Размещение трансформаторной подстанции при проектировании электроснабжения

Выбор типа, мощности и местоположения подстанции зависит от величины и характера электрических нагрузок и дислокации их в цехе или на генеральном плане предприятия. При этом должны приниматься во внимание архитектурно-строительные, производственные и эксплуатационные требования, а также условия окружающей среды.

ГПП размещают по возможности ближе (в пределах разрывов, допускаемых ПУЭ) к центрам электрических нагрузок с учетом планировки предприятия и возможности прохождения воздушных линий 35 — 110 кВ. Цеховые ТП размещают с максимальным приближением к центру питаемых ими групп потребителей электроэнергии с некоторым смещением в сторону источника питания.

При напряжении питания 6-10 кВ местоположение трансформаторов определяется в зависимости от величины, характеристики и расположения нагрузок напряжением до 1 кВ с учетом установки конденсаторов, а также возможности размещения трансформаторной подстанции (ТП) в намеченном месте.

Рекомендуется применение комплектных трансформаторных подстанций (КТП), обеспечивающих не зависящий от строительной части индустриальный монтаж, приближение КТП по возможности к центру нагрузки, что обеспечивает максимальную экономию цветного металла и снижение потерь электроэнергии в цеховых сетях.

Место расположения КТП должны учитывать условия окружающей среды, необходимую степень бесперебойности и динамику технологии. Кроме того, должна быть обеспечена возможность дальнейшего увеличения мощности однотрансформаторных КТП при росте нагрузки установкой второго трансформатора.

Для удобства эксплуатации желательно иметь минимальное число типоразмеров трансформаторов.

Отдельно стоящие ТП наименее рациональны вследствие удлинения сетей напряжением до 1000 В и увеличения потерь в них. Они применяются как вынужденное решение для питания цехов, опасных в отношении пожара, взрыва или коррозии.

Допустимые расстояния приближения ТП к взрывоопасным цехам регламентируются 0,8-100 м в зависимости от взрывоопасности цеха, открытой или закрытой установки масляных трансформаторов.

Для электроснабжения потребителей промышленных предприятий рекомендуется применять встроенные подстанции, по возможности с наружной установкой трансформаторов, если этому не препятствует архитектурное оформление цехов и между ними обеспечиваются необходимые проезды и разрывы.

Применение отдельно стоящих трансформаторных подстанций допустимо в следующих исключительных случаях:

при питании от одной подстанции нескольких цехов, если центр их нагрузок находится вне пределов этих цехов или сооружение самостоятельных подстанций в каждом цехе экономически не оправдано;

при невозможности размещения подстанции у наружных стен цехов по производственным соображениям (отсутствие свободных площадей, взрывоопасная среда и т. п.).

Этот вид ТП может также применяться для мелких предприятий с небольшими разбросанными по территории цехами.

Рис. 1. Размещение комплектной трансформаторной подстанции (КТП) в цехе: а) открытое, б) отдельностоящее, в) внутрицеховая, г) пристроенная

Пристроенные ТП , удовлетворяя требованиям экономики, часто вызывают возражения со стороны архитекторов и строителей, так как ухудшают внешний вид зданий.

Встроенные подстанции позволяют более удачно решить архитектурное оформление стены цеха, однако расположение подстанции на площади цеха не всегда возможно по условиям размещения технологического оборудования.

Встроенные подстанции, как и внутрицеховые ТП, следует размещать осмотрительно, особенно в цехах с часто перемещаемым оборудованием.

При сооружении пристроенных и встроенных подстанций предпочтение следует отдавать наружной установке трансформаторов, при которой удешевляется строительная часть и улучшаются условия охлаждения трансформаторов.

Внутрицеховые ТП следует размещать у колонн цеха, в мертвой зоне мостовых кранов. Применяется установка ТП на антресолях, под которыми могут быть проходы конвейеров или какое-то оборудование.

При выборе места и типа подстанции приходится учитывать и согласовывать разные требования, зачастую противоречивого характера.

Если нагрузка цеха превышает несколько тысяч киловольт-ампер и возникает необходимость применения нескольких ТП, то их расположение должно соответствовать приближению к центру нагрузки со стороны питания, чтобы избежать обратного направления потока электроэнергии. Расположение ТП в самом центре нагрузки нерационально, так как будет иметь место обратный поток энергии к источнику питания.

Рис. 2. Размещение КТП

Если нагрузка небольших цехов составляет только десятки или сотни киловольт-ампер, то возникает вопрос: сооружать ли в таком цехе свою ТП или питать этот цех от соседней ТП. Технико-экономический анализ показывает, что для каждой нагрузки S существует критическая длина L, при которой передача мощности S на расстояние L будет одинаково экономична напряжением до 1000 В с установкой трансформатора в цехе и напряжением до 1000 В от ТП, расположенной на расстоянии L от центра нагрузки цеха. Эта длина зависит от стоимости потерь энергии.

Следует иметь в виду, что на реальном генплане предприятия трассы кабелей располагаются не по кратчайшим расстояниям, а по направлению проездов и проходов между зданиями цехов.

При выборе места для ТП, питающей цех, ее следует располагать со стороны питания. При агрессивной среде, создаваемой производством цеха, необходимо учесть розу ветров и по возможности поместить ТП с подветренной стороны.
При проектировании подстанции следует предусматривать применение комплектного электрооборудования напряжением до 1000 В и выше.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Оптимальное расположение трансформаторных подстанций в городской среде

Развитие урбанизированных территорий связано с состоянием технической инфраструктуры в области энергетики, которая является важным элементом, влияющим на социально-экономическое развитие данного региона. Спрос на электроэнергию в городе обусловлен потребностями домашних хозяйств, коммунальных предприятий, потребностями растений, а также освещением территорий.

Увеличение спроса на электроэнергию в городских районах является следствием развития территорий застройки и увеличения спроса на нее со стороны существующих потребителей из-за более широкого использования бытовой техники, а также увеличения потребления электроэнергии на отопление и кондиционирование воздуха.

Повышенный спрос на электроэнергию требует расширения энергосистемы города за счет строительства новых линий СН и трансформаторных подстанций СН / НН. Эти работы повышают безопасность энергоснабжения конечных потребителей.

Трансформаторные подстанции СН / НН направляют электроэнергию в низковольтную электросеть, которая снабжает электроэнергией наибольшее количество потребителей в городе. Размещение новых станций в городских районах на данный момент является большой проблемой в работе проектировщика. Высокая насыщенность инженерными сетями, неопознанные строительные объекты, расположенные в земле (каналы, бетонные элементы) и, прежде всего, близость зданий очень часто представляют собой непреодолимую проблему.

В статье представлены трудности, с которыми может столкнуться проектировщик в своей профессиональной деятельности при определении оптимального расположения новых трансформаторных подстанций (преимущественно малогабаритных контейнерных станций) в условиях городской застройки.

Типы трансформаторных подстанций и их расположение в городах

Абонентская станция обычно проектируется в условиях отсутствия места или земли. Чаще всего они располагаются поблизости от технических помещений здания, таких как гаражи, коммутационные станции, мусорные баки и т. Д. Основные условия, которым должны соответствовать внутренние станции, изложены в § 182 Регламента [1], т.е. :

• помещение трансформаторной подстанции может располагаться в зданиях иного назначения при соблюдении условий, обеспечивающих защиту помещений, предназначенных для постоянного проживания, от шума и вибрации,
• расстояние по горизонтали и вертикали от комнат, предназначенных для постоянного проживания людей, будет сохранено не менее 2,8 м,
• стены и потолки будут представлять собой противопожарные перегородки и будут защищены от проникновения жидкостей и газов.

Опорная подстанция ( фото 1. ), предназначенная преимущественно для питания ВЛ и питаемая от ВЛ. В связи с тем, что он не считается зданием и нет необходимости определять расстояние от станции из-за противопожарных норм, он приобретает все большую популярность в городской застройке.

Наиболее распространенным решением воздушной опорной станции в городских условиях является: питание по кабельной линии, трансформатор, расположенный на опоре, и распределительное устройство подстанции, выполненное в виде кабельного соединителя на опоре. Однако главная проблема — это визуальный аспект; Большинство собственников не хотят такого «индустриального» решения рядом с красивыми фасадами здания. Однако это альтернатива размещению полюсных станций возле зданий, поскольку она рассматривается не как здание, а как строительный объект и не должна соответствовать требованиям противопожарной защиты. для зданий трансформаторных подстанций.

Подземная станция лучшая альтернатива надземным станционным зданиям, так как к ней не предъявляются требования противопожарной защиты. и он может располагаться рядом со зданиями, однако до сих пор он не нашел много сторонников, в основном из-за проблем с его фундаментом на влажной земле и по чисто эксплуатационным причинам. Однако это хороший способ сократить расстояние с учетом правил пожарной безопасности.

Рис. 2. Расположение отдельных устройств в подземной трансформаторной подстанции типа ПСТ-б [2]

Текущие избранные правовые и технические требования, касающиеся расположения трансформаторных подстанций

Избранные противопожарные требования

В соответствии с условиями, которым должны соответствовать здания и их местонахождением (Постановление министра инфраструктуры от 12 апреля 2002 г. — Законодательный вестник 2002 г., № 75, поз. 690, с поправками), трансформаторные подстанции были классифицированы как здания и части производства и складские здания, обозначенные как PM и характеризующиеся плотностью пожарной нагрузки (здесь следует отметить, что это в первую очередь относится к зданиям трансформаторных подстанций, которые не могут включать контейнерные станции).

Согласно стандарту [3], плотность возгорания можно рассчитать по следующей формуле:

n — количество видов горючих материалов в помещении,

G — масса отдельных материалов, в [кг],

F — площадь горизонтальной проекции помещения, в [м 2 ],

Q ci — теплота сгорания отдельных материалов, в [МДж / кг].

В зависимости от количества масла, используемого в трансформаторе данного типа (в зависимости от мощности трансформатора) и площади подстанции, можно определить плотность возгорания здания трансформаторной подстанции. Для типовых контейнерных трансформаторных подстанций это значение составляет от 1000 до 4000 МДж / м 2 .

Для плотности пожарной нагрузки (характерной для контейнерных станций) в пределах от 1000 до 4000 МДж / м 2 с учетом положений по огнестойкости противопожарных перегородок. (в сумме REI 120) можно определить расстояния контейнерных трансформаторных подстанций от зданий. К ним относятся (за исключением особых требований, описанных в постановлении [1], которые смягчают или усиливают требования):

• от зданий, отнесенных к категории риска для человека ZL — 15 м,
• от производственных и складских зданий ПМ — 15 м,
• от животноводческих помещений ВО — 15 м,
• от зданий с Q> 4000 МДж / м 2 — 20 м,
• от границы с незастроенным участком — 7,5 м,
• от границы с лесом (лесной участок) — 22,5 м.

Можно сделать вывод, что в городской застройке даже невозможно разместить контейнерные станции, потому что расстояние (минимум 15 м) трансформаторной подстанции от городской застройки получить очень сложно.

В связи с очень высокой ценой на землю и ограничениями, связанными с застройкой земельных участков, архитекторы стараются максимально освоить пространство и дополнительную площадь станции. В каком-то смысле это пустая трата места и может указывать на некоторую неумелую работу проектировщиков земельного участка.

Квалификация станции — строительство или строительство?

Все вышеперечисленные решения относятся к расположению станций, которые в свете постановления [1] рассматриваются как здания. Поэтому они создают много проблем при получении разрешения на строительство.

Уже несколько лет дискуссии ведутся в различных органах, на интернет-форумах или в отраслевой прессе. Самая главная дилемма: «Почему нельзя размещать контейнерные станции рядом с соседними участками земли, полосами проезжей части или зданиями, если полюсная трансформаторная подстанция с таким же трансформатором легко может стоять на расстоянии 0,5 м от границы участка?».

Ответом на эти и другие вопросы является приговор, вынесенный Областным административным судом в Белостоке 20 марта 2014 года. Спор касался вопроса: — Следует ли классифицировать контейнерную трансформаторную подстанцию ​​как здание в соответствии со ст. 3 п. 2 Закона о строительстве, или как здание в соответствии со ст. 3 пункт 3 Закона [4]?

По мнению Суда, контейнерная трансформаторная подстанция является зданием, а не зданием в значении Закона о строительстве. «Эта позиция еще более оправдана, если учесть, что — поскольку она вытекает как из технического описания структуры рассматриваемой станции, так и из прилагаемых к ней чертежей — внутренняя часть станции технологически адаптирована к размещенным в ней устройствам. и фактически является полностью этими устройствами. Таким образом, кажется правильным отметить, что рассматриваемый контейнер выполняет второстепенную функцию по отношению к размещенным в нем устройствам и, следовательно, является конструктивной частью этих устройств в значении статьи 3 (3) Закона. Закон, определяющий, что это строение, а не здание »[5].

Вышеупомянутое решение дает «зеленый свет» размещению контейнерных станций в плотной городской застройке без учета расстояния, требуемого условиями пожара. Это также позволит вам избегать полюсов возле детских площадок, жилых домов или центров наших городов.

Удаленность от существующей инфраструктуры

При проектировании трансформаторных подстанций и при их размещении в полевых условиях всегда следует учитывать наличие инженерной сети на месте фундамента подстанции, таких как:

• водопроводные / канализационные сети,
• телекоммуникационные сети,
• электрические сети,
• газовые сети,
• телеинформационные кабельные сети.

В настоящее время положение [6] содержит положения, касающиеся расположения газовых и телекоммуникационных сетей на определенных расстояниях от трансформаторных станций.

Законодательный акт [6] о газовых сетях определяет, среди прочего, возможность размещения газовых сетей относительно существующих сетей, в том числе трансформаторной подстанции. С точки зрения защиты интересов обоих владельцев сети предполагается, что эти правила также распространяются на расположение трансформаторной подстанции по отношению к газовой сети.

Расстояние стального газопровода от контура внешнего заземления силовой трансформаторной подстанции должно быть не менее:

• 5,0 м — от границы контролируемой зоны, предназначенной для данного газопровода для силовых трансформаторных станций напряжением до 15,0 кВ включительно;
• 8,0 м — от границы контролируемой зоны, предназначенной для данного газопровода для силовых трансформаторных подстанций напряжением выше 15,0 кВ.

Термин «контролируемая зона» требует пояснения, он определяется как «зона, определенная по обе стороны от оси газопровода, центральная линия которой совпадает с осью газопровода, в которой энергетическая компания, транспортирующая природный газ, принимает меры для предотвращения действия, которые могут негативно повлиять на газопровод. долговечность и правильное использование газопровода ».

Ширина контролируемых зон, указанных в пункте 1. 1, для газопроводов с максимальным рабочим давлением (MOP):

• до 0,5 МПа включительно — 1,0 м,
• от 0,5 МПа до 1,6 МПа включительно — 2,0 м,
• более 1,6 МПа и диаметром:
  • до DN 150 включительно — 4,0 м,
  • от DN 150 до DN 300 включительно — 6,0 м,
  • от DN 300 до DN 500 — 8,0 м включительно,
  • свыше DN 500 — 12,0 м.

Приведенное выше положение показывает, что для трансформаторной подстанции с номинальным напряжением 15 кВ расстояние между заземлением станции и существующей стальной газовой сетью составляет не менее 6 м. Обычно это большое расстояние, если подстанция расположена в плотной городской застройке. условия.

Удаленность от существующих стальных газовых сетей, которых много в наших городах, является причиной, по которой инженерам приходится искать новые, нетрадиционные решения, чтобы сократить это расстояние до минимума и сделать возможным строительство трансформатора. станция в непосредственной близости от стальной газовой сети. Этим нестандартным решением может быть реконфигурация системы заземления, которая на 99% контейнерных станций выполнена кольцевой или смешанной (кольцо с дополнительными вертикальными стержнями).

Если мы хотим уменьшить расстояние заземления от газовой сети, заземление следует перемещать в направлении, противоположном месту расположения газовой сети, помня, однако, о распределении потенциалов в случае возможного повреждения сети среднего напряжения.

Резюме

При проектировании электростанций в условиях плотной городской застройки следует уделять особое внимание текущему расстоянию от существующих зданий. Эти расстояния не всегда дисквалифицируют данное место. Тогда вы можете использовать тот факт, что для контейнерных станций мы больше не можем учитывать правила пожарной безопасности. содержится в постановлении.

Близость газовых сетей к электростанциям требует использования нетрадиционных решений за счет использования заземляющих электродов, отличных от кольцевых электродов, что позволит удалить их из существующих газовых сетей.

Источник