В городской электрической сети применяются также более дешевые (в 13-2 раза) по сравнению с типовыми комплектные трансформаторные подстанции (КТП), состоящие из трансформаторов и блоков РУ, поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.
По конструктивному исполнению КТП подразделяются на два типа: для внутренней и наружной установки. В последнем случае, они обозначаются КТПН. Комплектные подстанции внутренней установки находят основное применение во внутренних сетях промышленных потребителей (для цехов, крупных агрегатов и т.п), а также в системах электроснабжения очень крупных коммунально-бытовых потребителей (высотные дома, гостиницы, киноконцертные залы и т.п.). Они устанавливаются внутри помещений указанных потребителей.
В распределительных электрических сетях используются подстанции для наружной установки. В этом случае управление всеми аппаратами (выключателями, разъединителями и т.п.) осуществляется снаружи, без проникновения персонала в помещение подстанции. Сварной неразборный корпус таких КТПН, в котором устанавливаются все электрооборудование и силовой трансформатор, выполняется из листовой стали толщиной 2 или 3 мм.
Внутри подстанция разделена на три ячейки: силового трансформатора, линейных вводов и ввода трансформатора.
В ячейках линейных вводов напряжением 6... 10 кВ установлены разъединители, к которым подключаются кабельные линии указанного напряжении. В ячейке трансформатора размещаются также разъединители и предохранитель для защиты трансформатора.
Распределительный щит напряжение» 0,38 кВ установлен в камере трансформатора. Он комплектуется из блоков заводского изготовления. Блок предохранитель - выключатель (БПВ) устанавливается на отходящей линии и выполняет одновременно защитные и коммутационные функции.
Обслуживание распределительного щита напряжением 0,38 кВ производится снаружи.
Распределительный щит напряжением 0,38 кВ рассчитан на семь отходящих кабельных линяй: два линейных блока БПВ-1 - на 100 А, пять блоков БПВ-2 - на 250 А; блок для защиты силового трансформатора БПВ-6 - на 600 А.
Присоединение КТПН к воздушным линиям предусматривает две надстройки на крыше подстанции. Одна надстройка предназначена для воздушного ввода на напряжение 6... 10 кВ, вторая - для вывода воздушной сети на 0,38 кВ. Присоединение КТПН к воздушной линии электропередачи напряжением 6... 10 кВ осуществляется с помощью отпайки.
Подстанция может устанавливаться непосредственно на грунт на засыпанную слоем гравия толщиной 200 мм площадку, т.е. без фундамента и крепления.
Имеются и другие конструкции КТПН, предназначенные для присоединения к воздушным линиям напряжением 6…10 кВ, с возможностью установки трансформатора мощностью до 160 кВ • А (рис. 3). Подстанция состоит из вводного устройства на напряжение 6... 10 кВ, силового трансформатора и РУ на напряжение 0.38 кВ.
Риис. 3. Комплектная трансформаторная подстанция наружной установки;
1 - вводное устройство напряжением № кВ; 2 - силовой трансформатор; 3 - распределительное устройство напряжением 0,38 кВ; 4 опоры воздушных линий напряжением 0,38 кВ; 5 -опоре питающей воздушной линии напряжением 10 кВ
Вводное устройство на 6.. 10 кВ заключено в металлический шкаф, на крыше которого установлены проходные изоляторы. На передней и боковой стенках имеются кронштейны с изоляторами для выводов напряжением 0.38 кВ, к которым присоединяются отходящие воздушные линии напряжением 0,38 кВ и провода уличного освещения. На задней стене шкафа установлен вентильный разрядник или ограничитель перенапряжений. Присоединение КТПН к воздушной линии напряжением 6...10 кВ осуществляется с помощью отпайки и разъединителя, который устанавливается на концевой опоре линии напряжением 10 кВ.
Силовой трансформатор располагается под металлическим шкафом РУ на 10 кВ. Изоляторы трансформатора закрываются стальным кожухом, который крепится на задней стенке шкафа.
Распределительное устройство на напряжение 0,38 кВ размещается в металлическом шкафу. Доступ внутрь шкафа осуществляется через дверцу, снабженную винтовыми запорами. В шкафу установлены автоматические выключатели для отходящих линий напряжением 0,38 кВ, магнитный пускатель, фотореле для управления уличным освещением и приборы учета.
Основное преимущество КТПН - дешевизна. Стоимость таких подстанций в 1,5-2 раза меньше стоимости типовых ТП. При сооружении их используются сборные и комплектные элементы. На месте установки полностью исключены монтажные и строительные работы. Однако оборудование подстанции подвержено загрязнению. Управление приводами разъединителей, замена предохранителей и другие подобные операции производятся снаружи и в условиях непогоды являются нежелательными. Такие подстанции не могут использоваться в сетях с устройствами автоматического ввода резерва. Большое количество повреждений таких подстанций происходит в результате коротких замыканий во вводном устройстве на напряжение 10 кВ из-за течи воды через уплотнения проходных изоляторов.
Низкая надежность работы повсеместно применяемых в настоящее время в небольших городах, поселках городского типа и в сельской местности КТП напряжением 10/038 кВ обусловливает поиск других конструктивных решений.
К одному из видов конструктивного исполнения указанных подстанций относится столбовая ТП мощностью до 100 кВ.А на базе железобетонной стойки типа СВ110- 35 (рис. 4). На стойке опоры СВ110-35, предназначенной для монтажа ТП, с помощью стальных хомутов монтируются: ограничители напряжений, предохранители для защиты силового трансформатора, силовой трансформатор, распределительный шкаф напряжением 0,38 кВ.
Рис. 4. Столбовая трансформаторная подстанция мощностью до 100 кВ • А:
1 - воздушная линия электропередачи напряжением 10 кВ; 2 - ограничители перенапряжений; 3 - предохранителя на напряжение 10 кВ; 4 - силовой трансформатор; 5 - распределительный шкаф напряжением 038 кВ; в - стойка железобетонная СВ110-35; 7 - разъединитель ка напряжение 10 кВ
Разъединитель в цепь напряжением 10 кВ устанавливается на предпоследней опоре тупиковой питающей линии или отпайки. Линии напряжением 038 кВ (до трех) выполняются в виде самонесущих изолированных проводов.
В распределительном шкафу на напряжение 038 кВ, имеющему обогрев, на отходящих линиях устанавливаются счетчики активной электрической энергии и автоматы, обеспечивающие включение и отключение линий и их защиту от перегрузки и коротких замыканий, а также защиту трансформатора от перегрузки.
Проверка возможности применения стойки СВ110-35 для сооружения на ней подстанции отмеченной мощности в районах, характеризуемых толщиной стенки гололеда 20 мм и скоростным напором ветра 40 даН/м2, базировалась на сравнении воздействующих на нее моментов сил с допустимыми (предельными) моментами для стойки данного типа.
Моменты сил, воздействующие на стойку, состоят из суммы моментов сил от вертикальных и горизонтальных нагрузок, изменяющихся в зависимости от скорости и направления ветра, наличия или отсутствия гололеда на конструктивных элементах подстанции.
Расчет моментов сил относительно уровня земли выполнялся для следующих сочетаний климатических условий:
- температура воздуха (-5 °С); скорость ветра максимальная; гололед отсутствует, направление ветра - под углом 90° и 45° к осям линий напряжением 10 и 0,38 кВ;
- температура воздуха (-5 °С); скорость ветра - 0,5 от максимальной; максимальная толщина стенки гололеда; направление ветра - под углом 90° и 45° к осям линий напряжением 10 и 038 кВ.
В тех случаях, когда стойка опоры СВ110-35, предназначенная для монтажа на ней ТП, служит одновременно и концевой опорой линии напряжением 10 кВ, ее необходимо проверять также на одностороннее тяжение по всем трем проводам этой линии в условиях, когда провода воздушной линии напряжением 0,38 кВ не смонтированы.
Столбовая трансформаторная подстанция питается по воздушной линии электропередачи напряжением 10 кВ со сталеалюминиевыми проводами поперечным сечением площадью 35 или 50 мм2; длина концевого пролета - до 10 м.
От столбовой трансформаторной подстанции отходит от одной до трех линий напряжением 038 кВ, алюминиевые провода которых, за исключением несущего, изолированы светостабилизированным полиэтиленом. Площадь поперечного сечения жил - 70 мм2, площадью поперечного сечения провода уличного освещения - 25 мм2.
Установлено, что железобетонная стойка СВ110-35 по условиям нормальных расчетных режимов (температура воздуха минус 5 °С, максимальная скорость ветра, отсутствие гололеда; температура воздуха минус 5 °С, максимальная толщина стенки гололеда, скоростной напор ветра, равный 0,25 от максимального) может быть применена для монтажа ка ней ТП мощностью до 100 кВ А, включающей силовой трансформатор, шкаф напряжением 0,38 кВ, выходы под углом 60 к горизонтали на разные концевые опоры (рис. 5) линии напряжением 0,38 кВ с самонесущими изолированными проводами, ввод воздушной линии напряжением 10 кВ с площадью сечения голых сталеалюминиевых проводов 35 или 50 мм2, ограничители перенапряжений, дополнительную траверсу и предохранители на напряжение 10 кВ.
При монтаже проводов питающей линии напряжением 10 кВ и пучков отходящих линий напряжением 0,38 кВ на стойку опоры может воздействовать одностороннее тяже- кие, превышающее номинальные изгибающие моменты.
В монтажном режиме (температура воздуха минус 15 °С, скоростной напор ветра 6,25 даН/м2, гололед отсутствует) нельзя допускать одностороннего тяжения по проводам линии напряжением 10 кВ на стойку СВ110-35, когда ТП и ее оборудование, а также выходы линий напряжением 038 кВ не смонтированы.
Во избежание воздействия одностороннего тяжения на стойку СВ 110-35 (как на концевую анкерную опору) монтаж подстанции следует начинать с ее оборудования и выводов линий электропередачи напряжением 0,38 кВ. В последнюю очередь должны монтироваться провода линий электропередачи напряжением 10 кВ.
Допустить одностороннее тяжение на стойку СВ110-35 проводов воздушных линий электропередачи напряжением 10 кВ можно лишь тогда, когда к стойке 1 установлен подкос, присоединенный к ней на высоте не менее 5,4 м (если на линии напряжением 10 кВ подвешены сталеалюминиевые провода с площадью сечения 50 мм2) и 4,6 м (если на линии напряжением 10 кВ подвешены сталеалюминиевые провода с площадью сечения 35 мм2).
Типовая подстанция на два трансформатора мощностью до 630 кВ А состоит из двух объемных блоков полной заводской готовности. Каждый блок включает три отсека (РУ на напряжение 6...10 кВ, силовой трансформатор с предохранителями, станция управления на напряжение 0,38 кВ с предохранителями) и представляет собой ТП на один трансформатор.
Каждый объемный блок строительной части ТП монтируется да заводе из вибропрокатных панелей толщиной 88 мм, соединяемых между собой металлическими связями на сварке с последующей заделкой их цементным раствором. Все отверстия и закладные части для монтажа электрооборудования выполняются на заводе. Двери блоков металлические. Наружные стены ТП окрашены, внутренние - побелены.
Фундамент ТП выполняют из объемных элементов, бетонных блоков или кирпича. Плоскости фундамента имеют гидроизоляцию, накладываемую путем обмазки их горячим битумом. Вокруг подстанции предусматривается асфальтовая отмостка шириной 1,5 м.
Подстанция поставляется полностью оборудованной, кроме силовых трансформаторов. Транспортировка готовых блоков к месту монтажа производится на специально оборудованном трейлере. Погрузка и разгрузка блоков осуществляется с использованием анкерных штырей, установленных в верхней части блоков.
Монтаж ТП сводится к установке краном объемных железобетонных блоков на подготовленный фундамент, монтажу силовых трансформаторов, устройству контура наружного заземления, присоединению кабельных линий на напряжение 6...10 кВ и 0,38 кВ. Одновременно выполняются общестроительные работы по заделке стыков кровли и стен между блоками, устройству мягкой кровли из двух слоев рубероида и асфальтовой отмостки вокруг подстанции. Сооружение такой подстанции занимает два- три дня.
Отметим, что комплектные ТП наружной установки не могут использоваться в сетях с устройствами автоматического ввода резерва.