- Как можно размещать подстанции, и почему именно так?
- Особенности установки на столбе и бетонных опорах
- Как устанавливают трансформаторные подстанции
- Основные требования к заземлению КТП
- Ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание
- Мифы и реальный вред трансформаторной подстанции
Зависимо от технических условий и нагрузки, подбирается корпусное исполнение тип ввода. Для каждого случая установка регламентирована Правилами Устройства Электроустановок (ПУЭ).
Влияние места размещения подстанции
Размещение может быть вплотную к зданию, в виде пристройки, отдельно или внутри помещения. На этапе проектирования учитываются разные факторы, включая сетевую нагрузку, эксплуатационные и строительные требования.
При планировании важно учитывать и наличие инфраструктуры. Нужно соблюдать минимальное расстояние до трансформаторной подстанции от автодороги или автостоянки, определенное и регламентированное теми же ПУЭ. Чем выше класс напряжения линии, тем больше расстояние.
| Класс напряжения, кВ | до 20кВ | 35-110кВ | 150кВ | 220кВ | 330кВ | 500кВ |
| Минимальное расстояние от сооружения с учетом охранной зоны (3м) | 10,5м | 10,5м | 11м | 11,5м | 12м | 12,5м |
Место размещения распределительных мощностей с напряжением 6-10/0,4 кВ выбирается максимально близко к потребителю. В цеху его планируют как можно ближе к потребителю, чтобы сократить потери электричества при передаче.
Если условия в производственном цеху не позволяют реализовать установку внутри, тогда размещение осуществляется снаружи, преимущественно в виде пристройки к стене со стороны кабельного ввода. На предприятиях химической или нефтегазовой промышленности, при планировании места размещения дополнительно учитывается класс опасности объекта.
Если поблизости расположен газопровод, котельная или АЗС должно соблюдаться противопожарное расстояние, регламентированное ПУЭ п.4.7.7. Для закрытых распределительных установок оно составляет не менее 12м, для открытых - 25м.
Перед началом строительства нужно провести подготовительные работы:
- Спланировать площадку - рассчитать размеры и расположение, включая пути прокладки силовых линий;
- Выкопать траншеи для прокладки силового кабеля и заземления;
- Подготовить железобетонные стойки и фундамент непосредственно на месте установки.
И часто возникает вопрос, нужно ли разрешение на строительство подстанции и нужно ли ее регистрировать? Чаще всего распределительные мощности принадлежат Укрэнерго или местным Облэнерго, но иногда находятся на балансе коммунальных или хозяйственных предприятий.
Подстанция оформляется как объект недвижимости, и при смене собственника требует переоформления прав владения. Согласно ст. 182 Гражданского кодекса Украины, собственником может выступать как юридическое лицо, так и государство в лице регионального отделения Фонда госимущества.
Сначала составляется задание на проектирование в согласовании с Облэнерго. Ответственная за ЛЭП компания должна предоставить технические условия на подключение к электросетям. Полный и актуальный список документов на строительство и сколько стоит их оформление лучше уточнить в местной энергоснабжающей компании.
Затем на объекте определяются точки подключения электричества, планируется трасса и делаются расчеты. По результатам составляется проект, и только после получения технического решения энергоснабжающей организации и разрешения на строительство от местной администрации выездная бригада может приступить к монтажу.
Особенности установки/замены КТП на столбах
На столбах ЛЭП и бетонных опорах размещаются только малые мощности до 250 кВА. Это наиболее распространенный вариант в сельской местности и в частном секторе. Его преимущество заключается в скорости и дешевизне монтажа.
Для таких случаев используются трансформаторы серии ТМ или ТМГ, с расширительным баком, заполненным жидким диэлектриком. Высоковольтная часть расположена на одной платформе с низковольтной и закрыта в шкафу. Они в разы дешевле аналогов с эпоксидной изоляцией (ТСЛ или ТСЗ), но и весят в разы больше, потому требуют более устойчивой и прочной опорной конструкции.
При столбовом исполнении КТП применяется фиксация на одной или двух опорах ЛЭП, но для мачтовых КТП специально монтируются деревянные или железобетонные стойки, бруски или траверсы. Монтажные работы сводятся к сборке на строительной площадке опор и подключения дополнительных частей непосредственно в шкафу.
Сначала роется котлован, затем автокраном туда устанавливаются железобетонные опоры. Они могут быть как единичные, так и спаренные в виде буквы «П». Их количество зависит от веса и габаритов конструкции.
Высота стоек рассчитывается так, чтобы высоковольтный блок был не ближе 4м до земли, что регламентировано нормами ПУЭ и техникой безопасности. Столбы вкапывают на глубину 2м, так чтобы торцы были на одном уровне. Площадка планируется с наклоном для отведения дождевой воды и вытекшего масла (на случай аварии).
ПУЭ п. 4.2.67 (здесь и дальше будут использоваться пункты из Правил Устройства Электроустановок): Объем маслоприемника (без маслоотвода) должен быть достаточным для вмещения 100% масла в баке, а также 80% воды и средств пожаротушения с расчетом орошения площадей маслоприемника и боковой поверхности конструкции с интенсивностью 0,2л/см2 на протяжении 30 минут.
Согласно п.4.2.142, маслоприемник обязательный, если масса жидкого диэлектрика превышает 60 кг. От него до ближайшего сооружения должно быть не меньше 10м.
Сначала монтируется площадка на опорных стойках, затем автомобильным краном поднимается сам силовой трансформатор. Это самая тяжелая часть конструкции. При заполненном расширительном баке вес может быть от 350кг до 1200кг, потому без крана не обойтись.
Опорная рама крепится болтовыми соединениями к стальной удерживающей планке, затем устанавливается вспомогательное и защитное оборудование: низковольтная часть, предохранители... По окончанию всех монтажных работ делается контрольная проверка и запуск.
Для защиты от несанкционированного доступа посторонних лиц, низковольтное оборудование должно быть закрыто на замок в шкафу. Дополнительно нужно ограничить доступ к охранной зоне вокруг подстанции - установить ограждение и знаки электробезопасности. Согласно требованиям п. 4.2.41, высота забора должна быть не менее 1,6 м., а калитка должна быть на замке, чтобы доступ был только у обслуживающего персонала.
А вот городские ТП могут не иметь отдельного ограждения.
Если нужно больше мощностей
Свыше 250 кВа могут обеспечить только киосковые подстанции - их номинальная мощность может быть от 40 кВА до 2500 кВа, что часто используется и для электрификации многоквартирных домов, и даже промышленных предприятий.
Раньше они монтировались в кирпичном или бетонном здании, но сейчас чаще используется модульный металлический корпус. Собирается прямо на заводе и доставляется непосредственно на объект, потому быстро монтируется. Но из-за большого веса требует подготовки прочного фундамента.
Согласно п. 4.2.108, при весе до 2т и отсутствии катков разрешена установка непосредственно на фундаменте. На нем должны быть предусмотрены места для домкратов.
Подготовка опорной части
Бетонный фундамент должен быть строго горизонтальным, чтобы на нем не могла скапливаться дождевая вода. Перед заливкой оборудуются каналы для прокладки кабельных линий. Чтобы не было проседания под весом, под фундамент делается бетонная или щебеночно-песчаная подстилка высотой не менее 0,2м.
Согласно Строительных норм и правил (СНИП), расположение КТП нужно планировать так, чтобы соблюдалось расстояние не менее 0,8м от задней стороны или не меньше 1,3м от лицевой стороны здания. Конструкция должна иметь, как минимум 4 опорные точки по краям, притом что расстояние между ними должно быть не более 2м. Также нужно спланировать площадку для подъезда автомобильной техники, шириной не менее 3,5м.
Поднимается только автомобильным краном, и в подвешенном состоянии направляется рабочими. Отверстия для кабелей в полу должны совпадать с каналами в фундаменте, а рама должна плотно прилегать к бетонным блокам по всему периметру, потому что через зазоры может попадать вода и мусор.
Платформа должна выступать за габариты корпуса примерно на 25мм. Чтобы не допустить разрушения на торце, в местах стыковки делается оребрение металлическими уголками 50×50 мм или другого размера. К ним рама приваривается сваркой или крепится анкерными болтами. После фиксации корпуса собирается «начинка», подключаются низковольтные и высоковольтные линии.
В какой очередности делается комплектация
Трансформаторы до 1600 кВА доставляются с завода уже собранными и заправленными жидким диэлектриком, их может быть установлено один или несколько, зависимо от технических условий проекта. Но учитывая, что каждый весит минимум полтонны, для отгрузки понадобится автокран.
Предварительно нужно осмотреть внешние и опорные фарфоровые изоляторы на наличие трещин. Повреждения могли появиться от ударов при транспортировке. При наличии трещины изолятор подлежит замене.
Через РУНН пропускаются низковольтные кабели отходящих линий и выполняется ошиновка гибкими проводами. Жесткие шины перед установкой проверяются на наличие деформаций и при необходимости выравниваются.
«Высокая часть» воздушного ввода устанавливается вместе с разъединителем РЛНД. На крыше отсека снимаются заглушки, и устанавливаются изоляторы, затем высоковольтные вводы соединяются шинами, согласно цветовой маркировке.
Далее подключаются вторичные коммуникации РУНН и РУВН. По окончанию дополнительно проверяется работа механических блокировок, плотность затяжки болтовых соединений.
Еще на этапе фиксации корпуса на стальной раме под катки привариваются металлические уголки. Они нужны не только для повышения устойчивости конструкции, но и для контакта с защитным заземлением. Нулевая шина и корпус заземляются отдельно.
Основные требования к заземлению подстанции
Нормы заземления разрабатываются проектом в соответствии с ПУЭ. Собирается классический контур: по углам в землю забиваются штыри, соединяются стальной полосой и обязательно подключаются к металлическому корпусу хотя бы в одной точке. Для большей прочности, соединения фиксируют сваркой.
Расчет материалов для выхода на нужное сопротивление контура делается только после измерения удельного сопротивления земли. Пропускная способность зависит от уровня влажности и химического состава почвы. Согласно п.1.7.115, как естественные заземлители можно использовать:
- металлическую и железобетонную арматуру сооружений и зданий;
- заземлители опор воздушных линий;
- магистральные неэлектрифицированные железные дороги и подъездные пути, при наличии перемычек между рельсами;
- другие проводниковые сооружения, подходящие для целей заземления и не подлежащие даже временному демонтажу (обсадные трубы бурильных скважин, металлические шпунты гидротехнических сооружений и т.д.).
Пункт 1.7.116 запрещает подключать заземляющий контур к газопроводу, водопроводу, трубам отопления и канализационным коммуникациям.
Искусственные заземлители изготавливаются из меди, черной или нержавеющей стали, не подлежат окраске. Все габариты регламентированы и прописаны в таблице 1.7.5 ПУЭ.
| Материал | Тип заземлителя | Минимальные размеры | ||
| Диаметр, мм | Сечение, мм2 | Толщина стенки, мм | ||
| Черная сталь | Вертикальное | 16 | - | - |
| Горизонтальное | 10 | 100 | 4 | |
| Оцинкованная сталь, нержавейка | Вертикальное | 16 | - | - |
| Горизонтальное | 10 | 90 | 3 | |
| Омедненная сталь | Вертикальное | 14 | - | - |
| Горизонтальное | 10 | - | - | |
| Медь | Круглый | 12 | - | - |
| Прямоугольная полоса (штаба) | - | 50 | 2 | |
| Труба | 20 | - | 2 | |
| Канат многопроволочный | 1,8 для каждой проволоки | 35 | - | |
Каждый электрод должен подключаться к общему контуру через отдельное ответвление. Он должен быть выполнен в виде многоугольника, но никак не ломаной полосы. Штыри или уголки нельзя соединять последовательно, потому что при нарушении контакта на одном участке, может «отвалиться» существенная часть цепи.
Все соединения выполняются сваркой или болтами, притом длина сварного шва должна вдвое превышать ширину прямоугольного соединения, а при фиксации круглого штыря в 6 раз превышать его диаметр, подобранный согласно классу напряжения.
Любые металлические элементы на опорах обязательно должны быть заземлены. Вместо горизонтальной сборной конструкции может использоваться длинный стальной штырь. Чтобы получить низкое сопротивление, его длина должна быть 5-10м, а толщина не менее 12 мм. Верхушка размещается на глубине около 0,5м, или 1м если это пахотные земли.
Молниезащита трансформаторной подстанции (как и заземление), регламентируется Правилами Устройства Электроустановок. В пункте 4.2.161 сказано о том, что должна быть предусмотрена защита от прямых ударов молнии и грозовых волн. Она проектируется с учетом количества грозовых часов в год и выполняется за счет тросовых или стержневых молниеотводов. Защита от молнии обязательна, если рядом нет высотных сооружений.
Со временем металл в сырой земле «съедается» коррозией, от чего может увеличиться сопротивление. Грозозащита вместе с заземлителем требует осмотра и обслуживания после сдачи в эксплуатацию, согласно ПУЭ и рекомендациям завода-изготовителя.
Ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание
Порядок запуска определен постановлением КМУ от 8 октября 2008 года №923 и Правилами Устройства Электроустановок потребителей, утвержденных Министерством энергетики и угольной промышленности Украины. Разрешение на ввод в эксплуатацию выдает местное Облэнерго или другая компания, ответственная за электросети.
Стандартные рабочие климатические условия это высота до 1000м над уровнем моря и температура от -40°C до 40 °C при наружном размещении или от 10°C до 40°C внутри здания. При размещении выше 1000м требуется система искусственного подогрева воздуха.
Постоянный обслуживающий персонал держать нет смысла, так как осмотр и ремонтные работы требуются нечасто. Когда трансформаторная подстанция в собственности предприятия или дома, составляется типовой договор на обслуживание профильной организацией.
Согласно Постановлению КМУ от 26 октября 2011 года №1107, электрооборудование и сети с рабочим напряжением выше 1000В относятся к устройствам повышенной опасности и обслуживание должно проводится экспертной организацией.
Со временем требуются периодические осмотры и технический уход для устранения мелких неисправностей и планово-предупредительных ремонтных работ (без отключения от энергосистемы).
Рекомендованные порядок и частота обслуживания указаны в техническом паспорте и дополнительно прописываются в договоре. Стандартное техобслуживание выглядит так.
| Что включает в себя ТО | Рекомендуемая частот |
| Осмотр изоляторов, соединений шин, токоведущих частей, проверка показаний измерительных приборов, контроль уровня масла и наличие течи, а также осмотр состояния покраски | 1 раз в 6 месяцев |
| Осмотр электрооборудования, PE-шин и надземной части молниезащиты | 1 раз в год |
| Проверка цепи заземления с выборочным вскрытием отдельных ее элементов, измерение сопротивления контура | 1 раз в 3 года |
При наружном размещении рабочие элементы подвергаются воздействию влаги и температуры, поэтому их нужно время от времени подкрашивать и покрывать антикоррозионными средствами.
При капитальном ремонте предусмотрена замена токоведущих элементов, поврежденных изоляторов, стоек, креплений и т.д. Необходимость такого ремонта определяется по итогу планового осмотра или в случае повреждения при аварии. Плановый ремонт необходимо проводить хотя бы раз в 3 года, а внеочередной после 4 срабатываний масляного выключателя на короткое замыкание.
Срок полезного использования 15-20 лет, но фактический период эксплуатации зависит от стабильности нагрузки и климатических условий. Он может существенно сократиться при некачественном и несвоевременном обслуживании или наоборот увеличиться при щадящем режиме нагрузок и использовании качественных комплектующих.
Существует мнение, что трансформаторные подстанции могут нести опасность для окружающей среды и здоровья, живущих рядом людей. Появилось и немало мифов на этот счет, потому, давайте разбираться, какую опасность они могут принести.
Что есть мифы и какой реальный вред трансформаторной подстанции
Чтобы понять насколько реальный вред, необходимо поочередно разобрать наиболее распространенные мнения. Один из них касается пожаробезопасности, а именно возгорания и загрязнения из-за утечки масла с расширительного бака.
По физическим свойствам и химическому составу, это полупрозрачная диэлектрическая жидкость, полученная путем перегонки нефти. Она нужна для изоляции, а также отвода тепла из обмоток и магнитопровода.
Масло полностью биоразлагаемо и даже не вредит озоновому слою атмосферы, потому о химическом загрязнении территории речь не идет.
Истинное предубеждение только в том, что это горючая жидкость. Для возгорания необходима температура выше 135°С, а при 350-400°С она самовоспламеняется даже в закрытом баке (но не герметичном) и поддерживает горение больше 5 секунд. При утечке чисто теоретически масло может стать источником пожара, но такие случаи бывают крайне редко, и почти никогда не приводят к возгоранию ближайших объектов.
Протекший диэлектрик всегда скапливается в маслоприемной яме и даже при возгорании пожар не сможет распространиться дальше зоны ограждения.
Для возгорания нужна искра или электрическая дуга, но вероятность замыкания при утечке низкая. Данная жидкость по своей природе диэлектрик и даже если и попадет на токоведущие части к короткому замыканию это не приведет. Вероятнее всего, она просто будет скапливаться в маслоприемной канаве без каких-либо серьезных последствий.
На опасных производственных объектах (АЗС или нефтебазах) специально используются ТСЛ или ТСЗ. Вместо масла у них негорючая эпоксидная изоляция, потому риск возгорания и пожара в ходе эксплуатации очень низкий.
Еще один миф говорит о вредности для человека электромагнитного излучения. В процессе преобразования тока высокой мощности действительно возникает электромагнитное поле, но радиус его воздействия слишком малый, чтобы кому-либо навредить.
Безопасное расстояние соответствует охранной зоне - 3м, потому получить вред для здоровья вряд ли получится.
В жилой квартире это маловероятно, так как стена дома создаёт барьер от (и без того мизерного) электромагнитного излучения.
При проектировании всегда учитывается минимальное расстояние до зданий - от 3м до 24м, в зависимости от типа огнестойкости, но на практике чаще всего берется с запасом. От кирпичной стены жилого дома до подстанции обычно больше 10м, и влияние на здоровье крайне маловероятно, так как излучение подавляется на таком расстоянии.
Теоретически вред возможен, если она прямо напротив окна вашей квартиры, но это уже грубое нарушение СНИП. В такой ситуации необходимо жаловаться в суд, после чего специалисты выедут на место для экспертизы.
Если выяснится, что расстояние действительно меньше нормированного, балансодержатель будет вынужден перенести объект за свой счет.
Также многие «активные граждане» жалуются, что когда возле их дома работает трансформатор, то возникает фоновой шум, якобы нарушающий комфорт и наносящий вред здоровью. В государственных санитарных нормах и правилах прописаны максимально допустимые его значения.
Учитывайте тот факт, что в таблице указана нормативная громкость в непосредственной близости от источника. С учетом звукоизоляционных свойств защитного корпуса на расстоянии 10м шумовой фон будет не больше 10дБ, что эквивалентно шелесту листьев, а с закрытым окном его не слышно вообще.
И стоит учесть, что у мачтовых и столбовых КТП шумоизоляция хуже (чем у киосковых), но и средняя мощность меньше. Даже при максимальных для таких исполнений 250кВА фоновой шум будет не больше 65 дБ, что эквивалентно громкому разговору.
А если в сельской местности или частном секторе расстояние от домов соблюдается больше чем 10м, то звук будет слышен разве что при распахнутых окнах (и то нужно будет специально прислушиваться).
Перед вводом в эксплуатацию делается комплексная проверка, и все нормы при этом должны быть соблюдены. Потому вероятность причинения вреда здоровью живущих поблизости людей или окружающей среде крайне низкая, тем более что нормы безопасности время от времени только повышаются.