КОМПЛЕКТНАЯ ТРАНСФОРМАТОРНАЯ ПОДСТАНЦИЯ
PACKAGE TRANSFORMER SUBSTATION

Изобретение относится к строительству объектов энергетики, в частности к строительству воздушных линий электропередачи и комплектных трансформаторных подстанций, предназначенных для электроснабжения отдельных фермерских хозяйств, поселений и других потребителей, работающих в отдаленных местностях или сложных природно-климатических условиях.
Известны конструкции трансформаторных подстанций типа «Киоск» и другие, монтируемые по типовым проектам. Например, комплектная трансформаторная подстанция типа КТП 25-250/10/0,4-90-У1, производства Волгоградского завода ССО «Сельэлектросетьстрой» / Макаров Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ. Том IV. М.: «ПапирусПРО», 2005, страницы 249, 250, 253, 254/.
Недостатком конструкций типовых подстанций с типовыми схемами их установки и монтажа является следующее:
- часть высоковольтного электрооборудования (трансформатор, разъединитель) устанавливается на открытом воздухе, что удорожает эксплуатацию и снижает надежность электроснабжения;
- в комплексе с типовыми концевыми опорами высоковольтных и низковольтных воздушных линий, которые устанавливают непосредственно около подстанций, они занимают значительные площади земли и требуют ограждения занятой территории, что удорожает стоимость;
- малые габариты подвески проводов, соединяющих подстанцию с анкерными опорами линий, затрудняют проезд под ними, а также работу сельскохозяйственной и другой техники вблизи подстанции.
Известны конструкции трансформаторных подстанций, устанавливаемых на фундаменте, например по патенту ЕПВ (ЕР) заявка №0120228, кл. Н02В 5/04, опубл. 84.10.03 №40, и включающая трансформатор, распределительное устройство, вертикальную стальную опору, расположенную между распределительным устройством и силовым трансформатором, предназначенную для крепления проводов подключаемых линий (принято за прототип).
Недостатком такой подстанции является то, что трансформатор и распределительное устройство, расположенные по разные стороны от вертикальной стальной опоры, установленной между ними, требуют увеличения размеров фундамента и площади занимаемого земельного участка, увеличения длины электрических проводов и количества контактных соединений, ухудшаются условия охлаждения электрооборудования.
Техническим решением задачи является объединение всех элементов трансформаторной подстанции и концевых анкерных опор, подключаемых воздушных линий, в единую конструкцию на базе типовых стальных опор башенного типа с целью: повышения надежности работы оборудования подстанции; снижения эксплуатационных затрат и улучшения условий электробезопасности воздушных линий и трансформаторной подстанции; уменьшения площади земельных участков отчуждаемых для размещения сложных анкерных опор и подстанций; повышения экономической эффективности строительства трансформаторных подстанций и линий электропередачи.
Указанная задача решается тем, что комплектная трансформаторная подстанция, содержащая фундамент, вертикальную опору для крепления проводов воздушных линий электропередачи, секции для размещения трансформатора, высоковольтное и низковольтное электрическое оборудование, заземляющее устройство, выполнена и имеет форму решетчатой четырехгранной опоры башенного типа, во внутреннем объеме которой на ее фундаменте установлены секции для трансформаторов и электрооборудования, смонтированные друг на друге, при этом внутренний объем нижней секции разделен перегородкой на два отделения, в которых размещены трансформатор и конденсатор, а в средней секции установлены разъединитель с предохранителями высокого напряжения и распределительное устройство низкого напряжения, причем средняя и верхняя секции снабжены вентиляционной вытяжкой, имеющей внутреннюю перегородку, разделяющую электрические цепи разного напряжения. Наружные дверцы нижней секции с внутренней стороны покрыты слоем изолирующего материала и навешены так, что открываются вниз, образуя изолированные рабочие площадки для обслуживающего персонала, а внутренние защитные дверцы выполнены двухстворчатыми, прозрачными и открывающимися в боковые стороны, служат для защиты от случайных прикосновений, а в открытом состоянии ограждают рабочие площадки, наружные дверцы средней секции навешены так, что открываются вверх, образуя навес над рабочими площадками нижней секции, а внутренние прозрачные дверцы обеспечивают осмотр оборудования и защиту от прикосновений, при этом внутренняя перегородка короба вентиляционной вытяжки снабжена заслонкой, направляющей поток теплого воздуха в распределительное устройство низкого напряжения для обогрева приборов в зимнее время, вентиляционная вытяжка верхней секции снабжена уплотненными дверцами, на внутренней стороне которых закреплены скобы, использующиеся в открытом состоянии для подъема на опору при монтаже и ремонте.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 показана комплектная трансформаторная подстанция общий вид; на фигуре 2 - вид по разрезу А-А; на фигуре 3 - вид по разрезу В-В.
Комплектная трансформаторная подстанция типа «Башня» состоит из металлической опоры 1 башенного типа, состоящей из нижней секции 2, средней секции 3 и верхней секции 4, установленных друг на друга во внутреннем объеме опоры 1, и закрепленных на фундаменте 5, имеющем маслосборный приямок 6. Нижняя секция 2 включает отделение 7, для размещения трансформатора, и отделение 8, для размещения конденсатора (или второго трансформатора). Отделения 7 и 8 разделены перегородкой 9 и снабжены вентиляционными решетками 10, а также оборудованы дверцами 11, открывающимися вниз и покрытыми с внутренних сторон электроизоляционным материалом 12, и внутренними дверцами 13.
Все металлические части секции 2 соединены с арматурой 14 фундамента 5 и с заземляющим устройством из наклонных заземлителей 15.
Средняя секция 3 состоит из отделения 16 для электрооборудования высокого напряжения и отделения 17 для низковольтного оборудования. Отделения 16 и 17 разделены коробом вентиляционной вытяжки 18 с решетками 19, внутренней перегородкой 20, и установленной на ней заслонкой 21, служащей для переключения в холодное время года потока теплого воздуха на обогрев приборов в отделении 17.
Наружные дверцы 22 отделения 16 и 17 открываются вверх, образуя навес над нижней и средней секциями, а внутренние дверцы 23 защищают от случайного прикосновения к электрооборудованию.
Верхняя секция 4 выполнена в виде решетчатой конструкции башенного типа, внутри которой установлена вентиляционная вытяжка 24 с перегородкой 25 и дверцами 26, имеющими скобы 27 для подъема на подстанцию. Вытяжка 24, установленная соосно с коробом 18, образует общий воздуховод, в одной части которого проложены провода высокого напряжения 28, а в другой части - провода низкого напряжения 29. На наружных частях секции 4 закреплены линейные изоляторы 30, проходные изоляторы 31, разрядники 32.
Комплектная трансформаторная подстанция монтируется и обслуживается следующим образом. Подстанцию 1 изготавливают, комплектуют в заводских условиях и поставляют на строительную площадку в виде отдельных секций 2, 3, 4 и монолитного или сборного железобетонного фундамента 5.
В точке размещения подстанции в котлован устанавливают фундамент 5, монтируют заземляющее устройство из наклонных заземлителей 15, которые способствуют снижению напряжения прикосновения и шага, заземлители соединяют с арматурой 14 фундамента 5. На фундамент устанавливают секцию 2 и соединяют ее с заземляющим устройством. В отделение 7 устанавливают трансформатор, а в секцию 8 конденсатор. В целях безопасной эксплуатации отделения 7 и 8 разделены перегородкой 9 и снабжены наружными и внутренними дверцами. Наружные дверцы 11 с внутренней стороны покрыты электроизоляционным материалом 12, и навешены так, чтобы открывались вниз и создавали изолированную рабочую площадку для обслуживающего персонала, а внутренняя дверца 13 выполнена сетчатой или прозрачной, из двух половинок, навешенных вертикально и служащих для защиты от случайных прикосновений при осмотре и для ограждения рабочей площадки при ремонтных работах. Отделения 7 и 8 в нижней части снабжены вентиляционными решетками 10, через которые наружный воздух поступает в секцию 2, охлаждает трансформатор (конденсатор) и через отверстия в верхней части секции 2 поступает в вентиляционный короб вытяжки 18.
На нижней секции 2 устанавливается и крепится секция 3 так, чтобы отделение 16 размещалась над отделением 7. Предохранители и выключатели напрямую соединяются с трансформатором. В отделении 17 установлено распределительное устройство низкого напряжения. Отделения 16 и 17 разделены вентиляционным коробом 18, имеющим проемы с решетками 19, предназначенные для вентиляции секций и ввода проводов 28 и 29. На внутренней перегородке 20 установлена заслонка 21, перекрывающая короб 18 и направляющая поток теплого воздуха из отделений 7 и 8 в отделения 17 для обогрева приборов учета при низких температурах.
Наружные дверцы 22 в отделениях секции 3 при обслуживании открываются вверх и образуют навес над рабочими площадками секции 2, во внутренние дверцы 23, из прозрачных материалов или сеток, позволяют осматривать состояние оборудования и защищают от случайного прикосновения.
Секция 4 устанавливается и крепится на секцию 3 таким образом, чтобы вентиляционная вытяжка 24 была продолжением вентиляционного короба 18 и составляла с ним общий воздуховод. Внутренняя перегородка 25 отделяет провода 28 высокого напряжения от проводов 29 низкого напряжения. Вытяжка 24 имеет продольный проем, закрываемый дверцами 26, на внутренней стороне которых закреплены поперечные скобы 27, которые используются при монтаже и обслуживании в качестве лестницы. На вершине секции 4 к изоляторам 30 через проходные изоляторы 31 подключаются провода 28, 29 и разрядники 32, а также провода отходящих воздушных линий.
Отличительной особенностью комплектной трансформаторной подстанции является следующее.
Строительство комплектных трансформаторных подстанций мощностью до 250 кВ·А, предназначенных для электроснабжения фермерских хозяйств и маломощных предприятий в агропромышленном комплексе, и других отраслях экономики, осуществляется по типовом проектам. Существующая технология предусматривает установку около подстанции, на расстоянии 3-7 метров, концевых анкерных опор на отходящих линиях, устройство перекидок проводов от опор до подстанции со снижением высоты подвески до 3,5-4,5 метров, открытую установку трансформатора и другого оборудования, ограждение подстанции. Выполнение перечисленных условий приводит к отчуждению значительных площадей земли и исключению их из хозяйственного оборота, увеличению трудовых и материальных затрат на строительство, увеличению количества контактных соединений и аварийности подстанций, усложняется эксплуатация.
В тоже время при строительстве воздушных линий в качестве анкерных используются стальные решетчатые опоры башенного типа. Объем внутреннего пространства таких опор не используется.
Комплектная трансформаторная подстанция объединяет в единую конструкцию комплектную трансформаторную подстанцию типа «Киоск» и стальную опору для воздушных линий типа «Башня», что позволяет устранить ряд их технических и технологических недостатков:
- существенно уменьшается площадь земли, отчуждаемая для строительства и последующей эксплуатации подстанции;
- устраняется необходимость в строительстве концевых анкерных опор на отходящих линиях высокого и низкого напряжений, эти функции выполняет подстанция типа «Башня»;
- увеличивается высота подвеса проводов, подключаемых к подстанции до 6-7 метров, что позволяет проезд и использование высокогабаритной сельскохозяйственной и строительной техники вблизи подстанции;
- повышается уровень электробезопасности и технической надежности линий и подстанций за счет увеличения высоты подвеса проводов, защиты корпуса подстанции каркасом опоры, устройства заземления из наклонных заземлителей, использования секционных дверей в качестве изолированных рабочих площадок и навесов;
- снижаются потери электрической энергии за счет уменьшения контактных соединений и длины соединительных проводов, использования теплоты, выделяемой трансформатором, для подогрева приборов учета, улучшения условий охлаждения трансформатора с помощью встроенной вентиляционной вытяжки, увеличивающей тягу охлаждающего воздушного потока;
- снижаются эксплуатационные затраты за счет использования дверцы вентиляционного короба в качестве лестницы для подъема на подстанцию и низкого расположения оборудования, снижающего трудовые затраты на обслуживание и ремонт;
- снижается общий объем трудовых и финансовых затрат на строительство подстанции за счет того, что все секции и фундамент изготавливаются, комплектуются оборудованием и налаживаются в заводских условиях, а на строительной площадке собираются в форме анкерной опоры и подключатся к линиям электропередачи;
- подстанция может использоваться в качестве тупиковой и проходной для электроснабжения объектов в сельском хозяйстве, в нефтяной, газовой промышленности и других отраслях производства.