5. Трансформаторні підстанції

Трансформаторні підстанції служать для прийому електроенергії, перетворення напруги і розподілу електричної енергії на об'єкті. За призначенням розрізняють наступні види трансформаторних підстанцій:

головні (що підвищують і знижують) підстанції, призначені для підвищення напруги лінії електропередач при великих відстанях;

понижуючі або підвищувальні підстанції (головні понижувальні підстанції — ГПП) служать пунктами прийому електроенергії від енергосистем і перетворення її напруги для подальшого розподілу по крупних об'єктах. Висока напруга таких підстанцій зазвичай може бути 1150...30 кВ, низька — 35 ...6 кВ (частіше всього 10 кВ);

розподільні, або просто трансформаторні підстанції (ТП), в яких електроенергія, що поступає від ГПП, трансформується з вищої напруги 35 ...6 кВ на нижчу 660/380 або 380/220 В, на яку і розрахована більшість споживачів. На будівництві, проте, мають місце і потужніші споживачі електроенергії по 6 і 10 кВ (земле насосні снаряди, крокуючі екскаватори, компресори).

У статкування ТП складається з трансформаторів, апаратів комутації і захисту, пристроїв управління, контролю і обліку електроенергії. Схема ТП типу будівельної комплектної трансформаторної підстанції з одним трансформатором показана на мал. 3.7. З високовольтного боку трансформатор приєднаний до лінії через замикаючий контакт і високовольтний запобіжник (замість них може бути встановлений вимикач навантаження або масляний вимикач). Захист від перенавантаження здійснюється розрядником. Обмотки трансформатора сполучені в «зірку», з боку нижчої напруги нейтраль глухо заземлена. По конструктивному виконанню розрізняють відкриті, закриті, пересувні підстанції.

До відкритих, устаткування яких встановлюється на відкритому повітрі, відносяться щоглові підстанції з трансформаторами, встановленими на дерев'яних або залізобетонних опорах. На мал. 3.7 зображена підстанція з одним трансформатором, приєднаним до ЛЭП. Трансформатор і апаратура вищої напруги розташовані на П-подібній щоглі на висоті 4 м, а розподільний пристрій (розподільний щит) 380/220 В — внизу в шафі. Для встановлення трансформаторів потужності 160...400 кВ-А застосовують А-подібні і П-подібні опори. Відкриті підстанції можуть бути виконані також з установкою трансформатора на помості, а розподільного щита — в металевій шафі на рівні землі. На таких ТП передбачаються огорожа і зовнішнє освітлення.

Закриті ТП (мал. 3.8) розташовуються в приміщеннях . В умовах будівництва такими будівлями можуть бути виробничі об'єкти або спеціальні споруди. До закритих трансформаторних підстанцій відносяться також комплектні підстанції КТП або БКТП (будівельні комплектні трансформаторні підстанції). Електроустаткування КТП розміщується в металевому корпусі. Введення 6... 10 кВ може бути кабельним або повітряним.

Пересувні підстанції , які також можуть бути комплектними, монтуються на авто- або залізничній платформі.

Технічні характеристики силових трансформаторів. Основним конструктивним типом силового трансформатора напругою до 10 кВ є трифазний трансформатор з природним масляним охолодженням. Використовуються і сухі силові трансформатори (тобто повітряно-охолоджувані). Вони безпечні відносно пожежі і тому ними комплектуються ТП в будівлях з підвищеними вимогами пожежної безпеки. Для роботи в умовах підвищеної вологості сухі трансформатори непридатні, тому в умовах будівельного майданчика їх не застосовують.

У всіх трансформаторах передбачається можливість зміни коефіцієнта трансформації в межах ± 10 % напруги, вказаної в паспорті.

Промисловість випускає трифазні силові трансформатори за певною шкалою потужностей: 10; 16; 25; 40; 63; 100; 250; 400; 630; 1000; 1600 кВ-А. В умовах будівельних майданчиків трансформатори напруги 10/0,4 і 6/0,4 кВ застосовуються переважно потужністю 100 і 630 кВ-А.

Визначення типу і потужності силового трансформатора.

Вибір типу, потужності ТП, її розташування обумовлюється величиною, характером електричних навантажень і їх просторовим розташуванням.

Розрахунок ведеться в такій послідовності:

визначається місцеположення ТП з урахуванням положення небезпечних зон, розташування під'їзних шляхів і доріг. Трансформаторні підстанції бажано розташовувати ближче до потужних споживачів;

при визначенні потужності трансформатора необхідно одночасно вирішувати питання про компенсацію реактивної потужності. При компенсації, на стороні 0,4 кВ виходить розрахункова потужність трансформатора:

де Р_р — розрахункова активна потужність навантаження, кВт; Q_р — розрахункова реактивна потужність навантаження, квар; Q_е — реактивна потужність енергосистеми (як правило, Q_е = 0,33 Р_р); В — коефіцієнт завантаження трансформатора (для однотрансформаторної підстанції В = 0,95. ..1,0).

З довідкових даних вибирають найближчий трансформатор рівної або більшої потужності.

Задачі:

1. Електродвигун потужністю 14 кВт при напрузі 380В з частотою 50 Гц, працює з cosφ=0,7. Яку ємність повинен мати конденсатор, підєднаний паралельно, щоб підвищити cosφ до 0,9?

2. Визначити потужність компенсуючого пристрою для підвищення коефіцієнта потужності до cosφ₂= 0,93, якщо існуючий cosφ₁=0,76. Річна витрата активної електроенергії становить, за показами лічильників становить, W=1300000кВт год,

кількість годин споживання становить 4100год.

9