и проверка запчастей не предусматривает нахождение в сооружении специалиста.

По типу РУВН

Распределительные устройства высокого напряжения отвечают за прием энергии и подачу ее к приборам.

Проходные

Проходные отличаются тем, что они соединятся с сетью путем захода выбранной линии с питанием двумя сторонами. В проход включается выход и вход линии — это их отличительная особенность.

Тупиковые

Подача энергии проходит по одной или двум радиальным линиям, при этом нельзя следовать так, чтоб вход и выход были одинаковыми. Линия сугубо отдельная. Применяются радиальные схемы для большинства станций. Это не делается в случае, если ТП последняя в магистральной схеме.

Безопасность для жизни окружающих людей

Любая трансформаторная станция, пусть даже работающая с минимальными по значениям, показателями напряжения представляет собой опасность для населения. Пока что электрическую энергию невозможно ничем заменить ввиду ее минимальной стоимости на рынке.

Поэтому именно с ее помощью обеспечивается питание устройств, ежедневно используемых в быту и на производствах. В результате работы тс возникает электромагнитное поле.

Медики уверяют, что невидимые заряды, которые находятся в этот момент в воздухе, влияют на человеческий организм — они колеблют клетки.

Известно, что частое влияние электрического поля приводит к возникновению проблем с кожей, онкологии.

Около трансформаторной станции жить запрещается. Кроме того, есть определенные схематические решения и одобренные законодательно правила, касаемо метража размещения дошкольных учреждений, больниц, общеобразовательных школ, развлекательных заведений к тс. В среднем расстояние от подстанции до жилого помещения должно быть не менее 300 метров.

Источник: https://orensbyt.ru/prochee/transformatornaya-podstantsiya-ustrojstvo-printsip-raboty-klassifikatsiya-bezopasnost.html

Трансформаторная подстанция — виды, устройство, типы | ЧЗЭО

Что такое ПС в электрике

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.

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.

По месту и способу присоединения к электрической сети подстанции классифицируют на:

  • ответвительные, присоединяющиеся к одной или двум проходящим линиям при помощи глухой отпайки;
  • тупиковые, получающие энергию по одной или двум параллельным линиям (по радиальным схемам);
  • проходные, присоединяющиеся в рассечку от воздушных линий электропередачи с запитыванием от резервных источников питания или без резервного питания;
  • узловые, к которым присоединено несколько питающих линий от одной или двух питающих электроустановок. Такой тип электрической установки представляет собой центральную подстанцию, получающую электроэнергию от энергосистемы напряжением 110-220кВ.

Проходные и узловые подстанции еще называют транзитными, а ответвительные и проходные – промежуточными.

Классификация по значению напряжения в сетях электроснабжения выделяет 4 основных вида подстанций:

  • Главные понижающие подстанции (ГПП), с помощью которых происходит преобразование высокого напряжения на более низкое значение. Такие подстанции получают электроэнергию напрямую от районной энергосистемы (значение входного напряжения от 35 до 220 кВ);
  • подстанции глубокого ввода (ПГВ), применяются для исключения промежуточных элементов электросети и в наиболее значимых узлах потребления электроэнергии. Такие подстанции получают электрическую энергию напряжением от 35 до 220 кВ напрямую от энергосистемы или от центрального распределительного пункта предприятия, на котором она расположена, обеспечивая группу подстанций, либо крупные предприятия;
  • трансформаторный пункт, представляющий собой небольшую подстанцию с первичным напряжением в  6, 10 или 35 кВ;
  • тяговые электроустановки, используемые для питания контактных сетей железнодорожного и другого городского электротранспорта (троллейбусов, трамваев).

По конструктивному исполнению выделяют следующие типы трансформаторных подстанций:

  • открытые (электрооборудование располагается на открытом воздухе);
  • закрытые (электрооборудование располагается в закрытом помещении);
  • комплектные, состоящие из полностью готовых узлов;
  • столбовые (мачтовые).

Классификация трансформаторных подстанций по территориальному размещению:

    • внутрицеховая подстанция, расположенная в производственном здании, при этом она может располагаться открыто или находиться в отдельном закрытом помещении;
    • встроенная подстанция закрытого типа, располагается внутри производственного или иного сооружения;
    • пристроенная подстанция, примыкает непосредственно к производственному или иному сооружению.

Комплектные трансформаторные подстанции, питающие городских потребителей, называются городскими, а КТП расположенные на производстве и в промышленных сетях – цеховыми.

Кроме этого, комплектные трансформаторные подстанции различаются в зависимости от типа применяемой в электроустановке нейтрали заземления, которая может быть изолированной или глухозаземленной.

Виды трансформаторных подстанций, производимых ЧЗЭО:

Изготовление комплектных трансформаторных подстанций одно из приоритетных направлений деятельности Челябинского завода электрооборудования. Наш завод специализируется на производстве трансформаторных подстанций как наружной (КТПН), так и внутренней установки (КТПВ), а также передвижных комплектных трансформаторных подстанций (КТПП) мощностью от 25 до 2500 кВА и напряжением до 10 кВ.

Специалисты нашей компании ответят на все возникшие вопросы по подбору комплектной трансформаторной подстанции, которая полностью удовлетворит ваши требования и решит поставленные задачи.

Источник: https://www.chelzeo.ru/press-center/int/transformatornaya_podstantsiya_-_vidyi_ustroystvo_tipyi/

Электрические подстанции: схемы соединений ПС

Что такое ПС в электрике

Электрические подстанции, как и ТЭЦ это источники питания электрической энергией объектов потребления (районов города, поселков, дачных товариществ, коттеджных поселков). В документах подстанция кратко обозначают ПС.

Электрические подстанции- соединения

Электросхема, а вернее выбор электросхемы соединений подстанции важен для проектирования электрических цепей. Рассмотрим варианты подсоединения подстанции к питающим электросетям (ЭС).

Условные обозначения на рисунке

ЦП: Центр электропитания сети это шины напряжений электростанции (ЭС) или подстанций (ПС) высшей ступени напряжения.

ПС 1: Эта ПС называется тупиковой. Она получает электропитание от одной стороны электросети. Питание осуществляется по 1-ой лэп или по 2-ум параллельным лэп. Тупиковая ПС питает только её потребителей и не передается дальше.

ПС 2: Эта ПС называется ответвительной. Она подключается  без аппаратов коммутации, отпайкой к 1-ой или 2-ум проходным лэп. Данное подключение подстанции не затратное, но неудобно в обслуживании (для ремонта ответвительной подстанции придется отключать линю от центра питания).

ПС 3, ПС 4: Это проходные иначе транзитные ПС. Эти подстанции подключаются к электросетям через коммутационные аппараты. Подключение осуществляется в  рассечки 2-х  линий одностороннего питания или 1-ой линии  двухстороннего питания. Транзитные подстанции удобны в эксплуатации и обслуживании, но дороги по монтажу.

ПС 5: Это узловая ПС. Она подсоединяется к центру(ам) питания, как минимум, тремя линиями. Данный тип подстанций наиболее сложен и требует сложного проектирования.

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

Источник: https://elesant.ru/elektricheskie-seti/elektricheskie-podstantsii-skhemy-soedinenij-ps

В чем преимущество цифровой подстанции?

Сколько уже было сказано слов по поводу Цифровой подстанции и ее полезности для энергетики? И меньше медных кабелей и клеммников. И новые типы устройств на иных физических принципах. И сокращение операционных затрат вследствие необслуживаемых подстанций. И взаимозаменяемость устройств разных производителей. И даже снижение потерь в сетях обещали.

Что же среди всего этого является основным преимуществом Цифровой подстанции? И понимаем ли мы зачем это все затевалось разработчиками стандартов МЭК-61850 или просто повторяем рекламные лозунги с многочисленных электротехнических выставок? Давайте попробуем разобраться

Определение Цифровой подстанции

Цифровая подстанция (ЦПС) – это подстанция с высоким уровнем автоматизации, в которой практически все процессы информационного обмена между элементами ПС, а также управление работой ПС осуществляются в цифровом виде на основе стандартов серии МЭК 61850.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Сколько вольт в одной фазе 380

Это определение из норм технологического проектирования подстанций 35-750 кВ ФСК ЕЭС от 2017 года. Из него можно выделить две основных части — “практически все процессы информационного обмена осуществляются в цифровом виде” и “МЭК-61850”. Определение так себе потому, что слишком расплывчатое (что значит “практически все”?), но оно дает общие ориентиры на цифровизацию электрических сигналов вблизи их источника и, главное, на МЭК-61850.

Это определение означает, что если не используются стандарты МЭК-61850, то подстанция не может называться цифровой. Можно спорить, что “это у ФСК, а у нас по-другому”, но никто другой даже не попытался дать определение цифровой подстанции в нормах. Да и в сознании большинства энергетиков цифровая подстанция неразрывно связана с МЭК-61850, поэтому другие технологии дальше рассматривать не будем.

Что мы знаем о Цифровой подстанции?

Очевидно, что нужно изучить стандарты МЭК-61850 для того, чтобы понять, какие именно идеи закладывали разработчики технологию под названием Цифровая подстанция.

Однако, сделать это не так просто. Даже в первой редакции в серии было 14 стандартов на 1500 страниц жесткого технического текста, а сейчас еще больше. И не все стандарты переведены на русский язык. И за стандарты нужно заплатить МЭКу приличные деньги потому, что бесплатно они не распространяются. Это не круто

Поэтому стандарты читают в основном технари, которые работают над Цифровой подстанцией, но на выставках про нее рассказывают другие люди. Обычно это продвиженцы (технический маркетинг, коммерсанты), которые могут говорить на языке заказчика, без лишних технических подробностей. Именно они определяют, на чем стоит сосредоточить внимание потенциального заказчика, который чаще всего представлен руководителями среднего звена.

Если рассказать о том, что на самом деле описывают стандарты МЭК-61850, то это будет долго, неинтересно и неэффективно с точки зрения продвижения продукции и услуг. Да еще и самому надо хорошо разобраться со стандартами. Поэтому и появляются разные “замены медных кабелей”, “инновационные устройства” и “экономия на обслуживании”. И это не всегда складывается в общую картину по многим причинам:

  • Насколько вам важно, что вы замените медные кабели на ВОЛС, если общая стоимость подстанции вырастет?
  • Так ли важны новые типы устройств, если появятся новые проблемы вроде кибербезопасности?
  • Если уже сейчас есть необслуживаемые подстанции, то зачем придумывать для этого новую технологию?

Часто эти вопросы повисают в воздухе и вызывают споры. Может стоит обратиться к первоисточнику?

Что описывают стандарты серии МЭК-61850

Большая часть стандартов МЭК-61850 описывает, как стандартизировать вторичные функции подстанции и обмен данными между ними. Т.е. как создать цифровую (абстрактную) модель подстанции, с точки зрения типовых алгоритмов РЗА, управления, измерений и других вторичных систем. Эти элементы на языке МЭК-61850 называются системой автоматизации подстанции (SAS).

Это как раз то, чего сейчас очень остро не хватает в энергетике — стандартизация решений. Думаю, за последние 30 лет все наелись нетиповых решений, как в устройствах, так и в проектах. И похоже такие проблемы не только у нас в стране, раз они оформились в целую серию международных стандартов.

Вторая часть стандартов МЭК-61850 описывает, как привязать абстрактные сервисы модели МЭК-68150 к реальных протоколам передачи данных (сегодня используется модель TCP/IP или прямое назначение данных на кадр Ethernet).

При этом происходит разделение базовых функций системы автоматизации подстанции и транспортной системы передачи сигналов.

Раньше их объединение приводило к постоянному изменению алгоритмов вторичных систем, при изменении аппаратной части блоков или применяемых протоколов передачи данных.

При использовании МЭК-61850 можно получить не просто стандартизацию решений, но еще и стандартизацию не зависящую от существующих технологий!

А как же физическая реализация Цифровой подстанции? Что по этому поводу говорит МЭК-61850? А он не говорит по этому поводу практически ничего, предоставляя выбирать нужную конфигурацию подстанции в каждом отдельном случае.

Выгодно вам на ПС 110 кВ уменьшить количество медных кабелей, установив оптические ТТ? Хорошо. Не выгодно? Можете не применять данную технологию. Вы должны считать затраты и выгоды в каждом конкретном случае.

Главное, что функция измерения тока стандартизирована и не зависит от конкретного железа и существующих технологий передачи данных. Эту функцию можно применять и в обычных терминалах РЗА, и в аналоговых преобразователях сигнала (ПАС), и в оптических трансформаторах тока.

А если завтра появится устройство измерения на новых принципах, то функция сможет работать и с ним.

Используете вы сегодня Ethernet 100 Мбит/с — хорошо. Завтра понадобится 1 Гбит/с — тоже нормально. А если появится новая более эффективная технология, например, надежная и помехоустойчивая беспроводная сеть? Нет проблем, абстрактная модель подстанции МЭК-61850 не изменится, просто добавиться новый стандарт, который опишет как именно назначить абстрактные сервисы на новую технологию передачи данных.

Стандартизация алгоримтов и независимость от существующих технологий передачи данных — это и есть основные преимущества Цифровой подстанции!

Потому, что они применимы к любой подстанции и на любом классе напряжения.

Что дают преимущества Цифровой подстанции

Чтобы ответить на этот вопрос нужно спросить, а что дает стандартизация? И это не такой простой вопрос, как кажется.

Начинающаяся стандартизации не дает ничего, кроме дополнительных затрат и усложнения. К сожалению, это так. Вам приходится разрабатывать новые устройства, менять привычные правила строительства и эксплуатации подстанций, вкладывать большие средства в переподготовку персонала и т.д.

Когда вы строите одну Цифровую подстанцию, имея в эксплуатации 100 обычных, результаты не улучшатся. Вам нужно обслуживать два типа подстанций, причем строительство ЦПС сегодня дороже обычной. Но с ростом числа Цифровых ПС начнет работать эффект масштаба, который будет снижать общую стоимость проекта.

Если у вас все стандартизировано, то легче производить устройства потому, что понятны правила, а сама аппаратная часть унифицируется по максимуму. Продавать потом сложнее, но производить легче) Да и сами устройства при массовом применении становятся дешевле.

Если есть стандартизация и возможность описать все алгоритмы в цифровом виде, то упрощается и ускоряется проектирование подстанций. Больше нет схем подключения терминалов РЗА с постоянно меняющимся клеммником и разводкой кабелей. Весь обмен данными идет через порты Ethernet, причем вы можете провести испытания на правильность логических связей у себя на компьютере. Параметрирование устройств также можно делать внутри проекта и с готовыми файлами ехать на ПС, чтобы сократить время наладки

Для эксплуатации стандартизация означает меньше ошибок в работе и масштабирование систем автоматизации (интеграция стандартных модулей на верхнем уровне). Плюс это неплохой задел для создания систем мониторинга силового оборудования, где единый формат представления данных крайне желателен.

В общем Цифровая подстанция может показать результат со временем, при строительстве большого количества однотипных объектов. А результаты всем нужны здесь и сейчас.

Если на презентации ты скажешь «давайте строить ЦПС чтобы через 10-15 лет получить комплексную экономию за счет стандартизации» денег тебе скорее всего не дадут.

 Вот поэтому на выставках мы и слышим более сомнительные, но и более понятные неспециалистам заявления про уменьшение количества медных кабелей и сокращение землеотвода под ПС.

Цифровая подстанция всех нас спасет?

Сложно сказать. Это просто технология со своими достоинствами и недостатками, но то, что она направлена на стандартизацию — это большой плюс.
Главное не пытаться применять ее на всех без исключения подстанциях.

Вернее можно применять ядро ЦПС, в виде абстрактной модели данных МЭК-61850, но ставить оптические ТТ на напряжении 6-35 кВ — это уже перебор.

Возможно в будущем эти технологии станут дешевле и тогда это будет целесообразно, но сейчас надо больше уделять внимание стандартизации, а не внешним аттрибутам ЦПС.

Одно можно сказать точно, сегодня Цифровая подстанция — это одно из самых актуальных явлений в российской энергетике и, если вы хотите не отстать от трендов, то вам нужно самим разобраться с данными технологиями и составить свое мнение об этом вопросе. Читайте первоисточники, изучайте статьи, посещайте курсы. Но не забывайте о вашей основной специальности)

Напишите ваше мнение об этой статье и Цифровой подстанции в целом. Обсудим в комментариях

Удачи!

Источник: https://pro-rza.ru/v-chem-preimushhestvo-tsifrovoj-podstantsii/

Что такое подстанция электрическая? Электрические подстанции и распределительные устройства

Специалисты по электротехнике знают, что собой представляют электрические станции и подстанции, для чего они предназначены и как устроены. Им известно, как рассчитать их мощность и все необходимые параметры, такие как число витков, сечение провода и размеры магнитопровода. Этому учат студентов в технических вузах и техникумах.

Люди с гуманитарным образованием догадываются, что сооружения, часто стоящие особняком в виде домиков без окон (их любят раскрашивать любители граффити), нужны для энергоснабжения домов и предприятий, и проникать в них не следует, об этом красноречиво говорят устрашающие эмблемы в виде черепов и молний, прикрепленные к опасным объектам.

Возможно, многим и не нужно больше знать, но информация лишней не бывает.

Немного физики

Электроэнергия — это товар, за который надо платить, и очень обидно, если она расходуется напрасно. А это, как при любом производстве, неизбежно, задача состоит лишь в том, чтобы напрасные потери уменьшить.

Энергия равна мощности, умноженной на время, поэтому в дальнейших рассуждениях можно оперировать этим понятием, так как время течет постоянно, и повернуть его назад, как поется в песне, невозможно. Электрическая мощность же, в грубом приближении, без учета реактивных нагрузок, равна произведению напряжения на ток.

Если рассматривать ее подробнее, в формулу попадет косинус фи, определяющий соотношение потребленной энергии с полезной ее составляющей, называемой активной. Но этот важный показатель не имеет прямого отношения к вопросу о том, зачем нужна подстанция.

Электрическая мощность, таким образом, зависит от двух главных участников законов Ома и Джоуля-Ленца, напряжения и тока. Малый ток и высокое напряжение могут образовывать такую же мощность, как и наоборот, большой ток и низкое напряжение. Казалось бы, какая разница? А она есть, и очень большая.

Нагревать воздух? Увольте!

Итак, если воспользоваться формулой активной мощности, то получится следующее:

  • P = U x I, где:U – напряжение, измеряемое в Вольтах;I – ток, измеряемый в Амперах;P – мощность, измеряемая в Ваттах или Вольт-амперах.

Но есть и еще одна формула, описывающая упоминавшийся уже закон Джоуля-Ленца, согласно которой тепловая мощность, выделяемая при прохождении тока, равна квадрату его величины, умноженной на сопротивление проводника. Нагревать окружающий линию электропередачи воздух — значит, зря расходовать энергию. А уменьшить эти потери можно теоретически двумя способами.

Первый из них предполагает уменьшение сопротивления, то есть утолщение проводов. Чем больше сечение, тем меньше сопротивление, и наоборот. Но расходовать металл зря тоже не хочется, он дорогой, медь все-таки. К тому же двойной расход материала проводника приведет не только к удорожанию, но и к утяжелению, что, в свою очередь, повлечет увеличение трудоемкости монтажа высотных линий.

И опоры потребуются более мощные. А потери снизятся только вдвое.

Решение

Чтобы уменьшить нагрев проводов при передаче энергии, нужно снизить величину проходящего тока. Это совершенно ясно, ведь его снижение вдвое приведет к уменьшению потерь вчетверо.

А если в десять раз? Зависимость квадратичная, значит, убытки станут в сто раз меньше! Но мощность должна «качаться» та же, которая нужна совокупности потребителей, ожидающих ее на другом конце ЛЭП, идущей от электростанции иногда за сотни километров. Напрашивается вывод о том, что необходимо увеличить напряжение во столько же раз, во сколько уменьшен ток.

Трансформаторная подстанция в начале линии передачи как раз для этого и предназначена. Из нее выходят провода под очень большим напряжением, измеряемым десятками киловольт. На протяжении всего расстояния, отделяющего ТЭС, ГЭС или АЭС от того населенного пункта, куда она адресована, энергия путешествует с малым (относительно) током.

Потребителю же нужно получить мощность с заданными стандартными параметрами, которые в нашей стране соответствуют 220 вольтам (или 380 V межфазным). Теперь нужна не повышающая, как на входе ЛЭП, а понижающая подстанция. Электрическая энергия поступает на распределительные устройства для того, чтобы в домах горел свет, а на заводах крутились роторы станков.

Из вышесказанного ясно, что самая главная деталь в подстанции — это трансформатор, причем обычно трехфазный. Их может быть несколько. Например, трехфазный трансформатор можно заменить тремя однофазными. Большее количество может быть обусловлено высокой мощностью потребления. Конструкция этого устройства бывает различной, но в любом случае она имеет внушительные размеры.

Чем большая мощность отводится потребителю, тем серьезнее выглядит сооружение. Устройство электрической подстанции, тем не менее, сложнее, и включает в себя не только трансформатор. Здесь же находится оборудование, предназначенное для коммутации и защиты дорогостоящего агрегата, а также чаще всего и для его охлаждения.

Еще электрическая часть станций и подстанций содержит распределительные щиты, снабженные контрольно-измерительной аппаратурой.

Трансформатор

задача этого сооружения – донести энергию до потребителя. Перед отправкой напряжение нужно повысить, а после ее получения понизить до стандартного уровня.

При всем том, что схема электрической подстанции включает множество элементов, главным из них является все же трансформатор. Принципиальной разницы между устройством этого изделия в обычном блоке питания бытового прибора и промышленными образцами высокой мощности нет. Трансформатор состоит из обмоток (первичной и вторичной) и магнитопровода, сделанного из ферромагнетика, то есть материала (металла), усиливающего магнитное поле.

Расчет этого устройства – вполне стандартная учебная задача для студента технического вуза. Главное отличие трансформатора подстанции от его менее мощных аналогов, бросающееся в глаза, помимо размеров, состоит в наличии системы охлаждения, представляющей собой совокупность масляных трубопроводов, опоясывающих греющиеся обмотки.

Проектирование электрических подстанций, однако, задача непростая, так как необходим учет многих факторов, начиная от климатических условий и заканчивая характером нагрузки.

Тяговые мощности

Не только жилые дома и предприятия потребляют электроэнергию. Здесь все ясно, нужно подать 220 Вольт переменного тока относительно нейтральной шины или 380 В между фазами с частотой 50 Герц. Но есть еще и городской электротранспорт. Трамваям и троллейбусам требуется напряжение не переменное, а постоянное. Причем разное.

На контактном проводе трамвая должно быть 750 Вольт (относительно земли, то есть рельсов), а троллейбусу требуется на одном проводнике ноль и 600 Вольт постоянного тока на другом, резиновые протекторы колес являются изоляторами. Значит, нужна отдельная очень мощная подстанция. Электрическая энергия на ней преобразуется, то есть выпрямляется.

Мощность ее очень большая, ток в цепи измеряется тысячами Ампер. Такое устройство называется тягловым.

Защита подстанции

И трансформатор, и мощное выпрямительное устройство (в случае с тягловыми источниками электропитания) стоит дорого. Если возникнет аварийная ситуация, а именно короткое замыкание, в цепи вторичной обмотки (а следовательно, и первичной) появится ток. Значит, сечение проводников не рассчитано.

Электрическая трансформаторная подстанция начнет нагреваться за счет резистивного тепловыделения. Если не предусмотреть такой сценарий развития событий, то в результате короткого замыкания в любой из периферийных линий провод обмоток расплавится или сгорит. Чтобы этого не произошло, применяются различные методы.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Какой частоты вырабатывают переменный ток

Это дифференциальная, газовая и максимальная токовая защиты.

Дифференциальная производит сравнение величин тока в цепи и вторичной обмотке. Газовая защита срабатывает при появлении в воздушной среде продуктов горения изоляции, масла и проч. Токовая защита отключает трансформатор при превышении током максимально установленного значения.

Трансформаторная подстанция автоматически должна отключиться также в случае удара молнии.

Виды подстанций

Они бывают разными по мощности, по назначению и устройству. Те из них, которые служат только для повышения или понижения напряжения, называются трансформаторными. Если требуется также изменение других параметров (выпрямление или частотная стабилизация), то подстанция называется преобразующей.

По своему архитектурному исполнению ПС бывают пристроенными, встроенными (примыкающими к основному объекту), внутрицеховыми (находящимися внутри производственного помещения) или представлять собой отдельно стоящее вспомогательное здание.

В некоторых случаях, когда не требуется высокая мощность (при организации энергоснабжения небольших населенных пунктов), применяется мачтовая конструкция подстанций.

Иногда для размещения трансформатора используются опоры ЛЭП, на которых монтируется все необходимое оборудование (предохранители, разрядники, разъединители и проч.).

Электрические сети и подстанции классифицируются по напряжению (до 1000 кВ или более, то есть высоковольтные) и мощности (например, от 150 ВА до 16 тыс. кВА).

По схематическому признаку наружного подключения подстанции бывают узловыми, тупиковыми, проходными и ответвительными.

Пространство внутри подстанции, в котором расположены трансформаторы, шины и аппаратура, обеспечивающая работу всего устройства, называется камерой. Она может быть огражденной или закрытой. Разница между способами отчуждения ее от окружающего пространства невелика. Закрытая камера представляет собой полностью изолированное помещение, а огражденная находится за несплошными (сетчатыми или решетчатыми) стенами.

Изготавливаются они, как правило, промышленными предприятиями по типовым проектам. Обслуживание систем энергоснабжения производит обученный персонал, имеющий допуск и необходимую квалификацию, подтвержденную официальным документом о разрешении работать на высоковольтных линиях.

Оперативное наблюдение за работой подстанции осуществляет дежурный электрик или энергетик, находящийся возле главного распределительного щита, который может располагаться удаленно от ПС.

Распределение

Есть еще одна важная функция, которую выполняет силовая подстанция. Электрическая энергия распределяется между потребителями согласно их нормам, а кроме этого, загруженность трех фаз должна быть как можно более равномерной. Для того чтобы эта задача успешно решалась, существуют распределительные устройства.

РУ работают на одном напряжении и содержат аппараты, осуществляющие коммутацию и защиту линий от перенагрузки. С трансформатором РУ соединены предохранителями и прерывателями (однополюсными, по одному на каждую фазу).

Распределительные устройства по месту размещения подразделяются на открытые (расположенные на открытом воздухе) и закрытые (находящиеся внутри помещения).

Безопасность

Все работы, производимые в электрической подстанции, относятся к разряду особо рискованных, поэтому требуют чрезвычайных мер по обеспечению безопасности труда. В основном ремонт и обслуживание производятся при полном или частичном обесточивании.

После того как напряжение будет отключено (электрики говорят «снято»), при условии наличия всех необходимых допусков, токоведущие шины заземляются во избежание случайного включения. Для этого же предназначены и предупредительные таблички «Работают люди» и «Не включать!».

Персонал, обслуживающий высоковольтные подстанции, систематически проходит обучение, а навыки и полученные знания периодически контролируются. Допуск № 4 дает право выполнять работы на электроустановках свыше 1 кВ.

Источник: https://FB.ru/article/164994/chto-takoe-podstantsiya-elektricheskaya-elektricheskie-podstantsii-i-raspredelitelnyie-ustroystva

Обозначения в эл. схемах

 Правила выполнения нормальных схем электрических соединений объектов электроэнергетики, определены двумя стандартами. Это Стандарт Организации ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007-25.040.70.101-2011 Раздел 2 и ГОСТ Р 56303-2014.

 Несмотря на то, что на данный момент оба стандарта действующие и определяют требования к выполнению одних и тех же типов схем, требования в них, несколько отличаются (вероятно разработчики стандартов не дружат ).

 В данном материале, при составлении примеров графических обозначений элементов схем электрических соединений объектов электроэнергетики, за основу взят ГОСТ Р 56303-2014, так как по дате введения в действие он новее.
 Если вид графических обозначений, приведенных в примерах стандарта СТО 56947007-25.040.70.101-2011, отличается от аналогичных, приведенных в ГОСТ Р 56303-2014, добавлены соответствующие примечания.

Цветовое исполнение классов напряжения

Класс напряжения ГОСТ Р 56303-2014 СТО 56947007-25.040.70.101-2011
Наименование цвета Спектр (RGB) Наименование цвета Спектр (RGB)
1150 кВ сиреневый 205:138:255 сиреневый 205:138:255
800 кВ темно синий 0:0:168 темно синий 0:0:200
750 кВ темно синий 0:0:168 темно синий 0:0:200
500 кВ красный 213:0:0 красный 165:15:10
400 кВ оранжевый 255:100:30 оранжевый 240:150:30
330 кВ зеленый 0:170:0 зеленый 0:140:0
220 кВ желто-зеленый 181:181:0 желто-зеленый 200:200:0
150 кВ хаки 170:150:0 хаки 170:150:0
110 кВ голубой 0:153:255 голубой 0:180:200
60 кВ лиловый 255:51:204
35 кВ коричневый 102:51:0 коричневый 130:100:50
20 кВ ярко-фиолетовый 160:32:240 коричневый 130:100:50
15 кВ ярко-фиолетовый 160:32:240
10 кВ фиолетовый 102:0:204 фиолетовый 100:0:100
6 кВ темно-зеленый 0:102:0 светло-коричневый 200:150:100
3 кВ темно-зеленый 0:102:0
ниже 3 кВ серый 127:127:127
до 1 кВ серый 190:190:190

Условные графические обозначения элементов нормальных схем электрических соединений объектов электроэнергетики

В примерах, использованы условные графические обозначения из библиотеки трафаретов Visio Нормальная схема ПС.

Шаг модульной сетки 2,5 мм.

Толщина линий условных обозначений и линий электрической связи 0,4 мм (По стандарту от 0,2 до 1,0 мм. Рекомендуемая — от 0,3 до 0,4 мм.)

Графическое обозначение трансформаторов

 Наименование  Обозначение
 1.  Трансформатор двухобмоточный.
 2.  Трансформатор трехобмоточный.
 3.  Трансформатор четырехобмоточный.
 4.  Трансформатор пятиобмоточный.
 5.  Автотрансформатор двухобмоточный.
 6.   Автотрансформатор трехобмоточный.
 7.  Автотрансформатор четырехобмоточный.
 8.  Трансформатор собственных нужд двухобмоточный.
 9.  Трансформатор собственных нужд трехобмоточный.
 10.  Трансформатор напряжения двухобмоточный.
 11.  Трансформатор напряжения трехобмоточный.
 12.  Трансформатор напряжения четырехобмоточный.
 13.  Трансформатор тока
 14.  Трансформатор тока с двумя обмотками: на общем  сердечнике и на раздельных сердечниках.
 15.  Бустер.
 Примечания:
 1.  Каждая обмотка автотрансформатора и трансформатора должна выполняться цветом, соответствующим классу напряжения, на который она выполнена. Возможность регулирования на оборудовании и символы способов соединения обмоток трансформатора, необходимо отображать стрелкой черного цвета.

Графическое обозначение коммутационных аппаратов

 Наименование  Обазначение
 1.  Выключатель.
 2.  Разъединитель.
 3.  Выключатель нагрузки.
 4.  Выключатель нагрузки — альтернативное условное  обозначение (используется некоторыми организациями).
 5.  Автоматический выключатель.
 6.  Выкатная тележка выключателя.
 7.  Разъединитель выдвижной.
 8.  Выкатная тележка выключателя нагрузки.
 9.  Выкатная тележка выключателя нагрузки — альтернативное  условное обозначение.
 10.  Выкатная тележка автоматического выключателя
 11.  Выкатная тележка разъединителя. Положение рабочее, ремонтное и контрольное.
 12.  Заземляющий разъединитель.
 13.  Короткозамыкатель без земли.
 14.  Короткозамыкатель.
 15.  Отделитель
 16.  Отделитель двухстороннего действия
 17.  3-х позиционный КА. Положение включено, отключено и заземлено.
  Примечания: 
 1.  Ремонтное и контрольное положения выкатной тележки. Аналогично для п. 7-10.
 2.  Выкатная тележка выключателя по СТО 56947007-25.040.70.101-2011.Положение выключателя включено, ремонтное и контрольное положение тележки.

 Графическое обозначение устройств компенсации, фильтров

Наименование Обозначение
 1.  Реактор токоограничивающий одинарный.
 2.  Реактор токоограничивающий сдвоенный.
 3.  Реактор токоограничивающий.
 4.  Дроссельная катушка с сердечником и регулируемая, без сердечника. Высокочастотный заградитель линии электропередачи.
 5.  Дугогасящий реактор без регулирования и с регулированием.
 6.  Синхронный компенсатор.
 7.  Асинхронизированный синхронный компенсатор.
 Заградительный фильтр.
 8.  Конденсатор.
 9.  Конденсаторная батарея.
 10.  Батарея статических конденсаторов.
 11.  Устройство продольной компенсации
 12.  Устройство продольной компенсации регулируемое.
 13.  Фильтр присоединения.
  Примечания: 
 1.  Услоное обозначение должно выполняться цветом, соответствующим классу напряжения устройства, а символ регулирования, черным.На примере, реактор токоограничивающий регулируемый.

Графическое обозначение разрядников, ОПН

Наименование Обозначение
 1.  Разрядник.
 2.  Разрядник трубчатый.
 3.  Разрядник шаровой.
 4.  Разрядник роговой.
 5.  Искровой промежуток.
 6.  Разрядник вентильный и магнитовентильный.
 7.  Разрядник вентильный.
 8.  ОПН — ограничитель напряжения нелинейный.

Графическое обозначение генераторов, электродвигателей

 Наименование  Обозначение
 1.  Генератор.
 2.  Дизельная электростанция.
 3.  Двигатель.
 4.  Двигатель синхронный.
 5.  Двигатель асинхронный.

Графическое обозначение предохранителей

Наименование Обозначение
 1.  Предохранитель плавкий.
 2.  Предохранитель.
 3.  Предохранитель инерционно-плавкий.
 4.  Предохранитель пробивной.
 5.  Предохранитель плавкий на тележке.
 6.  Предохранитель на тележке.
 7.  Предохранитель инерционно-плавкий на тележке.
 8.  Разъединитель-предохранитель: положение отключено, положение включено.
 9.  Выкатная тележка разъединителя-предохранителя: положение отключено, положение включено.
 10.  Выкатная тележка разъединителя-предохранителя: ремонтное и контрольное положения. Аналогично для п. 5-7.

Графическое обозначение линий электрической связи, шин, заземления

Наименование Обозначение
 1.  Линия электрической связи, ошиновка.
 2.  ЛЭП — линия электропередач. Отображается утолщенными линиями (двухкратное или большее увеличение толщины по отношинию к линиям, которыми выполнены УГО и ошиновка).
 3.   Кабельная линия. Линию электрической связи с одним ответвлением допускается изображать без точки.
 4.  Пересечение линий электрической связи.
 5.  Ответвления линии электрической связи. Точка соединения, должна выполняться цветом, соответствующим классу напряжения линий электрической связи. Линию электрической связи с одним ответвлением допускается изображать без точки.
 6.  Шина. Выполняться цветом, соответствующим классу напряжения, а точки подключения отводов, белым.
 7.  Заземление.
Примечания:
 1.  Для линий электропередач (п. 2,3), в СТО 56947007-25.040.70.101-2011, особых указаний не найдено. Вероятно, их толщина, по этому стандарту, равна толщине линий электрической связи.

 Пример изображения нормальной схемы электрических соединений условной подстанции, выполненной по ГОСТ Р 56303-2014 (формат PDF).

Схема выполнена в программе Visio с использование библиотеки трафаретов:

Как начертить нормальную схему электрических соединений объекта электроэнергетики (электрической подстанции, распределительного устройства)

Источник: https://elektroshema.ru/2009-02-05-22-57-45/ugo-2/144-normalnaya-sxema.html

Элементы трансформаторной подстанции

Электрическая подстанция – это сложная электроустановка, выполняющая роль связующего, преобразующего и перераспределяющего звена при передаче электроэнергии на значительные расстояния. В процессе транспортировки преобразования электроэнергии осуществляется в диапазоне 0,4-1150 кВ.

Состав оборудования, входящего в состав электрических подстанций.

Традиционно, электрические подстанции состоят из нескольких элементов:

Силовые трансформаторы

Это электромагнитные приборы, состоящие из сердечника и двух либо более обмоток. Посредством процессовэлектромагнитной индукциитрансформатор трансформирует переменный ток одного напряжения в другой. Этот принцип используется для, чтобы передавать электрическую энергию с меньшими потерями в линии и без увеличения сечения проводов на значительные расстояния.

Силовые трансформаторы являются главными элементами трансформаторных подстанций, которые выполняют основную работу по преобразованию электроэнергий.

Выход из строя трансформатора зачастую приводит к отказу всей подстанции или переходу её работы в аварийный режим.

Интересное видео о компоновке подстанции можно посмотреть ниже:

Приборы защиты, фиксации отклонений, автоматического управления и сигнализации

Эти устройства используются для предотвращения поломок и безотказной работы подстанций и каждый из них выполняет свою специфическую задачу. К ним относятся измерительные компоненты (трансформаторы тока, напряжения), нелинейные ограничители напряжения, разрядники, заземляющие устройства, плавкие предохранители, токоограничивающие и регулирующие устройства, а также приборы противоаварийной автоматики, телемеханики, сигнализации и т.п.

Все элементы этой граппу можно разделить на 2 категории:

  1. Первая — устройства релейной защиты, вторые — устройства противоаварийной защиты.

    Первые выполняют защиту от аварийных процессов (КЗ, перегрузки трансформаторов, линий и др).

  2. Вторые производят регулирование в сети для обеспечения её стабильной работы (региуровка частоты сети по активной энергии, аварийная сигнализация, автоматические повторные включения и др.)

Вводные вспомогательные устройства

Эти устройства используемые для подключения кабельных и воздушных линий.

Их основная функция заключается в том, чтобы организовать прием входного напряжения и организовать его передачу на вход трансформатора. В состав этой группы устройств входят изоляторы, разъединители, отделители, выключатели (масляные, воздушные, элегазовые) и пр.

Распределительные устройства (РУ)

Они отвечают за приём электроэнергии и распределение её между всеми потребителями электрической подстанции.

Все РУ классифицируются на:

  • открытые РУ — устанавливаются на открытом воздухе;
  • закрытые РУ – размещаются в помещении;
  • комплектное РУ — конструктивно состоят из шкафов, с встроенными компонентами и механизмами.

Вспомогательные системы призванные облегчать эксплуатацию электроустановок. К ним относятся системы вентиляции, кондиционирования и обогрева; автоматического пожаротушения, освещения территории, аварийного сбора масла, питания маслонаполненных кабелей и пр.

Способы классификация устройств электрических подстанций

По методу конфигурации электросети подстанции могут быть:

  • тупиковыми, для этого их зачитывают по 1-ой или 2-м радиально подключенным линиям, не питающим другие подстанции;
  • ответвительными — подключаются к одной (либо двум), проходящим ЛЭП при помощи ответвлений, питающие линии в таком случае могут питать и другие подстанции;
  • проходными — подсоединены методом захода ЛЭП, имеющим двухстороннее питание, с помощью «вреза»;
  • узловыми – подключаются, используя принцип создания узла с помощью трех и более линий линий.

В зависимости от назначения в системе электроснабжения подстанции бывают:

  • главные понизительные (ГПП);
  • глубокого ввода (ПГВ);
  • тяговые, предназначенные для обеспечения питания нужд электротранспорта;
  • комплектные подстанции 10 (6)/0,4 кВ.

Источник: https://pue8.ru/podstantsii/821-elementy-transformatornoj-podstantsii.html

Цифровые подстанции. Российские и зарубежные: НТД, опыт, примеры

В 2017 году на Петербургском международном экономическом форуме президент Владимир Путин призвал сформировать принципиально новую, гибкую нормативную базу для внедрения цифровых технологий во все сферы жизни [rg.ru]. Конечно же, указанное коснулось и сферы электроэнергетики.

На сегодня со стороны компании ПАО «Россети» принята новая НТД, сформирована концепция «Цифровая трансформация 2030». Появились такие понятия как «Цифровая подстанция», «Цифровой питающий центр», «Цифровая электрическая сеть».

Давайте разберемся с основными требования к таким объектам и рассмотрим примеры реализации

1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Цифровая подстанция (ЦПС) – автоматизированная подстанция, оснащенная взаимодействующими в режиме единого времени цифровыми информационными и управляющими системами и функционирующая без присутствия постоянного дежурного персонала [п.3.27, СТО 34.01-21-004-2019].

Цифровая подстанция (ЦПС по терминологии НТП ПС 2017) – это подстанция с высоким уровнем автоматизации, в которой практически все процессы информационного обмена между элементами ПС, а также управление работой ПС осуществляются в цифровом виде на основе стандартов серии МЭК 61850 [п.3 СТО 56947007-29.240.10.248-2017].

Цифровой питающий центр – цифровая подстанция 110-220 кВ и (или) узловая цифровая подстанция с высшим напряжением 35 кВ, от РУ СН и НН которой электрическая энергия распределяется по электрической сети [п.3.28, СТО 34.01-21-004-2019]

Цифровая электрическая сеть – Организационно-техническое объединение электросетевых объектов, оснащенных цифровыми системами измерения параметров режима сети, мониторинга состояния оборудования и линий электропередачи, защиты и противоаварийной автоматики, сетевого и объектового управления, информационный обмен между которыми осуществляется по единым протоколам с обеспечением синхронизации по времени [п.3.29, СТО 34.01-21-004-2019]

2. ОПИСАНИЕ СТРУКТУРЫ ЦИФРОВОЙ ПОДСТАНЦИИ

Термин «Цифровая подстанция» (ЦПС) обозначает особое (цифровое) построение и взаимодействие технологических систем подстанции (таких как РЗА, АСУ ТП, АИИС КУЭ и т.д.) внутри каждой системы, между системами, а также  между системами и первичным оборудованием.

Работа и управление такими подстанциями базируется на программно-техническом комплексе цифровой подстанции (ПТК ЦПС), разделенном на структурные уровни (процесса, присоединения и подстанции), которые объединяются между собой посредством сегментов локально-вычислительной сети Ethernet.

УРОВЕНЬ ПОДСТАНЦИИ
шина подстанции
УРОВЕНЬ ПРИСОЕДИНЕНИЯ
шина процесса
УРОВЕНЬ ПРОЦЕССА

Сегменты локально-вычислительной сети (ЛВС) образуют шину процесса, объединяющую уровни процесса и присоединения, и шину подстанции, объединяющую уровни присоединения и подстанции.

Структурная схема ПТК цифровой подстанции

Нажмите для просмотра

Схема приводится для справок. Оригинал см.: СТО 34.01-21-004-2019

3. УРОВЕНЬ ПРОЦЕССА

НАЗНАЧЕНИЕ:

  • организация сопряжения основного оборудования с ПТК ЦПС;
  • сбор дискретной информации с «сухих» контактов основного оборудования (например, с блок-контактов коммутационных аппаратов) и её оцифровка
  • сбор аналоговой информации (например, с измерительных трансформаторов тока и напряжения) и её оцифровка (при применении оптических измерительных трансформаторов сигнал изначально оцифрован);
  • передача собранной информации на вышестоящие уровни;
  • получение команд управления от вышестоящих уровней в цифровом виде с воздействием на основное оборудование (например, включить/отключить коммутационный аппарат).
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как найти мощность зная силу тока и напряжение

СОСТАВ:

В случае отсутствия у основного оборудования встроенного цифрового интерфейса для оцифровки сигналов используют устройства сопряжения с объектом (УСО):

  • ПАС (AMU) – преобразователи аналоговых сигналов;
  • ПДС (DMU) – преобразователи дискретных сигналов.

Указанные устройства могут быть отдельными или объединенными в одном комбинированном устройстве.

УСО для оцифровки не требуется, если цифровой интерфейс изначально встроен в основное оборудование (например, сбор аналоговых сигналов выполняется напрямую с оптических трансформаторов тока и напряжения).

Оба варианта соответствуют СТО 34.01-21-004-2019 [см. п.5.2.1].

На практике часто встречаются решения где устройства уровня процесса совмещены с устройствами уровня присоединения (подробнее см. подраздел e)

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ:

От основного оборудования до преобразователей аналоговых и дискретных сигналов (ПАС и ПДС) информация передается по контрольному кабелю с медными жилами. ПАС и ПДС стремятся установить максимально близко к основному оборудованию.

Далее от  ПАС и ПДС по волокно-оптическим кабельным линиям информация поступает в коммутаторы шины процесса.

Аналоговая информация в цифровом виде передается в виде потока данных SV-поток.

Источник: https://elensis.ru/2019/04/20/%D1%86%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5-%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B8/

Трансформаторная подстанция: устройство, принцип работы, классификация, безопасность

Электроэнергия используется во всех сферах современной жизни, где используется для выполнения таких функций как:

  • выполнения механической работы (различные электродвигатели);
  • освещение с помощью светильников на основе ламп накаливания, электролюминесцентных, светодиодных источников;
  • обогрева электрическими нагревателями.

Доставка электроэнергии к потребителям осуществляется электрическими сетями, один из ключевых  компонентов которой – трансформаторная подстанция. Электрическую сеть целесообразно строить по иерархическому принципу с узлами различного уровня, на которых выполняется ряд функций, в том числе изменения напряжения с помощью трансформаторов.

Устройство

Трансформаторная подстанция, как это прямо следует из ее наименования, содержит один или несколько трансформаторов, а также ряд иных узлов и блоков. Последние необходимы для обеспечения выполнения преобразования напряжения, легкости, удобства текущего управления этого технического объекта. Дополнительное оборудование:

  • обеспечивает безопасность текущей эксплуатации в штатных/нештатных режимах (ограничители напряжения, разрядники);
  • позволяет управлять подстанцией, контролировать ее текущие параметры (элементы телемеханики, исполнительные устройства, разъединители, приборы учета);
  • обеспечивает распределение электрической энергии по потребителям.

Для выполнения служебных функций предусмотрено вспомогательные устройства. К таковым относят, например, выпрямители, аккумуляторные батареи бесперебойного питания. Необходимую эксплуатационную надежность достигают установкой молниезащиты, внедрением оборудования пожаротушения, применением сигнализации.

Нормальные условия эксплуатации обеспечивают установкой оборудования в отдельном строении или непосредственно в специально подготовленном помещении здания.

Принцип работы

Основной компонент трансформаторной подстанции – силовой трансформатор, который обеспечивает на выходе получение напряжения необходимого уровня. Простейший трансформатор состоит из двух обмоток, которые одеты на сердечник из мягкой электротехнической стали. Переменный ток, протекающий по первичной обмотке этого статического устройства, создает магнитный поток, который наводит ток во вторичной обмотке.

Трансформатор отличается большим КПД, поэтому соотношения между токами/напряжениями первичной/вторичной обмоток пропорциональны/обратно пропорциональны количеству витков для напряжения/тока, соответственно. Частота тока/напряжения первичной/вторичной обмоток одинакова.

При небольшой мощности применяют т.н. сухую конструкцию, когда отсутствие короткого замыкания между обмотками и сердечниками обеспечено только изоляцией проводов обмоток. Маслозаполненные конструкции характерны для высоких мощностей. Они содержат залитый минеральным маслом бак с установленными обмотками, рисунок 1. Такое исполнение улучшает тепловые параметры устройства: масло эффективно отводит излишки выделяемого тепла.

Рис. 1. Маслонаполненный трансформатор

Для регулирования выходного напряжения вторичную обмотку снабжают несколькими отводами.

Назначение

Любая подстанция по отношению к электроэнергии реализует по меньшей мере одну из функций:

  • прием;
  • преобразование;
  • распределение.

Наличие подстанций заметно уменьшает потери электроэнергии. Для этого передачу осуществляют на высоком напряжении, при котором снижаются потери энергии на разогрев проводов. Обеспечение работоспособности различных электрических устройств выполняют на небольшом напряжении, что позволяет увеличить ток и нарастить мощность приемника.

Кроме того, введение подстанций в состав электрораспределительной сети наращивает эксплуатационную гибкость системы электроснабжения за счет возможности выбора маршрутов передачи электроэнергии простым переключением линий в штатном режиме функционирования, а также в аварийных ситуациях.

Объекты сетей электроснабжения общего назначения

Трансформаторные подстанции можно классифицировать по различным признакам, но наиболее часто для этой цели привлекают место нахождения станции на уровне иерархии электрической сети.

Соответственно, по мере понижения уровня происходит снижение рабочего напряжения. Кроме того, как средство инженерного обеспечения недвижимости они могут находиться вне предприятия или же непосредственно на его территории.

Общепринятые наименования таких подстанций и их основные параметры представлены в табл. 1.

Таблица 1. Разновидности подстанций

Уровень иерархии Название подстанции Типовое рабочее напряжение, кВ Место расположения
1 Узловая распределительная 110 — 220 На обслуживаемой территории
2 понижающая (иначе понизительная) 35 – 110
3 Глубокого ввода 6 – 35 На территории предприятия
4 Трансформаторный пункт 0,22 – 0,4

Трансформаторные пункты, находящиеся на нижнем уровне иерархии электрической сети, — отличаются наибольшей многочисленностью. В зависимости от категории обслуживаемого объекта их оборудуют одним (3-я категория) или двумя (категории 1 и 2) трансформаторами. Кроме того, при их создании таких пунктов массово применяют типовые решения.

По виду взаимодействия с электрораспределительной сетью подстанции делят на несколько разновидностей, табл. 2. Кроме того, ГОСТ 24291-90 дополнительно вводит понятие опорной подстанции, которая обеспечивает функционирование других объектов обычно более низкого уровня.

Таблица 2. Разновидности подстанций по исполнению

Наименование Место расположения в сети  и особенности подключения
Типиковая Получение энергии от одного источника
Проходная Находится в разрыве одной или двух линий
Разветвительная (ответвительная) Обслуживает две или более выходящие линии
Узловая Взаимодействует с двумя или более входными и выходными линиями

По конструктивному исполнению различают открытые (выполнены как отдельный объект) и закрытие (смонтированные в здании) подстанции.

По месту расположения подстанции наружной установки дополнительно делят на наземные, подземные и мачтовые.

Последние монтируют прямо на опорах, для чего применяют специальные конструкции и арматуру, рисунок 2.

Рис. 2. Вариант исполнения мачтовой подстанции

Тяговые подстанции электрифицированного наземного транспорта

Тяговые подстанции электрифицированного транспорта несколько отличаются от обычных.

Их главные особенности:

  • обеспечивают балансировку нагрузки при параллельном включении;
  • могут подавать на контактные провода как постоянный, так и переменный токи.

Специфика железной дороги, метрополитена, городских видов электротранспорта учтена конструктивным исполнением. Подключение к сети возможно по воздушным или кабельным линиям. Пример воздушного ввода показан на рисунке 3.

Рис. 3. Пример железнодорожной тяговой подстанции

Снижение затрат на строительство и эксплуатацию

Известно, что полная стоимость владения любого технического объекта (иначе, приведенные расходы) складывается из капитальных затрат и текущих эксплуатационных расходов.

Для снижения капитальных затрат на создание подстанций привлекается несколько основных приемов.

Первый из них — реализация по типовым проектам. Часто встречающиеся киосковые подстанции со сварным металлическим корпусом – хороший пример его практического использования, рисунок 4. Наибольший эффект дают в местностях с умеренным климатом.

Второй прием – поставка готового для установки оборудования на место монтажа непосредственно с предприятия-изготовителя.

Рис. 4. Киосковая подстанция

Экономия на эксплуатационных расходах достигается внедрением современной микропроцессорной и компьютерной техники, максимально полно берущей на себя решение рутинных задач автоматического управления. Такие объекты, отличающиеся заметно более высокими функциональными возможностями, называют цифровыми.

Вопросы безопасности

Подстанции вне зависимости от их назначения функционируют при высоком опасном для жизни напряжении. Эта особенность определяет необходимость жесткого соблюдения норм ТБ и иных правил при их текущем эксплуатационном обслуживании. Основные из них сводятся к следующему.

Для работ любого вида допускают только персонал, прошедший обучение с дополнительным предварительным инструктажем. Кроме того, навыки безопасной работы постоянно поддерживаются на должном уровне такими мероприятиями как:

  • ежемесячные повторные инструктажи;
  • ежеквартальные противоаварийные тренировки;
  • противопожарные тренировки (дважды в год);
  • ежегодные проверки профессиональных знаний;
  • медосмотры (раз в два года).

Работы любого вида могут:

  • производиться исключительно в спецодежде и обуви, в каске, с монтерским поясом (при необходимости);
  • осуществляться только исправным инструментом, качество изоляции которого проходит периодическую поверку.

При выполнении любых действий требуется предельная концентрация, аккуратность, отсутствие спешки.

Подстанция — объект повышенной опасности. Ограничение доступа к ним посторонних лиц при открытой установке достигается оградами, а при закрытой – надежными запираемыми металлическими дверями, которые дополнительно оборудуют сигнализацией. Все объекты обязательно снабжаются хорошо различаемыми надписями, предупреждающими о смертельной опасности.

Для предотвращения вредного влияния на человека мощных электрических и магнитных полей подстанции следует размещать на определенном расстоянии от жилых домов. Конкретные нормы с разбивкой по типу объекта и мощностью содержаться в законе 52-ФЗ от 1999 года. Минимальные расстояния установлены в пределах от 50 до 1000 м.

Источник: https://www.asutpp.ru/transformatornye-podstancii.html

Узнаем подробно о электрической подстанции

Подстанция электрическая (ПС) представляет собой ключевой узел, позволяющий организовать систему энергоснабжения на объектах разной величины, что определяется уровнем выдерживаемой нагрузки самой установки. В зависимости от исполнения оборудование данного вида может повышать или понижать напряжение, а это напрямую определяет целевое назначение ПС.

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.

Смотрим видео, откуда берется электричество:

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.

Состав оборудования

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. Трансформатор в количестве от одного до нескольких единиц.
  5. Распределительное устройство обеспечивает прием и дальнейшее распределение энергии. РУ состоит из нескольких узлов: коммутационная аппаратура, сборные шины, элементы управления и защиты.

Конструкция подстанции электрической

Такое электрическое разнотипное оборудование подстанций, как распред. устройства, встречаются в нескольких исполнениях: открытые, закрытые, комплектные. Первые и вторые из названных вариантов предполагают использование на открытом воздухе или в помещении. А комплектные исполнения, как и любая техника с подобным названием, представляют собой сборную установку, состоящую из готовых для подключения узлов.

Обзор существующих видов

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.

Различают оборудование данного рода по набору задач, которые с его помощью решаются:

  • Трансформаторные установки;
  • Преобразовательные аналоги.

Электрическая схема трансформаторной распределительной подстанции позволяет понижать или повышать напряжение в соответствии с нуждами потребителя, тогда как преобразовательная техника ответственна за изменение электрических параметров (род тока, значение частоты).

Существует разделение таких установок и по уровню значимости в системе энергоснабжения:

  1. Главные понизительные;
  2. Глубокого ввода;
  3. Тяговые подстанции(питают электротранспорт разного типа, будь то железнодорожные поезда, наземные или подземные средства передвижения);
  4. Комплектные – представляют собой сборную установку, состоящую из полностью готовых к подключению отдельных узлов.

Смотрим видео, что из  себя представляет тяговая подстанция:

Другого рода классификация, представляет электрические станции и подстанции, отличные по схеме подключения:

  • Тупиковые – получают питание от одной соседней ПС;
  • Проходные – оборудование, представляющее собой единую линию с двусторонним питанием;
  • Узловые – являются ключевым звеном, так как помимо питающих установок соединяются еще и с транзитными;
  • Ответвительные – представляют собой часть разводки системы энергоснабжения.

Помимо выше перечисленных исполнений существует особый вид такой техники – автономная разнотипная подстанция электрическая. Ее особенность заключается в способности одновременно совмещать две важные функции: выработку электроэнергии, а также ее распределение далее по сети, откуда она поступает к потребителю.

Параметры и схема подключения

Съема однотрансформаторной подстанции 10 кВт

Существует несколько основных требований, предъявляемых к составлению схем соединения основных узлов электрооборудования, которые должны выполняться:

  1. Надежность энергоснабжения, безопасность потребителей.
  2. Минимальные затраты при эксплуатации и обслуживании оборудования.
  3. Удобство работы с техникой.
  4. Минимальный риск ошибки в чрезвычайных ситуациях, когда требуется переключение режимов работы оборудования.

схема электрических соединений распределительной подстанции должна изображать основные узлы установки (РУ, силовые трансформаторы, коммутационные аппараты, защитные элементы и системы управления).

Различают два способа составления схем: многолинейные и однолинейные. В первом случае обязательно показываются все фазы установки, тогда как второй вариант предполагает включение изображения лишь одной фазы по причине идентичности.

На рисунке 1 показана однолинейная электрическая схема распределительной подстанции, которая раскрывает принцип работы установки, обеспечивающей нужды потребителей третьей категории. В качестве основных параметров выступает значение напряжения ВН и НН (на высшей и низшей стороне), а также мощность установки и тип трансформатора.

Общие рекомендации по расположению

Нормы расположения и требования

Главные понизительные подстанции должны располагаться в непосредственной близости к участкам наибольшей нагрузки, цеховые установки всегда находятся как можно ближе к потребителю. Более предпочтительным вариантом является комплектная подстанция, так как в этом случае нет сильной зависимости от строительной части при ее монтаже.

Отдельно стоящие установки предполагают дополнительные траты на организацию подводящих сетей, а вместе с тем возрастают и потери. Гораздо более предпочтительным является встроенный вариант с вынесенным трансформатором.

Существуют допустимые пределы расположения электрооборудования данного типа относительно взрывоопасных обслуживаемых объектов: от 0,8 до 100 м. Выбор определенного значения из этого диапазона обуславливается степенью опасности, а также вариантом расположения масляного трансформатора (открытый, закрытый).

С целью обеспечить безопасную эксплуатацию, а также достаточный уровень надежности функционирования электрооборудования Правительством Российской Федерации определяется охранная зона электрической подстанции. Это означает, что на оговоренной территории, прилегающей к такого рода установкам, действуют ограничения на использования земельных участков по прямому назначению.

Таким образом, учитывая широкий выбор исполнений электроподстанций, их выбор должен основываться на соответствии главных параметров оборудования условиям эксплуатации.

Только так можно обеспечить безопасность функционирования установки, что является ключевым моментом при составлении схемы подключения такой техники.

Сложность проекта по организации системы энергоснабжения заключается в необходимости выбора большого количества оборудования, а также организации его слаженной работы. Поэтому нередко предпочтительным вариантом является именно комплектная подстанция.

Источник: http://GeneratorVolt.ru/ehlektrogenerator/uznaem-podrobno-o-ehlektricheskojj-podstancii.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электрогенератор
Для чего служит и как включается в цепь амперметр

Закрыть