Понимание подстанций: ключевой компонент энергосистем

Подстанция является неотъемлемой частью энергосистемы, предназначенной для управления и защиты передачи и распределения электроэнергии. Она состоит из различного оборудования, которое помогает переключать, преобразовывать и регулировать поток мощности. Распределительное устройство подстанции играет важную роль в передаче, создании и отключении обычных токов нагрузки.

Производители компактных подстанций обеспечивают эффективное преобразование напряжения, либо повышая, либо понижая мощность со среднего напряжения (СН) до низкого напряжения (НН) или наоборот, способствуя плавному распределению электроэнергии.

 

Типы подстанций

Подстанции классифицируются по нескольким факторам, включая конструкцию, функциональность, требования к обслуживанию, роль сети, уровни напряжения и тип изоляции.

1. Классификация по конструкции и дизайну
Внутренняя подстанция: устанавливается внутри здания, обычно обрабатывает напряжение около 11 кВ–33 кВ. Компактная конструкция упрощает обнаружение неисправностей и требует минимального пространства.
Наружная подстанция: оборудование устанавливается на открытых площадках, работает с более высокими диапазонами напряжения (66 кВ–75 кВ). Для нее требуется больше места, и неисправности может быть сложнее обнаружить.
Столбовая подстанция: один из самых экономичных типов, устанавливается на столбе и обычно используется при электрификации сельской местности.
Фундаментная подстанция: оборудование собирается и закрепляется ограждением для защиты.
Подземная подстанция: разработана для городских районов с ограниченным пространством, напрямую поставляет электроэнергию в городские центры.

2. Классификация по функциональности
Подстанции играют разные роли в передаче и распределении электроэнергии:

Повышающая (первичная) подстанция: повышает напряжение с 11 кВ до 200 кВ для эффективной передачи на большие расстояния.
Первичная сетевая подстанция: получает высоковольтную мощность и понижает ее для дальнейшего распределения.
Вторичная подстанция: работает после первичной сетевой подстанции, понижая напряжение с 66 кВ до 11 кВ.
Понижающая (распределительная) подстанция: располагается ближе к потребителям, понижая напряжение примерно до 69 кВ.
Подстанция массового снабжения: поставляет высоковольтную мощность для крупных промышленных нужд.
Мобильная подстанция: передвижной блок с трансформаторами и распределительным устройством, используемый в аварийных ситуациях или временных установках.

3. Классификация по требованиям к обслуживанию
Трансформаторная подстанция: выполняет как преобразование напряжения, так и распределение электроэнергии. Она включает повышающую, первичную сетевую, вторичную и понижающую подстанции.
Подстанция преобразователя частоты: преобразует переменный ток с одной частоты на другую, в основном для промышленного применения.
Коммутационная подстанция: работает на одном уровне напряжения, выполняя операции переключения без изменения напряжения.
Преобразовательная подстанция: преобразует переменный ток в постоянный ток, обычно используется для передачи по подводному кабелю.
Подстанция коррекции коэффициента мощности: улучшает коэффициент мощности в сетях передачи для повышения эффективности.

4. Классификация на основе сети электропитания
Сетевая подстанция: повышает или понижает напряжение по мере необходимости, обеспечивая распределение электроэнергии на большие расстояния.
Городская подстанция: расположена в городских районах, обычно работает при 33/11 кВ.
Местная подстанция: снижает напряжение с 11 кВ до 415 В, подходит для жилого и коммерческого использования.
Городская подстанция: похожа на городские подстанции, разработана для плотных городских районов.

5. Классификация на основе уровней напряжения
Высоковольтная подстанция: работает в диапазоне от 11 кВ до 66 кВ, играя важную роль в сетях передачи.
Подстанция сверхвысокого напряжения (СВН): обрабатывает напряжения от 132 кВ до 400 кВ, используется в основных электросетях.
Подстанция сверхвысокого напряжения (СВН): обрабатывает напряжения, превышающие 400 кВ, обеспечивая эффективную передачу электроэнергии на большие расстояния.

6. Классификация по типу изоляции

Подстанция с газовой изоляцией (GIS)
Подстанция с газовой изоляцией (GIS) заключена в герметичную среду с использованием газа SF₆ для изоляции. Она известна своими компактными размерами, высокой надежностью и минимальными потребностями в обслуживании.

Типы GIS:

Изолированная фазовая GIS: каждая фаза собирается отдельно, что предотвращает межфазные замыкания.
Интегрированная 3-фазная GIS: все три фазы заключены вместе для более компактной конструкции.
Гибридная GIS: объединяет изолированные и трехфазные функции GIS для оптимальной производительности.
Компактная GIS: все основные компоненты заключены в один металлический корпус.
Высокоинтегрированная GIS: высокосовременная конструкция, в которой все оборудование подстанции интегрировано в один блок.
Подстанция с воздушной изоляцией (AIS)
Подстанция с воздушной изоляцией (AIS) использует воздух в качестве основной изолирующей среды. Это наиболее распространенный и экономичный тип, особенно для низковольтных приложений. AIS предпочтительнее, когда доступно достаточно места, так как для него требуется больше места, чем для GIS.

Заключение

Подстанции являются основополагающей частью энергетической инфраструктуры, обеспечивая эффективную передачу и распределение электроэнергии. Имея различные доступные типы — от внутренних и наружных установок до высоковольтных и газоизолированных конструкций — каждая подстанция играет определенную роль в оптимизации потока мощности, повышении надежности и удовлетворении потребностей современных электрических сетей.