Электростанции подстанции: Полное руководство для студентов энергетики

Роль подстанции в системах электроснабжения

Подстанция играет ключевую роль в энергетической системе. Непрерывность электроснабжения зависит от надежной работы подстанции. Это центральный узел, где электроэнергия от электростанций передается в сеть линий передачи и распределения. Поэтому проектирование и строительство подстанций требует особого внимания.

Основные требования к размещению подстанции:

1. Расположение в подходящем месте, по возможности — в центре гравитации нагрузки.
2. Обеспечение безопасного и надежного снабжения потребителей. Проектирование и строительство должны гарантировать надежность.
3. Простота эксплуатации и обслуживания.
4. Экономическая целесообразность строительства.

Классификация подстанций

Существует несколько способов классификации. Рассмотрим две основные категории.

• По назначению (служебное назначение):

Трансформаторные подстанции: Меняют уровень напряжения входящей энергии и выдают её на другом уровне потребителям.

• Коммутационные подстанции: Не меняют уровень напряжения, выполняют только коммутацию линий.
• Подстанции коррекции коэффициента мощности: Улучшают cos φ системы, обычно используют синхронные компенсаторы.
• Частоточные подстанции: Меняют частоту тока для промышленных нужд.
• Преобразовательные подстанции: Преобразуют переменный ток в постоянный с помощью выпрямителей.
• Промышленные подстанции: Обеспечивают питание отдельных промышленных предприятий.

Конструктивные особенности

По конструкции подстанции подразделяются на:

• Закрытые (внутренние): Для напряжений 11 кВ (экономично), до 66 кВ в загрязненной атмосфере. Оборудование под навесами.
• Открытые (наружные): Для напряжений выше 66 кВ. Оборудование и проводники требуют свободного пространства.
• Подземные: В густонаселенных районах, где нет места для наземного размещения.
• Столбовые: На 4-х столбовой опоре наружу. Самая дешевая для напряжений до 11 кВ (иногда 33 кВ).

Трансформаторные подстанции по уровню напряжения

Основная задача энергосистемы — изменение уровня напряжения, поэтому трансформатор — главный компонент. Классификация:

1. а) Подъемные подстанции б) Первичные подстанции
2. в) Вторичные подстанции г) Распределительные подстанции

На схеме показана типичная система электроснабжения с указанием типов подстанций.

• Подъемная подстанция: Повышает генераторное напряжение (11 кВ) до высокого (220 кВ) для экономии передачи. Располагается на электростанциях.
• Первичная подстанция: 220 кВ по 3-ф 3-проводной ВЛЭП от подъемной к центру нагрузки. Понижает до 66 кВ для вторичной передачи.
• Вторичная подстанция: 66 кВ по 3-ф 3-проводной системе к разным вторичным подстанциям. Понижает до 11 кВ, линии идут вдоль дорог.
• Распределительная подстанция: Принимает 11 кВ от вторичных, расположена у потребителей. Понижает до 400 В, 3 ф 4 провода. Между фазами 400 В, фаза-ноль — 220 В.