Назначение, размещение, типы и классификация трансформаторных подстанций. Тема 10

1. ТЕМА 10 Назначение, размещение, типы и классификация трансформаторных подстанций

2. Система электроснабжения аэропорта

3.

Трансформаторная подстанция (ТП) электроустановка, предназначенная для
приема, преобразования и распределения
энергии и состоящая из трансформаторов,
распределительных устройств, устройств
управления, технологических и
вспомогательных сооружений.

4.

Распределительное устройство (РУ) электроустановка, служащая для приема и
распределения электроэнергии и содержащая
коммутационные аппараты, сборные и
соединительные шины, вспомогательные
устройства (компрессорные, аккумуляторные
и др.), а также устройства защиты,
автоматики, телемеханики, связи и измерений.

5. Классификация трансформаторных подстанций

По расположению или месту размещения:
расположенное на открытом воздухе ̶ открытые
распределительные устройства (ОРУ);

6. Классификация трансформаторных подстанций

расположенное внутри помещений ̶ закрытое
распределительное -ЗРУ;

7. Классификация трансформаторных подстанций

По типу конфигурации:
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.

8. Схема включения ТП для небольшого аэропорта

9.

10. Классификация трансформаторных подстанций

По конструктивному исполнению:
комплектная трансформаторная ПС (КТП) - ПС,
состоящая из трансформаторов, блоков (КРУ и КРУН) и
других элементов, поставляемых в собранном или
полностью подготовленном на заводе-изготовителе к
сборке виде.
столбовая трансформаторная ПС (СТП) - открытая
трансформаторная ПС, все оборудование которой
установлено на одностоечной опоре ВЛ на высоте, не
требующей ограждения ПС.
мачтовая трансформаторная ПС (МТП) - открытая
трансформаторная ПС, все оборудование которой
установлено на конструкциях (в том числе на двух и более
стойках опор ВЛ) с площадкой обслуживания на высоте,
не требующей ограждения ПС.

11. Блочные КТП

12. Блочные КТП

13. Столбовые ТП

14. Мачтовые ТП

15. Классификация трансформаторных подстанций

По месту базирования на территории аэропорта:
пристроенная ПС (РУ) - ПС (РУ), непосредственно
примыкающая к основному зданию электростанции
или промышленного предприятия.
встроенная ПС (РУ) - ПС (РУ), занимающая часть
здания.
внутрицеховая ПС (РУ) - ПС (РУ), расположенная
внутри цеха открыто (без ограждения), за сетчатым
ограждением, в отдельном помещении.

16. Классификация трансформаторных подстанций

По количеству трансформаторов:
однотрансформаторные;
двухтрансформаторные;
трёхтрансформаторные;
По условиям обслуживания:
односторонние;
двусторонние;
По выполнению высоковольтного ввода:
шинный;
кабельный;
воздушный.

17. Внутрицеховая ПС

18. Пристроенная ПС

19. Классификация распределительных устройств

комплектное распределительное устройство - РУ, состоящее из
шкафов или блоков со встроенными в них аппаратами,
устройствами измерения, защиты и автоматики и
соединительных элементов, поставляемых в собранном или
полностью подготовленном к сборке виде.
комплектное распределительное устройство элегазовое (КРУЭ) РУ, в котором основное оборудование заключено в оболочки,
заполненные элегазом (SF6), служащим изолирующей и/или
дугогасящей средой.
комплектное распределительное устройство, предназначенное
для внутренней установки, сокращенно обозначается КРУ, а для
наружной - КРУН.

20. КРУ, КРУЭ

21. КРУН

22. Состав трансформаторной подстанции:

два и более распределительных устройства (РУ): РУВН
и РУНН.
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
между потребителями;
системы защит, автоматики, управления,
сигнализации, измерения;
вводные и вспомогательные устройства.

23. Размещение оборудования в ТП ССТО «СВЕЧА-3»

24.

25.

26. Классификация аппаратов РУ

Электрический аппарат – это устройство, управляющее
электропотребителями и источниками питания, а также
использующее электрическую энергию для управления
неэлектрическими процессами:
силовые трансформаторы;
измерительные (трансформаторы напряжения и тока);
коммутационные – для включения и отключения электрических
цепей (рубильники, переключатели, разъединители, отделители,
короткозамыкатели, выключатели высокого напряжения,
автоматические выключатели);

27.

защитные − для защиты цепей от перегрузок, короткого
замыкания и перенапряжения ( автоматические выключатели,
предохранители, разрядники);
Пускорегулирующие (или аппараты управления (контакторы,
магнитные пускатели, командо-контроллеры, реостаты);
Токоограничивающие аппараты(реакторы ,разрядники,
ограничители перенапряжений );
Контролирующие аппараты(реле, датчики)

28.

В пределах одной группы или серии аппаратов различают:
по напряжению :
низкого (до 1000 В включительно);
высокого (выше 1000 В);
По роду тока:
постоянного тока промышленной частоты;
переменного промышленной частоты;
переменного тока повышенной частоты;
По принципу действия:
электромагнитные;
индукционные,;
тепловые и т.д.;
По способам гашения дуги , управления, времени действия;
По роду защиты от воздействия климатических факторов, внешней
среды, защите от прикосновения, попадания посторонних тел и
проникновения воды

29. Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам

Требования, предъявляемы к электрическим аппаратам, зависят от
их назначения, условий применения и эксплуатации.
Общими требованиями являются:
достаточная электрическая прочность изоляции (способность
обеспечивать надёжную работу не только при номинальном
напряжении, но и при перенапряжениях, должна быть рассчитана
на ухудшение свойств с течением времени, воздействию пыли,
грязи и влаги,);
способность токоведущих частей аппарата длительно
выдерживать номинальные токи без опасных перегревов,
контактных соединений и изоляции;

30.

достаточная электродинамическая и термическая стойкость
Электродинамическая стойкость –
способность ЭА выдерживать воздействие тока
наибольшего амплитудного значения (тока короткого замыкания)за вре
мя его протекания без повреждений;
Термическая стойкость – способность ЭА выдерживать без повреждений и
перегрева свыше норм термическое действие токов короткого замыкания
определенной длительности. Иными словами-способность ЭА не
расплавиться во время максимального теплового импульса.)
Высокая износоустойчивость, чувствительность, быстродействие,
универсальность.
простота устройства и обслуживания (ремонтнопригодность);
экономичность (малогабаритность, наименьший вес аппарата,
минимальное количество дорогостоящих материалов для изготовления
отдельных частей).

31. Климатическое исполнение

Для обозначения степени защиты используется аббревиатура «IP». Например:
IP54.
Применительно к электрическим аппаратам существуют следующие виды
исполнения:
1. Защищенные IP21, IP22 (не ниже).
2. Брызгозащищенные, каплезащищенные IP23, IP24
3. Водозащищённые IP55, IP56
4. Пылезащищенные IP65, IP66
5. Закрытое IP44 – IP54, у этих аппаратов внутренние пространство
изолированно от внешней среды
6. Герметичное IP67, IP68. Эти аппараты выполнены с особо плотной
изоляцией от окружающей среды
В соответствии с климатическими условиями климатическое исполнение
обозначается следующими буквами: У (N) – умеренный климат, ХЛ (NF) –
холодный климат, ТВ (TH) – тропический влажный климат, ТС (ТА) –
тропический сухой климат, О (U) – все климатические районы, на суше, реках
и озерах, М – умеренный морской климат, ОМ – все районы моря, В – все
макроклиматические районы на суше и на море.

32.

33.

34. Силовые трансформаторы

Трансформатор – это статический
электромагнитный аппарат,
предназначенный для преобразования
(понижения или повышения) напряжения
в сетях переменного тока.

35. Принцип работы трансформатора

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной
индукции Фарадея: переменное напряжение, подключенное к первичной
обмотке, вызывает в ней переменный ток, который в свою очередь создает
вокруг обмотки переменное магнитное поле; в находящейся в этом поле
вторичной обмотке индуктируется ЭДС, пропорциональная числу витков
обмотки. Если в первичной обмотке число витков меньше – то это
повышающий трансформатор, если наоборот, то речь идет о понижающем
трансформаторе

36.

в первичной обмотке ЭДС самоиндукции
e1 = –w1(dФ/dt),
во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции
е2 = –w2(dФ/dt)
где w1 и w2 — число витков в первичной и вторичной
обмотках трансформатора.
Кoэффициeнт тpaнcфopмaции Kт = W1 / W2 = U1 / U2,
гдe, W1 и W2 — кoличecтвo виткoв в пepвичнoй и
втopичнoй oбмoткax; U1 и U2 — нaпpяжeниe нa иx
вывoдax.
Еcли в пepвичнoй кaтушкe виткoв бoльшe, тo нaпpяжeниe
нa вывoдax втopичнoй нижe. Taкoй aппapaт нaзывaют
пoнижaющим, Kт у нeгo бoльшe eдиницы.
Ecли виткoв бoльшe вo втopичнoй кaтушкe —
тpaнcфopмaтop нaпpяжeниe пoвышaeт и нaзывaeтcя
пoвышaющим. Eгo Kт мeньшe eдиницы.

37. Классификация трансформаторов

по количеству трансформируемых фаз – одна или три.
Трехфазный силовой трансформатор является наиболее
распространенным электротехническим устройством,
которое используется на подстанциях аэропорта;
по числу обмоток на фазу – трех- или двухобмоточные;
по своему назначению трансформаторы могут быть
повышающими или понижающими;
по виду охлаждения – силовые сухие трансформаторы (с
воздушным охлаждением) и силовые масляные
трансформаторы.
По климатическому исполнению-наружные и внутренние
трансформаторы.
по форме магнитопровода — стержневые, броневые,
бронестержневые, тороидальные;

38. Масляные трансформаторы

39. Основные конструктивные элементы трансформатора:

Бак трансформатора с крышкой и с пробкой для слива и
отбора масла ;
Ролики или катки;
Радиатор;
Воздухоосушитель;
Расширитель с масломерным стеклом;
Термометр;
Газовое реле;
Термосифонный фильтр;
Магнитопровод;
Обмотки высшего(ВН) и низшего(НН) напряжения с
выводами через проходные изоляторы;
Переключатель ответвлений(или переключающее
устройство)

40. Конструкция силового трансформатора

41.

Термосифонный фильтр – это цилиндрическое устройства, заполненное активным
материалом – сорбентом, который поглощает продукты старения
трансформаторного масла. Работа фильтра основана на термосифонном принципе:
более нагретое масло верхних слоев попадет в фильтр, охлаждается и опускается
вниз, непрерывно при этом очищаясь.
Переключающее устройство обмоток трансформатора служит для ступенчатого
изменения напряжения в определенных пределах, поддержания номинального
напряжения на зажимах обмотки НН при его изменении.
Расширитель -служит для компенсации колебаний уровня масла в трансформаторе
при изменении температуры и уменьшения площади соприкосновения с воздухом
открытой поверхности масла, защиты его от преждевременного окисления
кислородом воздуха и увлажнения.
Воздухоосушитель, устанавливаемый на расширителе трансформатора, имеет
металлический корпус, заполненный селикагелем, отбирающим влагу у воздуха,
поступающего в расширитель при понижении уровня масла.
Газовое реле - встраивают в рассечку трубы, соединяющей бак трансформатора с
расширителем. Оно защищает трансформатор при внутренних повреждениях,
связанных с выделением газа или утечкой из бака.

42. Обмотки трансформатора

Начала фазных обмоток ВН трехфазных
трансформаторов обозначают прописными
латинскими буквами А, В, С, концы буквами X, Y, Z. Начала обмоток НН
обозначают строчными латинскими буквами
а, в, с, концы - буквами х, у, z. Фазные
обмотки трехфазных трансформаторов
могут быть соединены в звезду Y,
треугольник (Δ) или зигзаг (Z). Эти схемы в
тексте обозначают буквами У, Д и Z.

43.

44. Сухие трансформаторы

45. Буквенные обозначения трансформаторов

: ТМ,
ТС, ТСЗ, ТД, ТДЦ, ТМН, ТДН, ТМГ,ТЦ, ТДГ, ТДЦГ, ОЦ, ОДГ, ОДЦГ и т.д.
Первая буква обозначает число фаз (Т - трехфазный, О - однофазный).
Вторая буква обозначает систему охлаждения:
М - естественное масляное, т. е. естественная циркуляция масла,
С - сухой трансформатор с естественным воздушным охлаждением открытого
исполнения,
Д - масляное с дутьем, т. е. с обдуванием бака при помощи вентилятора,
Ц - принудительная циркуляция масла через водяной охладитель,
ДЦ - принудительная циркуляция масла с дутьем.
Наличие второй буквы Т означает, что трансформатор трехобмоточный, двухобмоточный
специального обозначения не имеет.
Следующие буквы указывают:
Н - регулирование напряжения под нагрузкой (РПН), отсутствие - наличие переключения
без возбуждения (ПБВ),

46.

За буквенными обозначениями идут номинальная мощность
трансформатора (кВА) и через дробь - класс номинального напряжения
обмотки ВН (кВ).
Шкала номинальных мощностей трехфазных силовых
трансформаторов высоковольтных сетей построена так, чтобы
существовали значения мощности, кратные десяти: 20, 25, 40, 63, 100,
160, 250, 400, 630, 1000, 1600 кВА и т. д. Некоторое исключение
составляют мощности 32000, 80000, 125000, 200000, 500000 кВА.
Примеры обозначения типов трансформаторов:
ТМ-250/10 - трехфазный двухобмоточный с естественным масляным
охлаждением, изменение напряжения с помощью устройства ПБВ,
номинальная мощность 250 кВА, класс напряжения обмотки ВН 10 кВ.

47.

48. Однолинейная схема ТП-1,РУ-10 кВ

7
6
5
4
3
2
1
ТППереходная
яч.2
НАМИТ10
ТП-88
яч. 2
ТСЭ №1
1000ква
Резерв
Резерв
Секционный
выключатель

49. Шины

Делятся на главные (сборные) и ответвительные
Материал: медь, алюминий или его сплавы,сталь.
Шины выполняют плоскими и устанавливают плашмя
или на ребро.
Сечение шин выбирают в зависимости от тока
нагрузки с проверкой устойчивости току к. з.
Учитывают также способ крепления шин.
Соединения шин между собой и с выводами аппаратов
могут быть разборными и неразборными. К
разборным относят болтовые, винтовые и соединения,
сжимаемые накладками (допускающие разборку без
разрушения отдельных частей), к неразборным цельнометаллические соединения, выполненные
сваркой(аргонно-дуговой), пайкой или опрессовкой.

50.

Установившаяся температура нагрева контактных и
цельнометаллических соединений выводов аппаратов с
внешними проводниками из меди, алюминия и их
сплавов при номинальном режиме не должна быть выше
95 °С в установках на напряжение до 1 кВ и 80 °С в
установках напряжением выше 1 кВ
Однополосные шины устанавливают обычно плашмя и
закрепляют непосредственно на головке опорного
изолятора с условием свободного перемещения полос
вдоль их оси при нагреве токами нагрузки и к. з. В
однополосных шинах отверстия для крепежных болтов в
пролете и торцах делают овальными, а под головки
болтов подкладывают пружинящие шайбы.

51.

52.

53.

54.

55. Буквенно –цифровое обозначения шин( согласно ПУЭ)

В электроустановках должна быть обеспечена возможность легкого
распознавания частей, относящихся к отдельным элементам (простота и
наглядность схем, надлежащее расположение электрооборудования, надписи,
маркировка, расцветка).
Для цветового и цифрового обозначения отдельных изолированных или
неизолированных проводников должны быть использованы цвета и цифры в
соответствии с ГОСТ Р 50462 “Идентификация проводников по цветам или
цифровым обозначениям”.
Проводники защитного заземления и нулевые защитные проводники в
электроустановках напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью, в т.ч.
шины, должны иметь буквенное обозначение РЕ и цветовое обозначение
чередующимися продольными или поперечными полосами одинаковой
ширины (для шин от 15 до 100 мм) желтого и зеленого цветов.
Нулевые рабочие (нейтральные) проводники обозначаются буквой N и
голубым цветом. Совмещенные нулевые защитные и нулевые рабочие
проводники должны иметь буквенное обозначение PEN и цветовое
обозначение: голубой цвет по всей длине и желто-зеленые полосы на концах.

56.

1) при переменном трехфазном токе: шины фазы А - желтым, фазы В зеленым, фазы С - красным цветами;
2) при переменном однофазном токе шина В, присоединенная к концу
обмотки источника питания, - красным цветом, шина А, присоединенная к
началу обмотки источника питания, - желтым цветом.
Шины однофазного тока, если они являются ответвлением от шин
трехфазной системы, обозначаются как соответствующие шины трехфазного
тока;
3) при постоянном токе: положительная шина (+) - красным цветом,
отрицательная (-) - синим и нулевая рабочая М - голубым цветом.
Допускается выполнять цветовое обозначение не по всей длине шин, только
цветовое или только буквенно-цифровое обозначение либо цветовое в
сочетании с буквенно-цифровым в местах присоединения шин. Если
неизолированные шины недоступны для осмотра в период, когда они
находятся под напряжением, то допускается их не обозначать. При этом не
должен снижаться уровень безопасности и наглядности при обслуживании
электроустановки.