Виды трансформаторных подстанций: классификация, конструкции и особенности

Трансформаторная подстанция — это электроустановка, в которой осуществляется приём, преобразование и распределение электрической энергии с помощью трансформаторов и распределительных устройств.

В зависимости от различных факторов, таких как конструктивное исполнение, способ подключения, уровень напряжения, место установки, функциональное назначение и схема сети, подстанции подразделяют на несколько типов.

Ниже — упрощённая, но полноценная классификация с описанием и примерами.

Классификация по конструктивному исполнению и месту размещения

1. Подстанции открытого исполнения

   Оборудование расположено на открытом воздухе или в защитных металлических рамках. Преимущество — простота монтажа, естественное охлаждение.

   Недостаток — необходимость защиты от атмосферных воздействий.

2. Подстанции закрытого исполнения

   Устанавливаются внутри зданий или в специальных блоках. Используются на объектах, где нужно защитить оборудование от внешних условий или обеспечить эстетичный внешний вид.

3. Комплектные трансформаторные подстанции (КТП)

   Все основные узлы (трансформатор, распределительное устройство, автоматы защиты) смонтированы в одном блоке или модуле. Поставляются готовыми к установке, что уменьшает сроки монтажа.

4. Модульные или блочные подстанции

   Подстанция собирается из функциональных модулей на заводе: трансформаторный модуль, модуль распределительного устройства и др. Модули собираются на площадке. Такой подход упрощает масштабирование и ускоряет монтаж.

5. Мачтовые подстанции (опорные, столбовые)

   Монтаж происходит на опорах (столбах). Применяются для маломощных объектов, где нет возможности установить полноценную станцию на землю или внутри здания.

6. Подземные или заглубленные подстанции

   Используются в городских условиях, где площадь ограничена. Оборудование размещается в подвале или подземных помещениях с соответствующей вентиляцией.

Классификация по способу подключения и топологии сети

1. Тупиковые (радиальные) подстанции

   Подключаются к питающей линии последовательно, питаются по одному или двум вводам. Если линия обрывается или выходит из строя, питание в конце линии может быть прервано.

2. Проходные (транзитные) подстанции

   Линия проходит через подстанцию — часть энергии идёт дальше, часть — на нагрузки. Используется для перетоков мощности в сетях между узлами.

3. Узловые подстанции

   Имеют три и более вводов. Подключаются к разным направлениям сети. Часто используются как центры питания или в местах пересечения нескольких линий.

4. Ответвительные подстанции

   От основного магистрального кабеля или линии отходят ответвления к нагрузкам через такую подстанцию.

Классификация по уровню напряжения и назначению

1. Понижающие трансформаторные подстанции (ТП)

   Переводят напряжение сетей высокого или среднего напряжения на уровень низкого (например, 10/0,4 кВ). Используются для конечного распределения электроэнергии потребителям.

2. Повышающие трансформаторные подстанции

   Преобразуют напряжение с низкого на более высокий (например, при подаче от генераторов в магистральные сети).

3. Тяговые подстанции

   Применяются в системах электротранспорта (трамваи, троллейбусы, железная дорога). Они преобразуют трёхфазный переменный ток в постоянный или полупостоянный, подаваемый в контактную сеть.

   Например, напряжение питающей сети может быть 6 или 10 кВ, а на контактной сети — 600 В для городского транспорта или 825 В в метрополитене.

4. Тяговопонизительные подстанции

   Комбинируют функции и понижают напряжение для городских нагрузок и одновременно обеспечивают питание тяговой сети.

Примеры и цифры, отражающие практику

• В промышленных и жилых зонах часто используют КТП мощностью от 100 до 6300 кВА, с напряжением 6, 10, 27,5, 35/0,4 кВ.
• Модули КТП могут поставляться уже смонтированными, что позволяет сократить монтажные работы на 20–30
• В схемах питания проходные или узловые подстанции часто проектируются с резервированием: два ввода с разных сторон сети, что повышает надёжность.
• В мегаполисах из-за ограничений по площади часто применяют подземные или встроенные подстанции с интенсивной вентиляцией и компактным размещением оборудования.
• В системах электротранспорта, расстояние между тяговыми подстанциями может составлять 10–15 км при переменном токе и до 50 км — в некоторых случаях постоянного тока.