Электри́ческая подста́нция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств^[1].

Устройство

Основные элементы электроподстанций:

• Силовые трансформаторы, автотрансформаторы.
• Вводные конструкции для воздушных и кабельных линий электропередачи.
• Открытые (ОРУ) и закрытые (ЗРУ) распределительные устройства, включая:
  • Системы и секции шин;
  • Силовые выключатели;
  • Разъединители;
  • Измерительное оборудование (измерительные трансформаторы тока и напряжения, измерительные приборы);
  • Оборудование ВЧ-связи между подстанциями (конденсаторы связи, фильтры присоединения);
  • Токоограничивающие, регулирующие устройства (конденсаторные батареи, реакторы, фазовращатели и пр.).
  • Преобразователи частоты, рода тока (выпрямители).
• Система питания собственных нужд подстанции:
  • Трансформаторы собственных нужд;
  • Щит переменного тока;
  • Аккумуляторные батареи;
  • Щит постоянного (оперативного) тока;
  • Дизельные генераторы и другие аварийные источники энергии (на крупных и особо важных подстанциях).
• Системы защиты и автоматики:
  • Устройства релейной защиты и противоаварийной автоматики для силовых линий, трансформаторов, шин.
  • Автоматическая система управления.
  • Система телемеханического управления.
  • Система технического и коммерческого учёта электроэнергии.
  • Система технологической связи энергосистемы и внутренней связи подстанции.
• Система заземления, включая заземлители и контур заземления.
• Молниезащитные сооружения.
• Вспомогательные системы:
  • Система вентиляции, кондиционирования, обогрева.
  • Система автоматического пожаротушения.
  • Система освещения территории.
  • Система охранно-пожарной сигнализации, управления доступом.
  • Система технологического и охранного видеонаблюдения.
  • Устройства плавки гололёда на воздушных линиях.
  • Системы аварийного сбора масла.
  • Системы питания маслонаполненных кабелей.
  • Бытовая, ливневая канализация, водопровод.
• Бытовые помещения, склады, мастерские и пр.

Классификация подстанций

Функционально подстанции делятся на:

• Трансформаторные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения при помощи трансформаторов.
• Преобразовательные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования рода тока или его частоты.

Электрическое распределительное устройство, не входящее в состав подстанции, называется распределительным пунктом. Преобразовательная подстанция, предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный и последующего преобразования постоянного тока в переменный исходной или иной частоты называется вставкой постоянного тока.

По значению в системе электроснабжения:

• Главные понизительные подстанции (ГПП);
• Подстанции глубокого ввода (ПГВ);
• Тяговые подстанции для нужд электрического транспорта, часто такие подстанции бывают трансформаторно-преобразовательными для питания тяговой сети постоянным током;
• Комплектные трансформаторные подстанции 10 (6)/0,4 кВ (КТП). Последние называются цеховыми подстанциями в промышленных сетях, городскими — в городских сетях.

В зависимости от места и способа присоединения подстанции к электрической сети нормативные документы не устанавливают классификации подстанций по месту и способу присоединения к электрической сети. Однако ряд источников даёт классификацию исходя из применяющихся типов конфигурации сети и возможных схем присоединения подстанций^[2].

• Тупиковые — питаемые по одной или двум радиальным линиям
• Ответвительные — присоединяемые к одной или двум проходящим линиям на ответвлениях
• Проходные — присоединяемые к сети путём захода одной линии с двухсторонним питанием
• Узловые — присоединяемые к сети не менее чем тремя питающими линиями

Ответвительные и проходные подстанции объединяют понятием промежуточные, которое определяет размещение подстанции между двумя центрами питания или узловыми подстанциями. Проходные и узловые подстанции, через шины которых осуществляются перетоки мощности между узлами сети, называют транзитными.

Также используется термин «опорная подстанция», который как правило обозначает подстанцию более высокого класса напряжения по отношению к рассматриваемой подстанции или сети.

В связи с тем, что ГОСТ 24291-90 определяет опорную подстанцию как «подстанцию, с которой дистанционно управляются другие подстанции электрической сети и контролируется их работа», для указанного выше значения целесообразнее использовать термин «центр питания».

По месту размещения подстанции делятся на:

• Открытые — оборудование которой расположено на открытом воздухе.
• Закрытые — подстанции, оборудование которых расположено в здании.

Электроподстанции могут располагаться на открытых площадках, в закрытых помещениях (ЗТП — закрытая трансформаторная подстанция), под землёй и на опорах (МТП — мачтовая трансформаторная подстанция), в специальных помещениях зданий-потребителей. Встроенные подстанции — типичная черта больших зданий и небоскрёбов.

Подстанция, в которой стоят повышающие трансформаторы, повышает электрическое напряжение при соответствующем снижении значения силы тока, в то время как понижающая подстанция уменьшает выходное напряжение при пропорциональном увеличении силы тока.

Необходимость в повышении передаваемого напряжения возникает в целях многократной экономии металла, используемого в проводах ЛЭП, и уменьшения потерь на активном сопротивлении. Действительно, необходимая площадь сечения проводов определяется только силой проходящего тока и отсутствием возникновения коронного разряда. Также уменьшение силы проходящего тока влечёт за собой уменьшение потери энергии, которая находится в прямой квадратичной зависимости от значения силы тока. С другой стороны, чтобы избежать высоковольтного электрического пробоя, применяются специальные меры: используются специальные изоляторы, провода разносятся на достаточное расстояние и т. д. Основная же причина повышения напряжения состоит в том, что чем выше напряжение, тем большую мощность и на большее расстояние можно передать по линии электропередачи.

Примечания

Ссылки

• Трансформаторные подстанции в системах электроснабжения
• Видео электрических подстанций мира с YouTube
• Назначение и общая характеристика АСУ ТП подстанций