Основы проектирования трансформаторных подстанций

По большей части электрические подстанции рассматриваются как наиболее неотъемлемая часть электрической системы энергосистем, причем электрические системы состоят из систем выработки, передачи и распределения электроэнергии.

Подстанции включают в себя силовые трансформаторы, трансформаторы напряжения, трансформаторы тока, электрические шины, выключатели и так далее. Подстанция  включает в себя силовой трансформатор для повышения или понижения напряжения питания в зависимости от того, является ли она повышающей подстанцией или передающей / распределительной подстанцией. Повышающие подстанции повышают напряжение от более низкого напряжения генератора до более высокого напряжения, что более экономично для передачи электроэнергии на большие расстояния с меньшими потерями мощности, вызванными импедансом линий электропередачи. Понижающие подстанции принимают поступающее более высокое напряжение от линий электропередачи и понижают их до более низкого напряжения для распределительных систем.

Коммутационная станция отличается от подстанции, поскольку она не имеет силового трансформатора и не преобразует напряжение питания. Внутри коммутационной станции напряжение, приходящее на станцию, равно выходящему напряжению. Коммутационная станция состоит из различных выключателей и прерывателей, которые используются для управления потоком энергии.

Подстанции заполнены крупным и очень дорогим оборудованием. Наибольшие расходы энергокомпаний на подстанциях – это силовые трансформаторы. Другие элементы и оборудование, участвующие в проектировании подстанций, которые стоят дешевле, чем силовые трансформаторы: выключатели, трансформаторы напряжения / тока, электрические шины, стальные конструкции, фундаменты, диспетчерский пункт, защита и управление, ограждения, заземление, двери в ТП и т. д.

Подстанции могут быть спроектированы и изготовлены для наружного использования, известные как подстанции с воздушной изоляцией (AIS); или для внутреннего / подземного использования, известного как подстанции с газовой изоляцией (ГИС).

Подстанции также могут работать на разных уровнях напряжения. Наиболее распространенные уровни напряжения: 765 кВ, 500 кВ, 345 кВ, 230 кВ, 115 кВ, 69 кВ, 46 кВ, 33 кВ, 25 кВ, 12 кВ и 4 кВ.

Хотя при проектировании подстанции необходимо учитывать множество факторов, основные элементы, используемые в процессе проектирования, будут обсуждаться здесь для распределительных подстанций. Распределительные подстанции работают в основном на уровнях напряжения 33 кВ и ниже.

Планирование новой подстанции

Когда коммунальное предприятие готовится добавить новую электрическую подстанцию ​​в свою электрическую сеть, обычно это происходит из-за того, что потребители увеличивают рост электрической нагрузки. Другая причина добавления новой подстанции заключается в том, чтобы замените устаревшую устаревшую подстанцию, которая устарела и закончила свою работу. Основные шаги, которые необходимо при планировании и реализации новой подстанции:

• План новой подстанции.
• Выполните исследования мощности и нагрузки.
• Определите размер подстанции и требуемую общую площадь (с оборудованием).
• Определите конфигурацию подстанции (одиночная шина, главная / передающая шина, кольцевая шина и т. д.).
• Выделите необходимые средства.
• Укажите местоположение или район.
• Приобретайте недвижимость.
• Создайте проект подстанции с графиком и датой эксплуатации.
• Назначьте ресурсы команды проекта с внутренним персоналом.
• Назначьте ресурсы проекта с внешними подрядчиками или заключите контракт на весь проект как вариант «под ключ».
• Начните проектирование и дизайн.

Схемы конфигурации подстанции

Затем может потребоваться план раскопок, чтобы показать детали выравнивания наклонной почвы при подготовке фундаментов. План фундамента покажет конкретные фундаменты (в масштабе), необходимые для поддержки всего основного оборудования, конструкций, шкафов и диспетчерского пункта. План заземления должен показывать подземную, заземленную сеть с заземляющими соединениями на всем основном оборудовании, стальных конструкциях, диспетчерском пункте и на различных участках ограждения подстанции для защиты от электрических повреждений.

План общей планировки необходим, чтобы показать точное расположение оборудования двора подстанции, включая подключения к линиям электропередачи и / или распределения. Это масштабный чертеж, показывающий точную ориентацию диспетчерского пункта, трансформаторов, автоматических выключателей, выключателей, электрической шины и т. д. Общая схема разбита на несколько масштабных секций и подробные чертежи, при необходимости, чтобы проиллюстрировать все основное оборудование, сооружения двора. Раздел и подробные схемы необходимы для монтажа, установки, подключения, эксплуатации и технического обслуживания. Отдельный анализ экранирования потребуется для того, чтобы убедиться, что все оборудование и линии должным образом защищены от возможных ударов молнии.

Чертежи механизма оборудования предоставляются производителями или создаются на основе спецификаций поставщиков. На чертежах механизма показаны корпуса высокого и низкого напряжения, а также внутренние и внешние соединения. Эти чертежи включают в себя различные детали, требования к монтажу, схемы и схемы подключения, необходимые для установки и эксплуатации оборудования.

Планы кабелепроводов и освещения созданы для того, чтобы показать все необходимые подземные и наземные трубопроводы и показать наземное освещение, необходимое для правильного освещения оборудования двора. Списки кабелепроводов и кабелей создаются вместе с планами кабелепровода, чтобы показать все наружные кабели с метками, включая их кабелепровод, а также типы кабелей / кабелепроводов, размеры и количество проводников в каждом кабеле.