Чем обычно выполняется соединение трансформатора с ру низкого напряжения

Схемы соединений обмоток трехфазных трансформаторов

При соединении обмоток трехфазных трансформаторов как двухобмоточных, так и трехобмоточных применяют различные схемы соединения. Однако в силовых трансформаторах как повышающих, так и понижающих, главных образом применяются схемы соединения в звезду, треугольник и зигзаг—звезду. Для практических целей в энергосистемах не требуется большого количества схем соединений обмоток. Так, для мощных трансформаторов применяется одно соединение обмоток ВН и СН— в звезду с выведенной нейтралью (Y0), а для обмоток НН — в треугольник (А).
ГОСТ 12022-66 предусматривает для трансформаторов мощностью 25, 40, 63 и 100 кВА с ПБВ (с переключением ответвлений обмотки трансформатора без возбуждения — т. е. после отключения всех обмоток трансформатора от сети) и для трансформаторов мощностью 63, 100, 160 и 250 кВА с ПБВ и РПН (с регулированием напряжения путем переключения ответвлений обмотки трансформатора под нагрузкой при следующем сочетании напряжений па стороне ВН и НН (кВ) на стороне обмотки низшего напряжения соединение в зигзаг—звезду.
Соединение в зигзаг — звезду дает возможность при несимметрии нагрузки на стороне НН сглаживать на стороне ВН эту неравномерность. Кроме того, схема зигзага допускает иметь три напряжения, например 127, 220 и 380 е.
Другие схемы соединений обмоток для силовых трансформаторов применяются крайне редко. Область применения таких схем ограничивается трансформаторами специального назначения (электропечными, для питания ртутных выпрямительных установок, для преобразования частоты, числа фаз переменного тока, электросварочными и др.).
а) Соединение обмоток в звезду
Если соединить концы или начала обмоток трех фаз вместе, то получится соединение в звезду. На рис. 3,а показаны обмотки НН, соединенные в звезду. В нулевой точке соединены все концы обмоток у, z, а к началам а, Ьу с— подводится напряжение от трехфазной сети или генератора. На рис. 3,6 показано то же соединение обмоток НН в звезду, но только в нулевую точку соединены другие концы обмоток, которые прежде присоединялись к сети. При независимой друг от друга работе трансформаторов подобное «переворачивание» одной из обмоток, соединенной в звезду, не имеет значения, по параллельная работа таких трансформаторов, как это будет доказано далее, невозможна. В звезду могут быть соединены различные обмотки трансформатора как ВН и СН, так и НН. Нулевая точка звезды может быть выведена на крышку трансформатора (рис. 3,б).
По схеме звезда или звезда с выведенной нулевой точкой соединяются обычно обмотки ВН как повышающих, так и понижающих трансформаторов различной мощности.

Рис. 3. Соединение обмотки НН в звезду.
а — одна схема соединения; б — другая схема соединения; в — соединение в звезду с выведенной нулевой точкой; г — векторная диаграмма линейных э. д с.
Обмотки ВН при напряжениях 110 кВ и выше предпочтительно соединять в звезду с выведенной нулевой точкой, что дает возможность заземления нейтрали. При этом можно выполнить один конец каждой из фаз, прилегающий к нейтрали, с пониженной изоляцией.
Обмотки СН соединяются большей частью по схеме Y0.
Обмотки НН соединяются в звезду с выведенной нулевой точкой у понижающих трансформаторов тогда, когда напряжение этой обмотки 230 или 400 в при мощностях до 560 кВА. В звезду без выведения нулевой точки обмотки НН соединяются крайне редко, например, у понижающих трансформаторов мощностью 1 000—5 600 кВА при сочетании напряжений обмоток ВН и НН 10 000/6 300 е.
Обычно обмотки НН повышающих трансформаторов, а также большей части понижающих мощных соединяются в треугольник.
Векторная диаграмма линейных э. д. с. для соединения обмоток в звезду строится следующим образом. Откладываем в масштабе вектор ах (рис. 3,г). Так как мы знаем, что концы обмоток л*, //, г электрически соединены, то из точки х под углом 120° к ах откладываем в том же масштабе вектор by. Далее из точки у под углом 120° к вектору by откладываем вектор сг.
При соединении обмотки в звезду с выведенной пулевой точкой можно получить два напряжения (фазное и лилейное). Если измерять напряжение между нулем и какой-либо фазой, то получим напряжения, называемые фазными ((Уф). На рис. 3,г они изображены векторами ха, yb и гс.
Напряжения, измеренные между фазами а и ft, b и с, с и а, называются линейными (междуфазными) напряжениями (U). Эти напряжения па рис. 5-3,г изображены в масштабе ab, be и са. Так как в треугольнике abx угол между векторами ха и yb равен 120°, то зависимость между линейным и фазным напряжениям будет U = = Uфv3 , т. е. линейное напряжение в v3 раз больше фазного. Если трансформатор, обмотки НН которого включены в звезду, имеет линейное напряжение 220 в, то фазное напряжение будет:

б) Соединение обмоток в треугольник
Если соединить конец фазы а (точку х) с началом фазы с, конец фазы с (точка z) с началом фазы b и конец фазы b (точка у) с началом фазы а, то получится соединение в треугольник (рис. 4,а). Соединение в треугольник можно осуществить (рис. 4,6) иначе, соединяя конец фазы а с началом фазы b, конец фазы b с началом фазы с и конец фазы с с началом фазы а.
Векторная диаграмма линейных э. д. с. при соединении обмоток в треугольник по схеме рис. 4,а будет равносторонним треугольником рис. 4,в и г. При соединении в треугольник фазные напряжения будут равны линейным.
В мощных трансформаторах принято одну из обмоток всегда соединять в треугольник. Делается это по следующим соображениям:
Как известно, намагничивающий ток трансформатора имеет несинусоидальную форму, т. е. содержит высшие гармонические. Наибольший удельный вес имеет третья гармоническая. Если все обмотки трансформатора соединить в звезду, то третья гармоническая в намагничивающем токе образоваться не может, так как она будет направлена во всех фазах одинаково: (3 • 120° = 360° = = 0°) и поэтому форма кривой фазного напряжения исказится, что может привести к нежелательным явлениям в эксплуатации. По этим соображениям принято одну из обмоток обязательно соединять в треугольник. Если же почему-либо требуется построить мощный двухобмоточный трансформатор или автотрансформатор с соединением обмоток звезда — звезда (например, трехфазный автотрансформатор), то он снабжается дополнительной третьей обмоткой, соединенной в треугольник, которая в некоторых случаях может даже не иметь внешних выводов.

Рис. 4. Соединение обмоток НН в треугольник.
а — первая схема соединения обмоток в треугольник, б — вторая схема соединения обмоток в треугольник; в — вектора линейных э. д. с фаз a, b и с; г —векторная диаграмма линейных э д с

Обычно в треугольник соединяется обмотка низшего напряжения.
В мощных трансформаторах номинальный ток обмотки НН часто составляет несколько тысяч ампер и конструктивно бывает легче выполнить соединение обмотки в треугольник, так как фазный ток при той же мощности получается в v 3 раз меньшим, чем при соединении в звезду.
В треугольник соединяются обмотки НН всех повышающих и понижающих двухобмоточных и трехобмоточных трехфазных трансформаторов мощностью 5 600 кВА и больше, понижающих трансформаторов мощностью до 5 600 кВА, имеющих на стороне НН напряжения 38,5; 11; 10,5; 6,6; 6,3; 3,3; 3,15 и 0,525 кВ, а также обмотки НН всех мощных однофазных двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов, предназначающихся для соединения в трехфазные группы. Обмотки ВН и СН силовых повышающих и понижающих трансформаторов обычно в треугольник не соединяются.
в) Соединение обмоток в зигзаг — звезду (равноплечий и неравноплечий зигзаг)
Равноплечий зигзаг может быть получен, если соединить по одной из трех схем рис. 5,а, бив концы и начала шести полуобмоток с одинаковыми числами витков (а следовательно, и э. д. е.), расположенных по две полуобмотки на каждой фазе трансформатора.

Рис. 5. Соединение обмотки НН в равноплечий зигзаг.
а —первая схема соединения; б — вторая схема соединения; в — третья схема соединения; г — векторная диаграмма э. д. с. звезды нижних полукатушек; д — векторная диаграмма линейных э. д. с.
Построим векторную диаграмму соединений обмоток в зигзаг согласно схеме рис. 5,а. Начнем построение с нижних полуобмоток, соединенных в звезду. Векторная диаграмма для этих полуобмоток представлена на рис. 5,г. Согласно схеме рис. 5,а начало а’ нижней полуобмотки электрически соединено с концом zr верхней.
Вектор г’с должен пойти в направлении, противоположном вектору zc’, а потому из точки а’г’ (рис. 5,д) откладываем вектор zrc в направлении, противоположном вектору zc’.

Аналогичным образом строим векторы остальных частей обмоток. Обмотка при соединении в зигзаг обычно выполняется двухслойной, причем каждый слой имеет свободные начала и концы.
Один из слоев обмотки наматывают правой намоткой, другой — левой. Делается это для удобства выполнения соединений в зигзаг. При соединении обмотки в зигзаг мы можем получить три различных напряжения.

Схема равноплечего зигзага применяется для нормальных силовых понижающих трансформаторов, для мощностей 25, 40, 63, 100, 160 и 250 кВА в случае, когда при большой несимметрии нагрузок фаз необходимо на стороне питания иметь схему звезды.
Неравноплечий зигзаг получается, если по схемам а, б и в (рпс. 5-5) соединить концы и начала полуобмоток с неодинаковым числом витков. На рис. 6,а и б даны две схемы соединения в неравноплечий зигзаг при отношении числа витков в полуобмотках 1 : 2.
Схема неравноплечего зигзага применяется иногда иностранными фирмами для трансформаторов специального назначения. В нормальных силовых трансформаторах наши заводы эту схему не применяют.
г) Соединение обмоток по схеме А
Если соединить обмотки трансформатора, как показано на рис. 7,а, то получится соединение по схеме А. Схему, как это видно из векторной диаграммы

Рис. 7. Соединение обмотки по схеме А.
а — схема соединений обмоток; б — векторная диаграмма.
(рис. 7,6), можно представить как треугольник а’Ьс’, у которого две стороны а’b и cfb имеют дополнительные витки (а’а и с’с).
Для того чтобы получить соединения обмоток, отвечающих векторной диаграмме рис. 7,6, принимают соотношения числа витков на фазах трансформатора, которые должны удовлетворять следующим трем условиям:

т. е. обмотка фазы с должна иметь 2/3 числа витков обмоток фаз а и b.
Нулевой вывод берется от середины обмотки фазы с, и, кроме того, число витков дополнительных участков фаз а и b должно быть одинаково и составлять Уз общего числа витков этих фаз.

Рис. 8. Соединение обмоток в скользящий треугольник.
а — схема соединений обмоток; б—векторная диаграмма.
Эта схема не имеет применения в нормальных силовых трансформаторах и применяется только там, где необходимо иметь соединение обмоток в треугольник и в то же время требуется иметь нулевую точку.
д) Соединение обмоток в скользящий треугольник
На рис. 8 даны схема соединения обмотки и векторная диаграмма скользящего треугольника. Из рассмотрения схемы видно, что изменяя положение концов
а’b’с’ (рис. 8,а) и «скользя» ими по обмотке из крайнего верхнего положения к нижнему, можно перейти от треугольника к звезде. При этом могут быть получены все промежуточные положения. Это дает возможность, так же как в схеме неравноплечего зигзага, иметь различные углы сдвига фаз (ф).
Схема скользящего треугольника применяется иногда для трансформаторов, питающих электрические печи. В силовых трансформаторах эта схема не применяется.

Оборудование трансформаторных подстанций, как устроены подстанции

Сложная иерархия современных электрических сетей включает в себя огромное количество различного электротехнического оборудования, среди которого трансформаторные подстанции выполняют роль звена, связующего и перераспределяющего электроэнергию. Они располагаются около или внутри населенных пунктов и обеспечивают комфортные условия для проживания людей.

В сельской местности еще можно встретить конструкции старых столбовых подстанций, работающих на открытом воздухе, которые принимают по высокой стороне воздушной линии 10 или 6 кВ и отдают 0,4 подключенным потребителям.

Внутри населенных пунктах с многоэтажными зданиями в целях безопасности чаще применяются кабельные линии, скрытые в земле, а трансформаторное оборудование располагается внутри специальных построек, закрытых на замки от несанкционированного проникновения.

Здание подобной трансформаторной подстанции, преобразующей напряжение 10 кВ в 0,4 показано на фотографии.

Внешнее отличие габаритов показанных подстанций, преобразующих напряжения одинаковых величин, свидетельствует о том, что они оперируют разными мощностями.

Подобные трансформаторные подстанции (ТП) получают электроэнергию по высоковольтным линиям электропередач 10 кВ (или 6) от удаленных распределительных устройств.

Фотография силового трансформатора, расположенного на ОРУ-110 и осуществляющего преобразование электроэнергии 110 кВ в 10, передаваемое по ЛЭП на ПС-10, показана на очередной фотографии.

Этот трансформатор имеет уже большие габариты и оперирует с мощностями до 10 мегаватт, располагается на открытой, огороженной территории, которая конструкцией оборудования четко разграничена на две стороны:

• высшего напряжения 110;
• низшего — 10 кВ.

Сторона 110 кВ воздушной ЛЭП соединяется с другой подстанцией, которая имеет еще большие габариты и преобразовывает огромные энергетические потоки.

Размеры только вводной опоры единичной воздушной ЛЭП позволяют визуально оценить значительность потоков электроэнергии, пропускаемых через нее.

Приведенные фотографии свидетельствуют, что трансформаторные подстанции в энергетике перерабатывают энергию электричества различных напряжений и мощностей, монтируются разнообразными конструкциями, но имеют общие черты.

Состав оборудования трансформаторной подстанции

Каждая ПС создается под конкретные условия эксплуатации с расположением:

• на открытом воздухе — открытые распределительные устройства (ОРУ);
• внутри закрытых помещений — ЗРУ;
• в металлических шкафах, встроенных в специальные комплекты — КРУ.

По типу конфигурации электрической сети трансформаторные ПС могут выполняться:

• тупиковыми, когда они запитаны по одной либо двум радиально подключенным ЛЭП, которые не питают другие ПС;
• ответвительными — присоединяются к одной (иногда двум), проходящим ЛЭП с помощью ответвлений. Проходящие линии питают другие подстанции;
• проходными — подключены за счет захода ЛЭП с двухсторонним питанием методом «вреза»;
• узловыми — присоединяются по принципу создания узла за счет не менее чем трех линий.

Конфигурация сети электроснабжения накладывает условия на рабочие характеристики подстанции, включая настройку защит для обеспечения безопасной работы.

Основные элементы ПС

В состав оборудования любой подстанции входят:

• силовой трансформатор, который непосредственно осуществляет преобразование электроэнергии для ее дальнейшего распределения;
• шины, обеспечивающие подвод приходящего напряжения и отвод нагрузок;
• силовые коммутационные аппараты с тоководами, позволяющие перераспределять электроэнергию;
• системы защит, автоматики, управления, сигнализации, измерения;
• вводные и вспомогательные устройства.

Он является основным преобразующим элементом электроэнергии и выполняется трехфазным исполнением. В его конструкцию входят:

• корпус, выполненный в форме герметичного бака, заполненного маслом;
• шихтованный магнитопровод;
• обмотки стороны низкого напряжения (НН);
• обмотки вводов высокого напряжения (ВН);
• масляная система;
• переключатель регулировочных отводов у обмоток;
• вспомогательные устройства и системы.

Более подробно устройство силового трансформатора и автотрансформатора изложено в другой статье.

Чтобы трансформатор работал к нему надо подвести питающее и отвести преобразованное напряжение. Эта задача возложена на токоведущие части, которые называют шинами и ошиновкой. Они должны надежно передавать электрическую энергию, обладая минимальными потерями напряжения.

Для этого их создают из материалов с улучшенными токопроводящими свойствами и повышенным поперечным сечением. В зависимости от размеров ПС шины могут располагаться на открытом воздухе или внутри закрытого сооружения.

Шины и ошиновка электрически разделяются между собой положением силового выключателя. Причем ошиновка без каких-либо коммутационных аппаратов напрямую подключена к вводам трансформатора. Ее конструкция не должна создавать механических напряжений в фарфоровых и всех остальных деталях вводов.

Для ошиновки используют кабели или пластины, которые монтируют на медные шпильки трансформаторных вводов через наконечники или переходники.

У подстанций, защищенных от воздействия атмосферных осадков, шины обычно делают цельными алюминиевыми или реже медными полосами. На открытом воздухе для них чаще используют многожильные не закрытые слоем изоляции провода повышенного сечения и прочности.

Однако, в последнее время наметился переход на системы шин, устанавливаемые жестко. Это позволяет экономить площадь на ОРУ, металл токоведущих частей и бетон.

Такие конструкции применяются на новых строящихся подстанциях. За их основы взяты образцы, успешно работающие несколько десятилетий в странах Запада на оборудовании 110, 330 и 500 кВ.

Для расположения шин применяется определенная конфигурация, которая может использовать:

Под термином «система шин» подразумевается комплект силовых элементов, подключающих все присоединения на распределительном устройстве. На подстанциях с двумя трансформаторами одного напряжения создаются две системы шин, каждая из которых питается от своего источника.

Протяженная система шин при большом количестве присоединений может разделяться на отдельные участки, которые называются секциями.

Силовые коммутационные аппараты

Трансформаторные подстанции при эксплуатации необходимо подключать под напряжение или выводить из работы для профилактического обслуживания или в случае возникновения аварийных ситуаций и неисправностей. С этой целью используются коммутационные аппараты, которые создаются различными конструкциями и могут:

1. отключать аварийные токи максимально возможных величин;

2. коммутировать только рабочие нагрузки;

3. обеспечивать разрыв видимого участка электрической схемы за счет переключения только при снятом с оборудования напряжении.

Коммутационные аппараты, способные отключать аварийные ситуации, работают в автоматическом режиме и называются «автоматическими выключателями». Они создаются с различными возможностями коммутации нагрузок за счет конструктивных особенностей.

По принципу использования запасенной энергии, заложенной в работу исполнительного механизма, их подразделяют на:

• пружинные;
• грузовые;
• давления;
• электромагнитные.

По способам гашения электрической дуги, возникающей при отключениях, они классифицируются на:

• воздушные;
• элегазовые;
• вакуумные;
• масляные;
• автогазовые;
• электромагнитные;
• автопневматические.

Для управления исключительно рабочими режимами, характеризующимися только номинальными параметрами сети, создаются «выключатели нагрузки». Мощность их контактной системы и скорость работы позволяют успешно переключаться при обычном состоянии схемы. Но, ими нельзя оперировать для ликвидации коротких замыканий.

При разрыве электрической цепи под нагрузкой создается электрическая дуга, которая ликвидируется конструкцией выключателя. В обесточенной схеме для отделения определенного участка от напряжения используют более простые устройства:

Разъединителями оперируют, как правило, вручную при снятом напряжении. На подстанциях 330 кВ и выше управление разъединителями осуществляется электродвигателями. Это объясняется большими габаритами и механическими усилиями, которые сложно преодолеть вручную.

При включении разъединителя участок его цепи собирается в электрическую схему, а при отключении — выводится.

Отделители создаются для автоматического разделения напряжения с защищаемого участка при создании на нем бестоковой паузы удаленным выключателем. Более подробно работа отделителя изложена в этой статье.

Взаимное расположение коммутационных аппаратов и шин

Любая трансформаторная подстанция создается по определенной электрической схеме, предполагающей обеспечение надежной работы, простоты управления в сочетании с минимумом затрат на ввод и эксплуатацию. С этой целью к трансформаторному устройству разными способами подключаются отходящие ЛЭП.

Наиболее простая схема предполагает подключение к ТП посредством силового выключателя Q одной секции шин, от которой отходят все присоединения. Для обеспечения условий безопасного ремонта оборудования выключатели со всех сторон отделяются разъединителями.

Если на ПС много присоединений, когда в схеме используются 2 силовых трансформатора, то может применяться секционирование за счет использования дополнительного выключателя, который постоянно находится в работе, а при возникновении неисправности на одной из секций разрывает цепь, оставляя в работе ту секцию, где нет поломки.

Использование в такой схеме обходной системы шин, образованной за счет подключения дополнительных выключателей и небольшой корректировки электрических цепей, позволяет переводить любое присоединение на питание от обходного выключателя, безопасно выполнять ремонт и обслуживание собственного.

Большими удобствами обслуживания и повышенной надежностью обладают распределительные устройства, собранные на основе двух рабочих систем шин с обходной, когда они дополнительно разделены на секции.

В исходном состоянии все отход ящие ЛЭП получают электроэнергию от обоих трансформаторов. Для этого шинные и секционные выключатели питают секции шин, а присоединения равномерно распределены по ним через свои коммутационные устройства.

Обходная СШ каждой секции вводится под напряжение только для случая перевода через нее питания присоединения, выключатель которого выведен в ремонт.

При возникновении короткого замыкания на одной из секций она отключается защитами со всех сторон, а все остальные с подключенными к ним ЛЭП остаются в работе. За счет такой схемы при КЗ на ОРУ обесточивается минимальное количество потребителей от всех работающих.

Приведенные схемы показаны для примера. Их существует большое разнообразие, которое позволяет наиболее оптимально эксплуатировать оборудование трансформаторной подстанции.

Защиты, автоматика, системы управления

Работа оборудования трансформаторной подстанции происходит в автоматическом режиме под дистанционным наблюдением оперативного персонала. Чтобы предотвратить серьезные повреждения внутри сложной дорогостоящей системы применяются автоматические защитные устройства.

Они имеют чувствительные датчики, которые воспринимают начало возникновения аварийных процессов и, обрабатывая полученную информацию, передают ее на защиты.

Такими датчиками могут работать механические приборы, реагирующие на:

• повышение температуры;
• возникновение вспышки света;
• резкое возрастание давления внутри закрытой ячейки;
• образование дыма;
• начало газообразования внутри жидкостей или другие признаки.

Однако, основная нагрузка по определению начала аварийных режимов возложена на электрические устройства — измерительные трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.

Они с высокой точностью моделируют электрические процессы, происходящие в первичной схеме силового оборудования и передают их в органы сравнения, которые определяют момент возникновения неисправностей.

Полученный сигнал от них воспринимают логические блоки, обрабатывающие поступившую информацию для передачи исполнительной команды на отключающие устройства конкретных автоматических выключателей.

У малогабаритных трансформаторных подстанций, размещенных внутри крытых сооружениях, защиты могут располагаться в отдельной ячейке или шкафу.

На подстанциях, преобразующих напряжение 110 кВ и выше, для размещения релейных вторичных цепей требуется отдельное здание с большим количеством панелей. На них монтируют системы управления, автоматики и защиты:

• каждого трансформатора;
• ошиновки;
• шин;
• отходящих линий;
• пожаротушения.

К этим устройствам подключаются системы сигнализации, работающие в местном и дистанционном режиме для передачи оперативному персоналу достоверных сведений о происходящих коммутациях в электрической сети. Наиболее важная информация о положении ответственных элементов оборудования передаются по каналам телесигнализации.

Используемые многие десятилетия релейные защиты постепенно вытесняются микропроцессорными малогабаритными модулями, облегчающими эксплуатацию.

Однако, их массовое использование сдерживается высокой стоимостью и отсутствием точных международных стандартов для всех производителей. Ведь при поломке отдельного специфичного блока пользователю приходится обращаться к конкретному заводу для замены возникшей неисправности.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Проектирование электроустановок — Присоединение потребителей к низковольтной распределительной сети

1.3 Присоединение потребителей к сети
В прошлом, подземные кабели или настенные изолированные провода от воздушной линии электропередачи неизменно оканчивались внутри помещений потребителя, где устанавливались вводная кабельная коробка, стандартные плавкие предохранители (не доступные для этого пользователя) и счетчики электроэнергии.
Тенденция последнего времени заключается в размещении этих вводных устройств по возможности в защищенном корпусе вне пределов здания.
Точкой присоединения потребителя к сети электроснабжения часто являются выходные клеммы счетчика(ов) электроэнергии или, в некоторых случаях, выходные клеммы главного автоматического выключателя защиты электроустановки (в зависимости от принятой местной практики), к которым сотрудниками сети энергоснабжения после удовлетворительного испытания и проверки рассматриваемой установки делается подключение. Типовая схема подключения показана на рис. C5 на следующей странице.

Примечание: на подстанциях при первичном напряжении свыше 72,5 кВ в некоторых европейских странах первичная обмотка включается по схеме «заземленная звезда», а вторичная — по схеме «треугольник». В этом случае на стороне вторичной обмотки подключается заземляющий реактор со схемой соединения обмоток в зигзаг, нейтраль которого через резистор соединяется с землей.
Рис. C5: Типовая схема подключения потребителей для систем с заземлением типа TT
Часто такой заземляющий реактор имеет вторичную обмотку для обеспечения этой подстанции низковольтным трехфазным питанием. В этом случае его называют «заземляющим трансформатором».
Рис. C4: Широко применяемые американские и европейские системы подключения потребителей к сети электроснабжения

Низковольтные потребители обычно снабжаются электроэнергией по системам TN или TT, описанным в главах F и G. Главный автомат защиты электроустановки, питающейся от системы TT, должен обязательно включать в свой состав устройство защиты от тока утечки на землю. При использовании системы TN для максимальной токовой защиты требуется выключатель или плавкий предохранитель-выключатель нагрузки.
Применение автоматического выключателя в литом корпусе с функцией защиты от токов утечки на землю УЗО (устройство защитного отключения), является обязательным на вводе любой низковольтной электроустановки и является частью системы заземления типа TT. Причина использования этой функции и соответствующие уровни токов утечки, при которых срабатывает выключатель, рассматриваются в пункте 3 главы G.
Еще одной причиной использования такого выключателя в литом корпусе является то, что потребитель не может превысить заявленную им и отраженную в договоре с энергоснабжающей организацией максимальную величину потребляемой мощности, поскольку при превышении установленного уровня устройство защиты от перегрузки, настроенное и опломбированное энергоснабжающей организацией, отключит подачу питания. Включение и отключение выключателя в литом корпусе доступно пользователю без ограничений, поэтому если такой выключатель самопроизвольно сработал при перегрузке или из-за неисправности бытового электроприбора, питание может быть быстро восстановлено после устранения причины аномального выключения.
Для удобства и потребителя и контролера, считывающего показания счётчиков электроэнергии, счетчики размещают в настоящее время:
в отдельно стоящей будке, закрепленной на столбе (рис. C6 и D7);
внутри здания, но при этом кабельный ввод и плавкие предохранители, устанавливаемые энергоснабжающей организацией, должны располагаться в установленном «заподлицо» защищенном шкафу, к которому возможен доступ со стороны дороги общего пользования (см. рис. C8 на следующей странице);
в защищенном шкафу, установленном вертикально на металлической раме в палисаднике или «заподлицо» на стене-ограде и доступном для уполномоченного персонала со стороны тротуара. На рис. C9 показана общая схема, в которой отключение цепи обеспечивается съемными плавкими вставками.

Для такого типа электроустановки часто требуется размещать главный автомат защиты на некотором расстоянии от места использования электроэнергии, например, лесопилки, насосных станций и т.п.

Рис. 06: Типовая электроустановка сельского типа

Главный автомат защиты установки располагается на территории домовладения в случаях, когда он настроен на срабатывание при превышении заявленной величины потребляемой мощности
Рис. C7: Электроустановки полугородского типа (торговые центры и др.)

Питающий кабель заканчивается в установленном «заподлицо» настенном шкафу, в котором находятся разъединительные плавкие вставки, к которым возможен доступ со стороны дороги. Этот метод предпочтителен по эстетическим причинам, когда потребитель может обеспечить удобное расположение счетчика и главного автомата защиты.

Рис. CB: Подключение электроустановок в центре города

Рис. C9: Типовая схема подвода низковольтного питания к частным потребителям
В области электронного учета электроэнергии для энергоснабжающих организаций были разработаны эффективные методы измерения количества потребленной электроэнергии и выставления потребителям счетов на оплату потребленной электроэнергии. При этом либерализация рынка увеличила потребности в сборе большего объема данных со счетчиков. Например, системы электронного измерения могут также помочь энергоснабжающим компаниям понять графики потребления энергии потребителями. Аналогично, они будут полезны для развития связи по ЛЭП и радиоканалам.
Если это экономически обосновано, применяются также системы предоплаты. Такие системы основаны на том, что потребители, сделавшие предоплату в специальных пунктах приема платежей, получают электронные карточки, с помощью которых информация, касающаяся этого платежа, передается на счетчики. Судя по всему, к настоящему времени основные вопросы для этих систем — безопасность и эксплуатационная совместимость — успешно решены. Привлекательность таких систем заключается в том, что они заменяют не только счетчики, но и системы выставления счетов, а также считывание показаний счетчиков контролерами и контроль за сбором платежей.

Необходимый уровень напряжения на входных клеммах питания потребителя важен для успешной работы оборудования и бытовых приборов. Фактические значения тока и соответствующие потери напряжения в типовой низковольтной сети показывают важность поддержания высокого коэффициента мощности как способа снижения потерь напряжения.
1.4 Качество поставляемой электроэнергии
В самом широком смысле качество электроэнергии в низковольтной распределительной сети означает:
соответствие нормативным требованиям в отношении величины напряжения и частоты;
отсутствие недопустимых колебаний и отклонений напряжения;
бесперебойное снабжение электроэнергией, за исключением отключений на плановое техническое обслуживание или отключений, вызванных системными неисправностями или другими чрезвычайными ситуациями;
сохранение формы кривой напряжения, близкой к синусоидальной.
В данном подразделе будет рассмотрено только поддержание величины напряжения, остальные вопросы обсуждаются в подразделе 1.3 главы E.
В большинстве стран органы, отвечающие за электроснабжение, обязаны поддерживать уровень напряжения на входных клеммах потребителей в пределах ± 5% (или в некоторых случаях ± 6% и больше — см. рис. С1) от заявленного номинального значения. И вновь МЭК и большинство национальных стандартов рекомендуют, чтобы низковольтные приборы проектировались и испытывались на функционирование при изменениях напряжения в пределах ± 10% от номинального значения. Это оставляет запас в 5% на самые худшие условия допустимой потери напряжения в сети электроустановки (например, — 5% на входных клеммах). Отклонения напряжения в типовой системе распределения электроэнергии происходят следующим образом: напряжение на высоковольтных клеммах понижающего трансформатора обычно поддерживается в пределах диапазона ± 2% с помощью автоматических переключателей (под нагрузкой) отпаек трансформаторов на подстанциях, питающих эту высоковольтную сеть от распределительной сети более высокого напряжения.
Если рассматриваемый понижающий трансформатор расположен вблизи подстанции, эти 2% диапазона отклонений напряжения могут приходиться на уровень, превышающий номинальную величину высокого напряжения. Например, в системе 20 кВ напряжение может составлять 20,5 кВ ± 2%. В этом случае в распределительном понижающем трансформаторе переключатель отпаек должен быть установлен в положение + 2,5%.
И наоборот, в местах, удаленных от подстанций, возможна величина напряжения 19,5 кВ ± 2%, и в этом случае переключатель отпаек должен быть установлен в положение — 5%. Разные уровни напряжения в системе допустимы и зависят от схемы перетоков мощности. Кроме того, эти различия являются причиной использования термина «номинальное» применительно к напряжению в системе.
Практическое применение
Если на понижающем трансформаторе правильно установлен переключатель отпаек, напряжение на выходе ненагруженного трансформатора будет поддерживаться в пределах ± 2% от его выходного напряжения холостого хода.
Для того чтобы нагруженный трансформатор мог поддерживать необходимый уровень напряжения, выходное напряжение холостого хода должно быть максимально возможным, но не превышать верхний предел + 5% (эта величина взята для примера). В современной практике соотношение обмоток трансформатора обычно дает выходное напряжение холостого хода около 104% от номинального значения111, если к высоковольтной обмотке прикладывается номинальное напряжение, или оно корректируется регулятором коэффициента трансформации в соответствии с описанным выше способом. В рассматриваемом случае это приведет к диапазону изменения напряжений от 102 до 106%.
Типовой трансформатор низковольтной распределительной сети имеет напряжение короткого замыкания — Uk%=5%. Если предположить, что его активная составляющая напряжения имеет 0,1 от этой величины, то потеря напряжения в таком трансформаторе при полной нагрузке и коэффициенте мощности 0,8 составит:
Потеря напряжения (%) = R% cos φ + X% sin ф = 0,5 х 0,8 + 5 х 0,6 = 0,4 + 3 = 3,4%.
При этом диапазон напряжений на выходных клеммах полностью нагруженного трансформатора
составит от (102 — 3,4) = 98,6% до (106 — 3,4) = 102,6%.
Тогда максимально допустимая потеря напряжения на распределительном кабеле составит: 98,6 — 95 = 3,6%.
В практическом смысле это означает, что в трехфазной четырехпроводной распределительной сети напряжением 230/400 В кабель средних размеров с медными жилами сечением 240 мм2 сможет обеспечить питание суммарной электрической нагрузки 292 кВА (при коэффициенте мощности 0,8), распределенной равномерно по длине кабеля на 306 м. Или же может быть обеспечено питание такой же нагрузки, расположенной на территории одного потребителя на расстоянии 153 м от трансформатора при такой же потере напряжения и т.д.
Интересно, что согласно расчетам, приведенным в стандарте МЭК 60287 (1982 г.), максимальная мощность, передаваемая таким кабелем, составляет 290 кВА, и поэтому диапазон допустимых напряжений в 3,6% не является чрезмерно ограничительным, т.е. такой кабель может полностью нагружаться для передачи мощности на расстояния, обычно требуемые в низковольтных распределительных системах.
Кроме того, коэффициент мощности 0,8 соответствует промышленным нагрузкам. В смешанных полупромышленных районах типовым является значение этого коэффициента 0,85, а для расчетов применительно к жилым районам обычно используется значение 0,9. Поэтому приведенная выше потеря напряжения может рассматриваться как худший случай.

Трансформаторные подстанции

В целях минимизации потерь электроэнергии передача ее на дальние расстояния осуществляется при повышенном напряжении. Трансформаторная подстанция обеспечивает преобразование тока и снижение напряжения до рабочих показателей конечных потребителей. Далее электрическая энергия подается в распределительные сети бытового или промышленного назначения.

Подстанция трансформаторная представляет собой электроустановку, состоящую из устройств преобразования электрической энергии, средств управления, распределительной и вспомогательной аппаратуры. Она предназначается для приема, изменения параметров электрического напряжения и тока для последующего распределения между потребителями через электрические сети.

Назначение трансформаторных подстанций

Потери электроэнергии при передаче по проводам обратно пропорциональны квадрату напряжения. Для их уменьшения используются ЛЭП сверхвысокого напряжения, по которым ток передается от генерирующих мощностей – электростанций (тепловых, гидравлических, атомных и других) к узлам распределения. Преобразования электроэнергии осуществляется подстанциями двух типов:

• Повышающие. Оснащаются трансформаторами, которые увеличивают напряжение при пропорциональном уменьшении силы тока.
• Понижающие. Комплектуются трансформаторами, обеспечивающими снижение напряжения на выходе при одновременном повышении силы тока.

Необходимость в преобразовании электроэнергии для передачи по линиям большой протяженности обусловлена многократной экономией цветных металлов. В ЛЭП высокого и сверхвысокого напряжения используются преимущественно алюминиевые провода, сечение которых зависит от силы пропускаемого тока. Данное техническое решение позволяет избежать явления коронного разряда.

Устройство подстанций трансформаторных

Состав электротехнического оборудования трансформаторных подстанций определяется исходя из ее назначения, функционала и места установки в системе энергоснабжения. Основными компонентам ТП являются:

• Трансформаторы силовые. Обычно на подстанциях устанавливаются два и более трехфазных трансформатора.
• Автотрансформаторы. Обеспечивают автотрансформаторную связь между распределительными устройствами высокого, среднего и низкого напряжения.
• Реакторы шунтирующие. Шунтирующие реакторы с отбором мощности подсоединяются к началу и концу ЛЭП высокого напряжения для компенсации емкостного сопротивления.

Трансформаторные подстанции помимо основного оборудования имеет следующие элементы:

• Вводные устройства для кабельных или воздушных линий электропередач.
• Распределительные устройства открытого и закрытого типа, в состав которых входят токоведущие шины, выключатели и разъединители силовые, измерительные приборы, токоограничивающие и преобразующие устройства.
• Оборудование обеспечения питания собственных нужд: трансформаторы, переменного и постоянного тока, а также при необходимости источники гарантированного питания (дизель-генераторы, аккумуляторные батареи).
• Системы автоматики и защиты: противоаварийные для силовых цепей и токоведущих шин, приборы автоматизированного и телемеханического управления, оборудование учета электроэнергии коммерческого и технического, комплексы связи внутренней и технологической в рамках энергосистемы.
• Контуры заземления и сооружения грозо- и молниезащиты.

Для обеспечения функционирования трансформаторные подстанций оснащаются различными вспомогательными системами. Устанавливается оборудование для поддержания заданного температурно-влажностного режима, датчик системы оповещения о возгораниях и задымлениях, комплексы автоматического пожаротушения и видеонаблюдения. В сооружениях ТП обустраиваются помещения для обслуживающего персонала, склады и ремонтные мастерские.

Классификация и основные типы ПС

В современных системах энергоснабжения используется множество разновидностей трансформаторных подстанций. Классификация электрических ПС построена на принципах, определяемых действующей нормативно-технической документацией. Подстанции подразделяются по ряду признаков:

• Уровень в системе энергоснабжения: ГПП (главные понижающие подстанции), ПГВ (подстанции глубокого ввода), тяговые, цеховые и городские КТП.
• Место установки и способ подключения: тупиковые, ответвительные, проходные и узловые.
• По способу установки: открытые и закрытые электроподстанции.
• Отдельные типы: комплектные трансформаторные подстанции (КТП) и мачтовые.

Трансформаторные подстанции, применяемые в системах электроснабжения, различаются по назначению:

• Главные понижающие подстанции подключатся непосредственно к районной энергосистеме и рассчитаны на входное напряжение 35-220 кВ, ГПП обеспечивает преобразование и распределение электроэнергии в сетях предприятий или населенных пунктов.
• Подстанции глубокого ввода подсоединяются к центральному распределительному пункту или напрямую к магистральным ЛЭП. ПГВ применяется для запитывания группы ТП или крупных промышленных предприятий.
• Тяговые подстанции используются для преобразования электроэнергии в соответствии с параметрами контактных сетей железнодорожного и городского электротранспорта.
• Цеховые и городские. Первые применяются в промышленных, вторые – в бытовых электросетях.

По месту установки и способу присоединения трансформаторные электроподстанции подразделяются на:

• Тупиковые. Подсоединяются к сети по одной или двум линиями.
• Ответвительные. Запитываются от одной или двух проходящих линий электроснабжения.
• Проходные. Подключаются к промышленной или бытовой сети по одной двухсторонней линии.
• Узловые. Подсоединяются минимум по трем независимым линиям электропередач.

Классификация по способу установки подразделяет ТП на открытые, которые размещаются на огороженных площадках вне сооружений, и закрытые – размещаемые в помещениях. Внутренние электроустановки в свою очередь могут быть пристроенными к электростанции или производственным сооружениям, внутрицеховыми и встроенными в здания различного назначения.

Особенности устройства мачтовых и комплектных подстанции

Мачтовые трансформаторные подстанции относятся к электроустановкам открытого типа, которые устанавливаются на опорах на безопасной высоте. В состав оборудования МТП входит: однофазный трансформатор сухого или маслонаполненного типа на 10 кВА и более, распределительные щиты, аппаратура защиты и автоматики, а также разрядники.

Подстанция трансформаторная комплектная (КТП) поставляется заказчику в полностью собранном и готовом к применению виде. Такая электроустановка помимо основного оборудования оснащается высоко- и низковольтной аппаратурой. Выпускаются в двух вариантах исполнения: внутренняя — КТП и наружная — КТПН. У них монтируются один или два трансформатора номинальной мощностью от 250 до 2500 кВА при рабочем напряжении от 6 до 10 кВ.

Комплектные трансформаторные электроподстанции выпускаются в нескольких модификациях: киосковые (блочные) и шкафные. В зависимости используемого способа присоединения КТП могут быть: тупиковыми или проходными. Первые применяются для электроснабжения населенных пунктов и сельскохозяйственных предприятий, другие — для распределения электроэнергии между потребителями на крупных и средних промышленных объектах.

Критерии выбора трансформаторной подстанции

Компания «ЭНЕРГОПРОМ-АЛЬЯНС» является производителем и поставщиком современного электротехнического оборудования. Предприятие серийно выпускает трансформаторные электроподстанции и реализует их на исключительно выгодных условиях. При выборе таких электроустановок исходят из следующих критериев:

• Тип: повышающая или понижающая ТП, а также назначение в системе энергоснабжения.
• Технические характеристики: входное и выходное напряжение, номинальная мощность, рабочие токи и частота.
• Сфера применения: для электроснабжения промышленного объекта или населенного пункта.

Наша компания предлагает мачтовые и комплектные трансформаторные подстанции разных модификаций, купить которые можно по конкурентным ценам. Заказ на приобретение электрооборудования можно оформить на сайте или позвонив на контактные номера +7 (800) 500 49 69, +7 (495) 150 72 22.