Назначение и виды понижающих подстанций
Понижающая подстанция – это подстанция, которая используется для преобразования получаемой на ее шины электрической энергии высокого напряжения в энергию более низкого напряжения, а также ее распределения между потребителями.
Различают следующие виды понижающих подстанций:
- Главные понижающие подстанции. Данный вид понижающих подстанций представляет собой пункт приема электрической энергии от линий электропередач или электростанций, преобразующий ее в энергию более низкого напряжения для распределения между потребителями. На высшей стороне главные понижающие подстанции могут иметь напряжение 750, 500, 220-110-(150), 35 кВ, а на низшей стороне 6-10 кВ, иногда 35 кВ.
- Трансформаторные подстанции, где электрическая энергия, которая поступает от главных понижающих подстанций, преобразуется с высшего напряжения на низшее и затем распределяется.
По конструктивному исполнению различают закрытые, открытые и передвижные подстанции. В открытых подстанциях всё необходимое оборудование устанавливается на открытом воздухе. К данному виду подстанций относятся мачтовые подстанции, трансформаторы которых устанавливаются на железобетонных или деревянных опорах. Пример мачтовой понижающей подстанции изображен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Мачтовая понижающая подстанция. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь: 1 - трансформатор; 2 - разъединитель; 3 - предохранитель; 4 - шкаф.
Процесс проектирования понижающих подстанций
В зависимости от поставленных задач, требований технического задания, условий работы и имеющихся ресурсов процесс проектирования понижающей подстанции может состоять из следующих этапов:
- Построение графиков нагрузки подстанции. В состав данного этапа входят построение суточных, суммарного графиков нагрузок потребителей, годового графика продолжительности нагрузок, а также определение технико-экономических показателей из графиков нагрузки.
- Выбор мощности и числа трансформаторов, расчет на перегрузочную способность. В состав данного этапа входят подбор трансформаторов собственных нужд и построение эквивалентного двухступенчатого графика нагрузки понижающей подстанции.
- Выбор и обоснование электрической схемы понижающей подстанции.
- Выбор сечений и марки проводов линий низкого и высокого напряжений.
- Расчет токов аварийных режимов. В состав данного этапа входят расчет токов трехфазного короткого замыкания, ударного тока трехфазного короткого замыкания, а также расчет сопротивлений схем замещения трансформаторов, линий высокого напряжения и системы.
- Подбор электрического оборудования и токоведущих частей понижающей подстанции. В состав данного этапа входят выбор и проверка ошиновки распределительных устройств высокого и низкого напряжения; выбор и проверка электрических аппаратов (разъединители, ограничители перенапряжения, выключатели); выбор трансформаторов тока и напряжения.
Графики нагрузки подстанции
График нагрузки – это график, который показывает изменение нагрузки потребителей во времени.
Электрическая нагрузка потребителей определяет режим работы понижающей подстанции и непрерывно изменяется. Как правило, в графиках нагрузки отражается изменение нагрузки за определенный период времени.
Формула для расчета нагрузки каждой ступени, при построении суточного графика нагрузки, выглядит следующим образом:
$Рi = ni * Ррасч / 100$
где: Pрасч - расчетная мощность потребителей; ni - ордината соответствующей ступени типового графика.
После расчета всех ступеней нагрузки строится суточный график, пример которого изображен на рисунке ниже.
Рисунок 2. Суточный график. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Совмещенный график нагрузки определяется с учетом потерь мощности. В данном случае потерями мощности выступают потери на собственные нужды, зависящие от параметров и характеристик трансформаторов, а также вида подстанции; протекания токов по обмоткам трансформатора, которые являются переменными величинами и зависят от нагрузки; постоянной части потери мощности, которая определяется потерями холостого хода трансформатора.
Если сложить значения мощностей на всех ступенях графика нагрузки потребителей и потери мощности подстанции на каждой ступени, получится совмещенный график нагрузки. Таким образом выражение выглядит следующим образом:
$Робщ = Рi + Pпост + Pпер + Рсн$
где: Рi - суммарная мощность всех ступеней; Рпост - постоянные потери (около 1 % от максимальных); Рпер - потери от протекания электрического тока по обмоткам трансформатора; Рсн - потери на собственные нужды подстанции.
Потери на собственные нужды рассчитываются по следующей формуле:
$Рсн = 0,05 * Рмакс$
где: Рмакс - максимальное значение активной мощности ступени суммарного графика.
Постоянные потери рассчитываются следующим образом:
$Рпост = 0,01 * Рмакс$
Переменные потери, которые зависят от мощности каждой ступени, рассчитывается по формуле:
Рисунок 3. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
По конечным результатам Робщ строятся суммарные графики нагрузки потребителей.
