- Як можна розміщувати підстанції, і чому саме так?
- Особливості установки на стовпі та бетонних опорах
- Як встановлюють трансформаторні підстанції
- Основні вимоги до заземлення КТП
- Введення в експлуатацію та технічне обслуговування
- Міфи та реальна шкода трансформаторної підстанції
Залежно від технічних умов і навантаження, підбирається корпусне виконання та тип введення. Для кожного випадку встановлення регламентоване Правилами улаштування електроустановок (ПУЕ).
Вплив місця розміщення підстанції
Розташування може бути впритул до будівлі, у вигляді прибудови, окремо або всередині приміщення. На етапі проектування враховуються різні чинники, включно з мережевим навантаженням, експлуатаційними та будівельними вимогами.
Під час планування важливо враховувати й наявність інфраструктури. Потрібно дотримуватися мінімальної відстані трансформаторної підстанції від автодороги або автостоянки, визначеної та регламентованої тими ж ПУЕ. Чим вищий клас напруги лінії, тим більша відстань.
| Клас напруги, кВ | до 20кВ | 35-110кВ | 150кВ | 220кВ | 330кВ | 500кВ |
| Мінімальна відстань від споруди з урахуванням охоронної зони (3м) | 10,5м | 10,5м | 11м | 11,5м | 12м | 12,5м |
Місце розміщення розподільчих потужностей із напругою 6–10/0,4кВ вибирається якнайближче до споживача. Такий принцип дозволяє скоротити втрати електрики під час транспортування.
Якщо умови у виробничому цеху не дозволяють встановлення всередині, тоді воно здійснюється зовні, переважно у вигляді прибудови до стіни з боку кабельного вводу. На підприємствах хімічної або нафтогазової промисловості, під час планування місця розташування додатково враховується клас небезпеки об’єкта.
Якщо поблизу розташований газопровід, котельня або АЗС, має дотримуватися протипожежна відстань, регламентована ПУЕ п.4.7.7. Для закритих розподільних установок вона становить не менше 12м, для відкритих – 25м.
Перед початком будівництва потрібно провести підготовчі роботи:
- Спланувати майданчик – розрахувати розміри та розташування, включно зі шляхами прокладки силових ліній;
- Викопати траншеї для прокладки силового кабелю й заземлення;
- Підготувати залізобетонні стійки й фундамент безпосередньо на місці установки.
І часто виникає питання, чи потрібний дозвіл на будівництво підстанції та чи потрібно її реєструвати? Розподільні потужності здебільшого належать Укренерго або місцевим Обленерго, але іноді перебувають на балансі комунальних або господарських підприємств.
Підстанція оформляється як об’єкт нерухомості, тому у випадку зміни власника вимагає переоформлення прав володіння. Згідно зі ст. 182 Цивільного кодексу України, власником може виступати, як юридична особа, так і держава в особі регіонального відділення Фонду держмайна.
Спочатку складається завдання на проектування, що погоджується з Обленерго. Відповідальна за ЛЕП компанія повинна надати технічні умови на підключення до електромереж. Повний і актуальний список документів на будівництво та вартість оформлення краще уточнити в місцевій енергопостачальній компанії.
Потім на об’єкті визначаються точки підключення електрики, планується траса та робляться розрахунки. За результатами складається проект, і тільки після отримання технічного рішення енергопостачальної організації та дозволу на будівництво від місцевої адміністрації виїзна бригада може розпочинати монтаж.
Особливості встановлення/заміни КТП на стовпах
На стовпах ЛЕП і бетонних опорах розміщуються тільки малі потужності до 250 кВА. Це найпоширеніший варіант у сільській місцевості та в приватному секторі. Його перевага полягає у швидкості та дешевизні монтажу.
Для таких випадків використовуються трансформатори серії ТМ або ТМГ, з розширювальним баком, наповненим рідким діелектриком. Високовольтна частина розташована на одній платформі з низьковольтною та зачинена в шафі. Вони в рази дешевші за аналоги з епоксидною ізоляцією (ТСЛ або ТСЗ), але і важать у рази більше, тому вимагають більш стійкої та міцної опорної конструкції.
КТП у стовповому виконанні зазвичай фіксується на одній чи двох опорах ЛЕП, але для щоглових КТП спеціально монтуються дерев’яні або залізобетонні стійки, бруски чи траверси. Монтажні роботи зводяться до складання на будівельному майданчику опор і підключення додаткових частин безпосередньо в шафі.
Спочатку викопується котлован, потім автокраном туди встановлюються залізобетонні опори. Вони можуть бути, як поодинокі, так і спарені у вигляді літери «П». Їхня кількість залежить від ваги та габаритів конструкції.
Висота стійок розраховується так, щоби високовольтний блок був не ближче 4м до землі, що регламентовано нормами ПУЕ та технікою безпеки. Стовпи закопують на глибину 2 м, так щоби торці були на одному рівні. Майданчик планується з нахилом для відведення дощової води та трансформаторного мастила (на випадок аварії).
ПУЕ п. 4.2.67 (тут і далі будуть використовуватися пункти з Правил улаштування електроустановок): Об’єм маслоприймача (без масловідводу) повинен бути достатнім для вміщення 100 % мастила в баку, а також 80 % води та засобів пожежогасіння з урахуванням зрошення площі маслоприймача та бічної поверхні конструкції з інтенсивністю 0,2л/см² протягом 30 хвилин.
Згідно з п.4.2.142, маслоприймач обов’язковий, якщо маса рідкого діелектрика перевищує 60кг. Від нього до найближчої споруди має бути не менше 10м.
Спочатку монтується майданчик на опорних стійках, потім автомобільним краном піднімається сам силовий трансформатор. Це найважча частина конструкції. Вага заповненого розширювального баку може сягати від 350кг до 1200кг, тому без крана не обійтися
Опорна рама кріпиться болтовими з’єднаннями до сталевої утримуючої планки, потім встановлюється допоміжне та захисне обладнання: низьковольтна частина, запобіжники… Після завершення всіх монтажних робіт здійснюється контрольна перевірка та запуск.
Для захисту від несанкціонованого доступу сторонніх осіб, низьковольтне обладнання має бути зачинене на замок у шафі. Додатково потрібно обмежити доступ до охоронної зони навколо підстанції – встановити огорожу та знаки електробезпеки. Згідно з вимогами п. 4.2.41, висота огорожі повинна бути не менше 1,6м, а хвіртка повинна бути на замку, щоби доступ був тільки в обслуговуючого персоналу.
А ось міські ТП можуть бути без окремої огорожі.
Якщо потрібно більше потужностей
Понад 250кВа можуть забезпечити тільки кіоскові підстанції - їхня номінальна потужність може бути від 40кВА до 2500кВа, що часто використовується для електрифікації багатоквартирних будинків і промислових підприємств.
Раніше вони монтувалися в цегляному або бетонному приміщенні, але зараз переважно використовується модульний металевий корпус. Складається прямо на заводі та доставляється безпосередньо на об’єкт, тому швидко монтується. Але через велику вагу вимагає підготовки міцного фундаменту.
Згідно з п.4.2.108, якщо вага до 2т і відсутні катки, дозволена установка безпосередньо на фундаменті. На ньому повинні бути передбачені місця для домкратів.
Підготовка опорної частини
Бетонний фундамент має бути горизонтальним, щоби на ньому не могла накопичуватися дощова вода. Перед заливкою обладнуються канали для прокладання кабельних ліній. Щоби не було просідання під вагою, під фундамент робиться бетонна або щебенево-піщана підстилка висотою понад 0,2м.
Згідно з Будівельними нормами і правилами (БНП), розташування КТП потрібно планувати так, щоби зберігалася відстань до будівлі понад 0,8м від задньої сторони або понад 1,3м від лицьової сторони. Конструкція повинна мати, як мінімум 4 опорні точки на краях, при тому, що відстань між ними має бути менше 2м. Також потрібно спланувати майданчик для під’їзду автомобільної техніки, шириною щонайменше 3,5м.
Піднімається тільки автомобільним краном, і в підвішеному стані направляється робітниками. Отвори для кабелів у підлозі повинні збігатися з каналами у фундаменті, а рама має щільно прилягати до бетонних блоків по всьому периметру, тому що через проміжки може потрапляти вода та сміття.
Платформа має виступати за габарити корпусу приблизно на 25мм. Щоби не допустити руйнування на краях, у місцях стикування робляться ребра з металевих куточків 50×50мм або іншого розміру. До них рама приварюється або кріпиться анкерними болтами. Після фіксації корпусу складається «начинка», підключаються низьковольтні та високовольтні лінії.
У якій черговості робиться комплектація
Трансформатори до 1600 кВА доставляються з заводу вже складеними та заправленими рідким діелектриком. Може встановлюватись один або кілька трансформаторів, залежно від технічних умов проекту. Але з огляду на те, що кожен важить мінімум пів тони, для відвантаження знадобиться автокран.
Попередньо потрібно оглянути зовнішні й опорні порцелянові ізолятори на наявність тріщин. Пошкодження могли з’явитися від ударів під час транспортуванні. За наявності тріщини ізолятор потрібно замінити.
Через РПНН пропускаються низьковольтні кабелі та робиться шинування гнучкими проводами. Жорсткі шини перед установкою перевіряються на наявність деформацій і за необхідності вирівнюються.
«Висока частина» повітряного введення встановлюється разом із роз’єднувачем РЛНД. На даху відсіку знімаються заглушки, та встановлюються ізолятори, потім високовольтні вводи з’єднуються шинами, відповідно до кольорового маркування.
Далі підключаються вторинні комунікації РПНН і РПВН. Під кінець додатково перевіряється робота механічних блокувань, щільність затягування болтових з’єднань.
Ще на етапі фіксації корпусу на сталевій рамі під катки приварюються металеві куточки. Вони потрібні не тільки для підвищення стійкості конструкції, але і для контакту з захисним заземленням. Нульова шина та корпус заземлюються окремо.
Основні вимоги до заземлення підстанції
Норми заземлення розробляються проектом відповідно до ПУЕ. Складається класичний контур: на кутах у землю забиваються штирі, з’єднуються сталевою смугою та обов’язково підключаються до металевого корпусу, хоча б в одній точці. Для більшої міцності, з’єднання фіксують зварюванням.
Розрахунок матеріалів для досягнення потрібного електричного опору контуру здійснюється тільки після вимірювання питомого опору землі. Пропускна здатність залежить від рівня вологості та хімічного складу грунту. Згідно з п.1.7.115, як природні заземлювачі можна використовувати:
- Металеву та залізобетонну арматуру споруд і будівель;
- Заземлювачі опор повітряних ліній;
- Магістральні неелектрифіковані залізничні шляхи та під’їзні шляхи, за наявності перемичок між рейками;
- Інші провідникові споруди, які підходять для цілей заземлення та не підлягають демонтажу, навіть тимчасово (обсадні труби бурильних свердловин, металеві шпунти гідротехнічних споруд тощо).
Пункт 1.7.116 забороняє підключати заземлюючий контур до газопроводу, водопроводу, труб опалення та каналізаційних комунікацій.
Штучні заземлювачі виготовляються з міді, чорної або нержавіючої сталі, не підлягають фарбуванню. Усі габарити регламентовані та прописані в таблиці 1.7.5 ПУЕ.
| Матеріал | Тип заземлювача | Мінімальні розміри | ||
| Діаметр, мм | Перетин, мм2 | Товщина стінки, мм | ||
| Чорна сталь | Вертикальний | 16 | - | - |
| Горизонтальний | 10 | 100 | 4 | |
| Оцинкована або нержавіюча сталь | Вертикальний | 16 | - | - |
| Горизонтальний | 10 | 90 | 3 | |
| Обміднена сталь | Вертикальний | 14 | - | - |
| Горизонтальний | 10 | - | - | |
| Мідь | Круглий | 12 | - | - |
| ППрямокутна смуга (штаба) | - | 50 | 2 | |
| Труба | 20 | - | 2 | |
| Канат багатодротяний | 1,8 для кожного дроту | 35 | - | |
Кожен електрод повинен підключатися до загального контуру через окреме відгалуження. Він повинен мати форму багатокутника, але ніяк не ламаної смуги. Штирі та куточки не можна з’єднувати послідовно, тому що в разі порушення контакту на одній ділянці, може «відпасти» велика частина ланцюга.
Усі з’єднання виконуються зварюванням або болтами, притому довжина зварного шва повинна вдвічі перевищувати ширину прямокутного з’єднання, а у випадку фіксації круглого штиря в 6 разів перевищувати його діаметр, підібраний відповідно до класу напруги.
Будь-які металеві елементи на опорах обов’язково мають бути заземлені. Замість горизонтальної збірної конструкції може використовуватися довгий сталевий штир. Щоб отримати низький опір, його довжина повинна бути 5–10м, а товщина понад 12мм. Верхівка розміщується на глибині біля 0,5м, або 1м, якщо це орні землі.
Блискавкозахист трансформаторної підстанції (як і заземлення), регламентується Правилами улаштування електроустановок. У пункті 4.2.161 сказано про те, що повинен бути передбачений захист від прямих ударів блискавки та грозових хвиль. Він проектується з урахуванням кількості грозових годин на рік, переважно це тросові або стрижневі блискавковідводи. Захист від блискавки обов’язковий, якщо поруч немає високих споруд.
Згодом метал у сирій землі «з’їдається» корозією, від чого може збільшитися опір. Грозозахист разом із заземлювачем вимагає періодичного огляду й обслуговування після здачі в експлуатацію, відповідно до ПУЕ та рекомендацій заводу-виробника.
Введення в експлуатацію та технічне обслуговування
Порядок запуску визначений постановою КМУ № 923 від 8 жовтня 2008 року та Правилами улаштування електроустановок споживачів, затвердженими Міністерством енергетики та вугільної промисловості України. Дозвіл на введення в експлуатацію видає місцеве Обленерго або інша компанія, відповідальна за електромережі.
Стандартні робочі кліматичні умови – це висота до 1000м над рівнем моря та температура від -40°C до +40°C в разі встановлення на вулиці або від +10°C до +40°C всередині будівлі. Для розміщення на висоті понад 1000м потрібна система штучного підігріву повітря.
Постійний обслуговуючий персонал тримати немає сенсу, позаяк огляд і ремонтні роботи потрібні нечасто. Коли трансформаторна підстанція у власності підприємства чи будинку, складається типовий договір на обслуговування профільною організацією.
Згідно з Постановою КМУ № 1107 від 26 жовтня 2011 року, електрообладнання та мережі з робочою напругою понад 1000В належать до пристроїв підвищеної небезпеки, тому обслуговування має проводиться експертною організацією.
Згодом потрібні будуть періодичні огляди та технічний догляд для усунення дрібних несправностей і планово-попереджувальних ремонтних робіт (без відключення від енергосистеми).
Рекомендований порядок і частота обслуговування вказані в технічному паспорті та додатково прописуються в договорі. Стандартне техобслуговування виглядає так.
| Що саме охоплює ТО | Рекомендована частота |
| Огляд ізоляторів, з’єднань шин, струмоведучих частин, перевірка показань вимірювальних приладів, контроль рівня оливи та наявності витоків, а також огляд стану фарби | 1 раз на півроку |
| Огляд електроустаткування, PE-шин і надземної частини блискавкозахисту | Щороку |
| Перевірка ланцюга заземлення з вибірковим відкопуванням окремих його елементів, вимірювання опору контуру | 1 раз на 3 роки |
У випадку зовнішнього розміщення робочі елементи піддаються впливу вологи та температури, тому їх потрібно час від часу підфарбовувати та покривати антикорозійними засобами.
Під час капітального ремонту передбачена заміна струмоведучих елементів, пошкоджених ізоляторів, стійок, кріплень тощо. Необхідність такого ремонту визначається за підсумком планового огляду або в разі аварійного пошкодження. Плановий ремонт необхідно проводити, хоча б раз на 3 роки, а позачерговий після 4 спрацьовувань масляного вимикача на коротке замикання.
Строк корисного використання 15–20 років, але фактичний період експлуатації залежить від стабільності навантаження та кліматичних умов. Він може істотно скоротитися через неякісне чи несвоєчасне обслуговування або навпаки збільшитися за підтримки помірного навантаження та використання якісних комплектуючих.
Є думка, що трансформаторні підстанції можуть бути небезпечними для навколишнього середовища та здоров’я людей, що живуть поруч. З’явилося чимало міфів на цей рахунок, тому, визначимо, яку небезпеку вони можуть принести.
Популярні міфи та яку реальну шкоду можуть спричинити трансформаторні підстанції
Щоби зрозуміти, наскільки реальною є шкода, розберемо найпоширеніші судження. Одне з них стосується пожежної безпеки, а саме загоряння та забруднення через витік мастила (оливи) з розширювального бака.
За фізичними властивостями та хімічним складом, це напівпрозора діелектрична рідина, отримана шляхом перегонки нафти. Вона потрібна для ізоляції, а також відведення тепла з обмоток і магнітопроводу.
Мастило – біорозкладне та, навіть не шкодить озоновому шару атмосфери, тому про хімічне забруднення території не йдеться.
Істинне упередження тільки в тому, що це горюча рідина. Для загоряння необхідна температура понад 135°С, а при 350–400°С вона самозаймається навіть узакритому баку (але не герметичному) та підтримує горіння понад 5 секунд. Під час витоку суто теоретично мастило може стати джерелом пожежі, але такі випадки стаються вкрай рідко, та майже ніколи не спричиняють займання найближчих об’єктів.
У разі протікання діелектрик завжди накопичується в маслоприймаючій ямі та навіть у випадку загоряння пожежа не зможе поширитися далі зони огорожі.
Для загоряння потрібна іскра або електрична дуга, проте ймовірність замикання під час витоку низька. Дана рідина за своєю природою діелектрик, тому навіть якщо й потрапить на струмопровідні частини до короткого замикання це не призведе. Найімовірніше, вона просто буде накопичуватися в маслоприймаючій канаві без будь-яких серйозних наслідків.
На небезпечних виробничих об’єктах (АЗС або нафтобазах) спеціально використовуються ТСЛ або ТСЗ. Замість мастила в них негорюча епоксидна ізоляція, тому ризик загоряння та пожежі в процесі експлуатації дуже низький.
Ще один міф стверджує про шкідливість електромагнітного випромінювання для людини. У процесі перетворення струму високої потужності дійсно виникає електромагнітне поле, але радіус його впливу занадто малий, щоби кому-небудь нашкодити.
Безпечна відстань відповідає охоронній зоні – 3м, тому отримати шкоду для здоров’я навряд чи вийде.
У житловій квартирі це малоймовірно, тому що стіна будинку створює бар’єр від (і без того мізерного) електромагнітного випромінювання.
У процесі проектування завжди враховується мінімальна відстань до будівель – від 3м до 24м, залежно від типу вогнестійкості, але на практиці найчастіше береться з запасом. Від цегляної стіни житлового будинку до підстанції зазвичай більш ніж 10м, і вплив на здоров’я вкрай малоймовірний, тому що випромінювання на такій відстані придушується.
Теоретично шкода можлива, якщо розташування прямо навпроти вікна вашої квартири, але це вже грубе порушення СНіП. У такій ситуації необхідно скаржитися в суд, після чого фахівці виїдуть на місце для експертизи.
Якщо з’ясується, що відстань дійсно менша за норму, балансоутримувач буде змушений перенести об’єкт своїм коштом.
Деякі «активні громадяни» скаржаться, що через трансформатор поблизу їхнього будинку виникає фоновий шум, що нібито порушує комфорт та завдає шкоди здоров’ю. У державних санітарних нормах і правилах прописані максимально допустимі його значення.
Враховуйте той факт, що в таблиці вказана нормативна гучність у безпосередній близькості від джерела. З урахуванням звукоізоляційних властивостей захисного корпуса на відстані 10м шумовий фон навряд-чи перевищуватиме 10дБ, що еквівалентно шелесту листя, а з закритим вікном його не чути взагалі
І варто врахувати, що в щоглових и стовпових КТП шумоізоляція гірша, ніж у кіоскових), але й середня потужність менша. Навіть за максимальних 250кВА фоновий шум не перевищуватиме 65 дБ, що еквівалентно гучній розмові.
Якщо в сільській місцевості чи приватному секторі відстань від будинків перевищує 10м, то звук буде чути хіба що за умови відкритого вікна (і то потрібно буде спеціально прислухатися).
Перед введенням в експлуатацію робиться комплексна перевірка, щоб усі норми були дотримані. Тому ймовірність заподіяння шкоди навколишньому середовищу або здоров’ю людей, що живуть поблизу, вкрай мала, тим більше що вимоги до безпеки з часом тільки підвищуються.