Понятие первичного оборудования подстанций

Первичное оборудование подстанций – это технические устройства и комплектующие, которые осуществляют функции пересылки, преобразования и распределения электроэнергии. Данное оборудование является основным звеном в энергетической системе, обеспечивая передачу и распределение электричества с высокой надежностью и безопасностью.

В следующих разделах статьи мы рассмотрим основные типы первичного оборудования подстанций и его назначение. Вы узнаете о различных типах трансформаторов, высоковольтных выключателях и аппаратах защиты. Мы также рассмотрим принципы работы и особенности каждого из этих устройств, а также их взаимосвязь в системе электроснабжения.

Основные компоненты первичного оборудования подстанций

Первичное оборудование подстанций является важным компонентом электроэнергетической системы. Оно выполняет ключевые функции, такие как преобразование, защита и управление электрической энергией. В этой статье мы рассмотрим основные компоненты первичного оборудования подстанций и их роль в системе.

Трансформаторы

Одним из основных компонентов первичного оборудования подстанций являются трансформаторы. Они предназначены для преобразования электрической энергии напряжения одного уровня в напряжение другого уровня. Трансформаторы обеспечивают передачу энергии между различными уровнями напряжения, что позволяет эффективно распределить электроэнергию по системе. В подстанциях применяются различные типы трансформаторов, включая силовые, автотрансформаторы и трансформаторы тока.

Выключатели

Другим важным компонентом первичного оборудования подстанций являются выключатели. Они используются для отключения и подключения различных электрических цепей, что позволяет контролировать поток электроэнергии в системе. Выключатели также обеспечивают защиту системы от перегрузок и коротких замыканий. В подстанциях могут быть установлены различные типы выключателей, такие как воздушные и вакуумные выключатели.

Разъединители

Разъединители являются еще одним важным компонентом первичного оборудования подстанций. Они используются для отключения электрических цепей от основной системы, например, для проведения ремонтных работ или обслуживания оборудования. Разъединители обеспечивают безопасность при выполнении работ на оборудовании и предотвращают возможные аварийные ситуации.

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели являются важной частью первичного оборудования подстанций. Они предназначены для защиты системы от перегрузок и коротких замыканий, автоматически отключая электрическую цепь в случае возникновения таких ситуаций. Автоматические выключатели позволяют быстро реагировать на возникшие проблемы и предотвращать повреждение оборудования и системы в целом.

Трансформаторы тока и напряжения

Трансформаторы тока и напряжения широко используются в первичном оборудовании подстанций для измерения и мониторинга электрической энергии. Они позволяют измерять ток и напряжение в системе, что необходимо для контроля и управления электроэнергией. Трансформаторы тока и напряжения обеспечивают точные измерения и помогают оптимизировать работу системы.

Защитные реле

Защитные реле используются для обнаружения и срабатывания при возникновении аварийных ситуаций в системе. Они позволяют быстро реагировать на перегрузки, короткие замыкания и другие неисправности, отключая электрическую цепь и предотвращая дальнейшие повреждения оборудования и системы. Защитные реле играют важную роль в обеспечении безопасности и надежности работы подстанций.

Коммутационные аппараты

Коммутационные аппараты используются для управления направлением потока электроэнергии в системе. Они позволяют переключать электрические цепи и управлять подключением различных компонентов системы. Коммутационные аппараты обеспечивают гибкость и управляемость энергетической системы, что необходимо для эффективного функционирования подстанций.

Другие компоненты

Помимо вышеперечисленных компонентов, первичное оборудование подстанций также может включать другие элементы, такие как различные типы изоляторов, реакторы и конденсаторы. Все эти компоненты взаимодействуют между собой и выполняют свою роль в обеспечении безопасности, надежности и эффективности работы подстанций.

Комплектная трансформаторная подстанция блочная, КТПБ(М)-СЭЩ 110 кВ Электрощит-Самара

Трансформаторы

Трансформаторы – это важное устройство в системе первичного оборудования подстанций. Они используются для передачи и преобразования электрической энергии.

Основная задача трансформаторов заключается в изменении напряжения переменного тока. Это достигается за счет принципа электромагнитной индукции. Трансформатор состоит из обмоток, обмотка первичной обмотки подключается к источнику энергии, а обмотка вторичной обмотки – к потребителю. Между обмотками находится магнитопровод – сердечник, который служит для усиления магнитного поля и передачи энергии.

Принцип работы трансформатора

В основе работы трансформатора лежит закон электромагнитной индукции Фарадея. При пропускании переменного тока через первичную обмотку, в сердечнике создается переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле индуцирует переменное электродвижущее напряжение во вторичной обмотке. При этом, если число витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной обмотке, то напряжение во вторичной обмотке будет больше, а если число витков меньше, то напряжение будет меньше.

Виды трансформаторов

Существует несколько основных видов трансформаторов, которые используются в системе первичного оборудования подстанций:

• Силовые трансформаторы – используются для преобразования высокого напряжения в низкое напряжение и обратно. Они осуществляют передачу энергии между электростанциями, подстанциями и потребителями.
• Трансформаторы тока – используются для измерения тока в сети. Они устанавливаются на высоковольтных и средневольтных линиях и передают информацию об энергопотреблении.
• Трансформаторы напряжения – используются для измерения и контроля напряжения в системе электроснабжения. Они также могут использоваться для снижения или повышения напряжения.

Применение трансформаторов в электросетях

Трансформаторы широко применяются в электросетях. Они позволяют эффективно передавать электроэнергию на большие расстояния и обеспечивать правильное напряжение для различных потребителей. Трансформаторы также играют важную роль в защите сети от перегрузок и коротких замыканий.

Выключатели

Выключатели — это одно из основных устройств первичного оборудования подстанций, которые применяются для открытия и закрытия электрической цепи. Они выполняют функцию защиты оборудования и обеспечивают безопасность работы электрических сетей.

Типы выключателей

Выключатели могут быть разных типов и классов, в зависимости от целей их применения:

• Высоковольтные выключатели, предназначенные для работы с высокими напряжениями. Они могут быть масляные, воздушные или газовые в зависимости от используемой среды для разрыва дуги, возникающей при отключении электрической цепи.
• Средневольтные выключатели, применяемые в сетях с напряжением от 1 кВ до 52 кВ. Они обеспечивают надежное и безопасное отключение среднего напряжения при возникновении неисправностей.
• Низковольтные выключатели, используемые в сетях с напряжением до 1 кВ. Они защищают низковольтное оборудование от перегрузок и коротких замыканий.

Принцип работы выключателей

Выключатели работают по принципу разрыва электрической цепи при помощи контактов, которые могут быть выполнены различными способами:

• Механические контакты — это наиболее простой и распространенный тип контактов. Они соединены пружиной, которая обеспечивает надежное замыкание и размыкание цепи.
• Вращающиеся контакты — используются в выключателях, которые требуют высокой надежности и быстрого отключения цепи.
• Пластинчатые контакты — применяются в выключателях для высоковольтных сетей. Они представляют собой пластины из специального материала, которые размыкаются и замыкаются под действием электрического тока.

Применение выключателей

Выключатели применяются на всех уровнях электрической сети, от первичного до распределительного оборудования. Они обеспечивают возможность отключения и включения оборудования для проведения ремонтных работ, а также защищают от перегрузок и коротких замыканий.

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели являются одним из основных элементов первичного оборудования подстанций. Они предназначены для защиты электрических сетей от перегрузок и коротких замыканий, а также обеспечивают коммутацию и размыкание электрического тока.

Основной принцип работы автоматических выключателей заключается в автоматическом разрыве цепи при превышении заданного значения тока или времени включения. Они обладают термомагнитной или электронной системой трипа, позволяющей срабатывать на перегрузках и коротких замыканиях.

Термомагнитные выключатели

Термомагнитные автоматические выключатели основываются на двух принципах действия: тепловом и магнитном.

Тепловое действие основано на использовании биметаллической пластины, которая нагревается при протекании большого тока. При достижении заданной температуры, биметаллическая пластина прогибается и приводит к разрыву цепи. Этот принцип обеспечивает защиту от перегрузок и длительных превышений номинального тока.

Магнитное действие основано на воздействии электромагнитной силы на контакты выключателя при протекании большого тока. Это обеспечивает быстрое срабатывание в случае короткого замыкания, когда ток достигает очень высокого значения в кратковременный период времени.

Электронные выключатели

Электронные автоматические выключатели используют электронные компоненты и микросхемы для определения и защиты от перегрузок и коротких замыканий. Они обладают более точной и быстрой реакцией, а также имеют возможность программного управления и мониторинга. Также они обеспечивают большую гибкость в настройке параметров защиты и дополнительных функций, таких как защита от дугового замыкания и сетевых искажений.

Таким образом, автоматические выключатели являются важным элементом первичного оборудования подстанций, обеспечивая защиту и коммутацию электрических сетей. Они могут быть термомагнитными или электронными, каждый из которых имеет свои преимущества и применяется в зависимости от требований и характеристик электрической системы.

Разъединители

Разъединители — одно из важнейших устройств первичного оборудования подстанций. Они выполняют основную функцию — разъединение электрических цепей для обеспечения безопасности при проведении ремонтных работ и обслуживании оборудования. Кроме того, разъединители используются для отключения от электросети определенных участков или оборудования для предотвращения аварийных ситуаций.

Принцип работы разъединителей

Разъединители представляют собой специальные механизмы, состоящие из двух основных частей: контактных ножей и изоляторов. Контактные ножи выполняют роль проводников электрического тока и могут сниматься с друг друга, чтобы оборвать цепь. Изоляторы служат для разделения контактных ножей и предотвращения возможности возникновения дуги.

Виды разъединителей

Существует несколько типов разъединителей: воздушные, маслянные, вакуумные и газовые. Каждый из них имеет свои особенности и применяется в разных условиях.

• Воздушные разъединители широко используются в электрических сетях низкого и среднего напряжения. Они обеспечивают надежное разъединение электрических цепей и имеют простую конструкцию.
• Маслянные разъединители применяются в трансформаторных подстанциях, где требуется большая мощность и надежность. Они имеют специальное масло, которое обеспечивает дополнительное охлаждение и изоляцию.
• Вакуумные разъединители отличаются высокой надежностью и эффективностью. Они используются в подстанциях высокого напряжения, так как обеспечивают надежное разъединение даже при высоких нагрузках.
• Газовые разъединители используются в газоизолированных подстанциях. Они позволяют эффективно разъединять электрические цепи при минимальном воздействии на окружающую среду.

Разъединители — это важное устройство первичного оборудования подстанций, которое обеспечивает безопасность при проведении ремонтных работ и обслуживании оборудования. Они выполняют функцию разъединения электрических цепей и могут быть различных типов в зависимости от требований конкретного объекта. Наличие и правильное функционирование разъединителей является необходимым условием безопасной и стабильной работы подстанции.

Трансформаторы тока и напряжения

В системах электроснабжения используются трансформаторы тока и напряжения для измерения и защиты оборудования.

Трансформаторы тока (ТТ) применяются для измерения тока сети и преобразования его в значительно меньшую величину, удобную для измерения приборами. Они представляют собой кольцевые сердечники из магнитного материала, вокруг которых проходят промышленные токи. ТТ обеспечивают гальваническую изоляцию между сетью и приборами измерения, а также позволяют выбрать различные диапазоны измерения, в зависимости от количества витков на обмотке вторичной стороны.

Применение трансформаторов тока:

• Измерение активной энергии;
• Измерение тока для контроля нагрузки;
• Защита от перегрузок и коротких замыканий;
• Измерение и контроль тока для управления системой;
• Измерение мощности и фазового сдвига.

Трансформаторы напряжения (ТН) предназначены для измерения напряжения в системах электроснабжения. Они преобразуют высокое напряжение сети вниз до значений, удобных для измерения оборудованием. ТН состоят из двух обмоток – первичной и вторичной. Напряжение сети подключается к первичной обмотке, а вторичная обмотка соединяется с приборами измерения или защиты. Также, как и ТТ, ТН обеспечивают гальваническую изоляцию и позволяют выбрать различные диапазоны измерения напряжения.

Применение трансформаторов напряжения:

• Измерение напряжения;
• Защита оборудования от высокого напряжения;
• Контроль качества электрической энергии;
• Измерение мощности и фазового сдвига;
• Измерение и контроль напряжения для управления системой.

Трансформаторы тока и напряжения являются важной частью первичного оборудования подстанций, обеспечивая точные измерения и защиту системы от перегрузок и коротких замыканий. Они играют ключевую роль в обеспечении надежности и безопасности работы сетей электроснабжения.

Измерительные и защитные устройства

Измерительные и защитные устройства являются важной частью первичного оборудования подстанций. Они предназначены для обеспечения безопасной и эффективной работы электроустановок, а также контроля параметров электроэнергии.

Измерительные устройства

Измерительные устройства используются для определения различных параметров электрической энергии, таких как напряжение, ток, мощность и фазовые углы. Они позволяют операторам получать информацию о состоянии электроустановок и контролировать электрические параметры, чтобы обеспечить безопасную работу системы.

Основными видами измерительных устройств являются:

• Амперметры — используются для измерения тока в электрической цепи;
• Вольтметры — предназначены для измерения напряжения;
• Ваттметры — используются для измерения активной мощности потребляемой или вырабатываемой в электрической цепи;
• Фазометры — позволяют измерять фазовые углы между током и напряжением.

Защитные устройства

Защитные устройства необходимы для обеспечения безопасной работы электроустановок и предотвращения возможных аварийных ситуаций. Они контролируют параметры электроэнергии и срабатывают при возникновении аварийных условий, чтобы изолировать электрическую цепь и предотвратить повреждение оборудования или травмы людей.

Основными видами защитных устройств являются:

• Автоматические выключатели — предназначены для автоматического размыкания электрической цепи при возникновении перегрузки или короткого замыкания;
• Релейные защиты — используются для обнаружения аварийных условий и срабатывания в случае превышения заданных значений параметров электроэнергии;
• Дифференциальные реле — контролируют разность токов в электрической цепи и срабатывают при обнаружении утечки тока, что может указывать на повреждение изоляции или утечку тока через человека;
• Аварийные кнопки — предназначены для немедленного отключения электроустановки в случае чрезвычайной ситуации или для предотвращения возможных аварий.

Измерительные и защитные устройства вместе обеспечивают надежное и безопасное функционирование электроустановок, предотвращая повреждение оборудования и обеспечивая безопасность персонала. Правильное использование и обслуживание этих устройств является важным условием для поддержания стабильности электрической сети и предотвращения аварийных ситуаций.

Устройство подстанций

Шкафы управления и защиты

Шкафы управления и защиты являются одной из основных составляющих первичного оборудования подстанций. Они предназначены для обеспечения надежной работы и защиты электроустановок, а также осуществления управления и контроля параметров подстанции.

Шкафы управления и защиты выполняют следующие функции:

• Управление электроустановками подстанции. Шкафы содержат элементы управления, позволяющие контролировать работу различных устройств, а также осуществлять управление и регулировку электрических параметров.
• Защита электроустановок от перегрузок и коротких замыканий. В шкафах установлены защитные реле и выключатели, которые мониторят текущие параметры электроустановок и автоматически отключают питание в случае превышения заданных значений.
• Мониторинг и измерение параметров работы подстанции. Шкафы оснащены приборами, которые позволяют измерять напряжение, ток, мощность, частоту и другие параметры работы электроустановок. Эти данные необходимы для контроля и оптимизации работы подстанции.

Общая конструкция шкафов обеспечивает их надежность и безопасность работы. Шкафы управления и защиты обычно выполнены из металлического корпуса с защитой от пыли, влаги и механических повреждений. Кроме того, они имеют систему заземления для эффективной защиты от электрических разрядов и прочих негативных воздействий.

Кабели и провода

Кабели и провода играют важную роль в работе подстанции. Они служат для передачи электрической энергии от источника к потребителю. Кабели и провода являются основными элементами электроснабжения и должны обладать определенными характеристиками, чтобы обеспечивать надежную и безопасную передачу энергии.

Кабели и провода используются для соединения различных элементов подстанции, таких как трансформаторы, выключатели, релейная защита и другие. Они также используются для установки заземления и обеспечения защиты от короткого замыкания.

Типы кабелей и проводов

Существует несколько типов кабелей и проводов, которые могут использоваться в подстанциях. Каждый тип имеет свои особенности и применение, и выбор конкретного типа зависит от требований и условий эксплуатации.

• Силовые кабели — предназначены для передачи больших объемов электроэнергии. Они имеют большую пропускную способность и могут использоваться для подачи энергии на большие расстояния.
• Кабели управления — используются для передачи сигналов управления и контроля. Они обеспечивают соединение между различными устройствами и системами управления.
• Заземляющие провода — используются для создания надежного заземления подстанции. Они обеспечивают защиту от удара электрическим током и помогают предотвратить повреждение оборудования.
• Кабели связи — предназначены для передачи данных и коммуникации между различными системами и устройствами в подстанции.

Требования к кабелям и проводам

Кабели и провода должны соответствовать определенным требованиям, чтобы обеспечить надежную и безопасную работу подстанции. Важные характеристики, которым должны отвечать кабели и провода, включают:

• Надежность — кабели и провода должны быть надежными и долговечными, чтобы обеспечить стабильную передачу электроэнергии.
• Безопасность — кабели и провода должны быть безопасными для работы персонала и окружающей среды. Они должны быть изолированы и защищены от короткого замыкания.
• Пропускная способность — кабели и провода должны иметь достаточную пропускную способность, чтобы обеспечивать передачу требуемого объема электрической энергии.
• Устойчивость к внешним воздействиям — кабели и провода должны быть устойчивыми к воздействию внешней среды, такой как влага, температурные перепады и механические повреждения.

Кабели и провода играют важную роль в электроснабжении подстанций. Они обеспечивают передачу электрической энергии и соединение различных элементов подстанции. Выбор конкретного типа кабеля или провода зависит от требований и условий эксплуатации. Кабели и провода должны соответствовать определенным требованиям надежности, безопасности, пропускной способности и устойчивости к внешним воздействиям, чтобы обеспечить надежную и безопасную работу подстанции.