Подстанция

Чтобы узнать о других значениях, см. Подстанция (значения) .

Элементы подстанции

1. Сторона первичных линий электропередачи
2. Сторона второстепенных линий электропередачи

1. Первичные линии электропередачи
2. Заземляющий провод
3. Воздушные линии
4. Трансформатор для измерения электрического напряжения
5. Разъединительный выключатель
6. Автоматический выключатель
7. Трансформатор тока
8. Молниеотвод
9. Главный трансформатор
10. Здание управления
11. Охранное ограждение
12. Вторичные линии электропередачи

Электрическая подстанция 50 Гц в Мельбурне , Австралия , на которой показаны три из пяти трансформаторов 220 кВ/66 кВ, а также противопожарные барьеры высоковольтных трансформаторов , каждый мощностью 150 МВА. На этой подстанции используются стальные решетчатые конструкции для поддержки проводов и аппаратов натяжных шин.

Подстанция от 115 кВ до 41,6/12,47 кВ, 5 МВА, 60 Гц с выключателем цепи, регуляторами, устройствами повторного включения и зданием управления в Уоррене, Миннесота . На нем показаны элементы низкопрофильной конструкции с аппаратурой, установленной на отдельных колоннах.

Подстанция передачи частью системы производства , является и распределения электроэнергии . Подстанции преобразуют напряжение из высокого в низкое или наоборот или выполняют любую из нескольких других важных функций. Между генерирующей станцией и потребителем электроэнергия может проходить через несколько подстанций с разными уровнями напряжения. Подстанция может включать в себя трансформаторы для изменения уровней напряжения между высоким напряжением передачи и более низким напряжением распределения или для соединения двух разных напряжений передачи. Они являются общим компонентом инфраструктуры. В США 55 000 подстанций.

Подстанции могут принадлежать и эксплуатироваться электроэнергетической компанией или крупным промышленным или коммерческим потребителем. используется SCADA Как правило, подстанции не обслуживаются, и для удаленного наблюдения и управления .

Слово «подстанция» пришло из тех дней, когда распределительная система не стала энергосистемой . По мере того, как центральные генерирующие станции становились больше, меньшие электростанции были преобразованы в распределительные станции, получающие электроэнергию от более крупной электростанции вместо использования собственных генераторов. Первые подстанции были подключены только к одной электростанции , где размещались генераторы, и были дочерними предприятиями этой электростанции.

Станция 220 кВ/110 кВ/20 кВ в Германии

Строительство

Подстанции могут быть спроектированы и построены подрядчиком или , альтернативно, все этапы их разработки могут быть выполнены электроэнергетической компанией . Чаще всего коммунальное предприятие выполняет проектирование и закупки, одновременно нанимая подрядчика для фактического строительства. Основные ограничения при проектировании строительства подстанций включают наличие и стоимость земли, ограничения на период строительства, ограничения на транспортировку и необходимость быстрого запуска подстанции. Сборные конструкции – распространенный способ снизить стоимость строительства. Для подключения новой подстанции может потребоваться частичное отключение другой подстанции, но энергокомпания часто старается минимизировать время простоя.

Типы

Высоковольтная подстанция в Кане , Пори , Финляндия

Подстанция в России

Подстанции обычно служат как минимум одной из следующих целей:

• Увеличение напряжения, вырабатываемого при производстве электроэнергии , для эффективной передачи на большие расстояния с помощью повышающих трансформаторов.
• Объединение различных электросетей
• Снижение напряжения от линий передачи до низковольтных распределительных линий, питающих отдельные дома или предприятия.
• Преобразование переменного тока (AC) в постоянный ток (DC)

Передающая подстанция

соединяет Передающая подстанция две или более линии электропередачи. Самый простой случай — когда все линии передачи имеют одинаковое напряжение. В таких случаях на подстанции имеются высоковольтные выключатели, которые позволяют подключать или изолировать линии для устранения неисправностей или технического обслуживания. Передающая станция может иметь трансформаторы для преобразования между двумя напряжениями передачи, устройства контроля напряжения / коррекции коэффициента мощности, такие как конденсаторы, реакторы или статические компенсаторы реактивной мощности , а также оборудование, такое как фазосдвигающие трансформаторы, для управления потоком мощности между двумя соседними энергосистемами.

Минимальная станция высокого напряжения в Германии

Подстанции передачи могут варьироваться от простых до сложных. Небольшая «коммутационная станция» может представлять собой чуть больше автобуса с несколькими автоматическими выключателями . Крупнейшие передающие подстанции могут занимать большую территорию (несколько акров/гектаров) с несколькими уровнями напряжения, множеством автоматических выключателей и большим количеством оборудования защиты и управления ( трансформаторы напряжения и тока , реле и SCADA системы ). Современные подстанции могут быть реализованы с использованием международных стандартов, таких как стандарт IEC 61850 .

Распределительная подстанция

Трансформаторная башня в Германии. Источник среднего напряжения спереди, выход низкого напряжения сбоку.

Распределительная подстанция в Торонто , Канада, замаскированная под дом, с подъездной дорожкой, аллеей перед домом, подстриженной лужайкой и кустарниками во дворе перед домом. На «входной двери» ясно видно предупреждающее объявление. Маскировка подстанций распространена во многих городах.

Распределительная подстанция передает электроэнергию из системы передачи в систему распределения территории. Неэкономично напрямую подключать потребителей электроэнергии к магистральной сети передачи, если только они не используют большие объемы мощности, поэтому распределительная станция снижает напряжение до уровня, пригодного для местного распределения.

Входом распределительной подстанции обычно являются как минимум две линии передачи или подстанции. Входное напряжение может составлять, например, 115 кВ или любое другое, распространенное в данной местности. На выходе получается несколько фидеров. Распределительное напряжение обычно среднее, от 2,4 до 33 кВ, в зависимости от размера обслуживаемой территории и практики местной коммунальной компании. Фидеры проходят по улицам над головой (или в некоторых случаях под землей) и питают распределительные трансформаторы в помещениях потребителей или рядом с ними.

Помимо преобразования напряжения, распределительные подстанции также изолируют неисправности в системах передачи или распределения. Распределительные подстанции обычно являются точками регулирования напряжения , хотя на длинных распределительных цепях (протяженностью в несколько миль/километров) оборудование регулирования напряжения также может быть установлено вдоль линии.

В центре крупных городов имеются сложные распределительные подстанции с высоковольтной коммутацией, а также системами коммутации и резервирования на низковольтной стороне. Более типичные распределительные подстанции имеют выключатель, один трансформатор и минимальное оборудование на стороне низкого напряжения.

Коллекторная подстанция

В проектах распределенной генерации, таких как ветряная электростанция или фотоэлектрическая электростанция , может потребоваться коллекторная подстанция. Он напоминает распределительную подстанцию, хотя поток энергии идет в противоположном направлении: от множества ветряных турбин или инверторов вверх в передающую сеть. Обычно в целях экономии строительства коллекторная система работает при напряжении около 35 кВ, хотя некоторые коллекторные системы имеют напряжение 12 кВ, и коллекторная подстанция повышает напряжение до напряжения передачи для сети. Коллекторная подстанция также может обеспечить коррекцию коэффициента мощности , если это необходимо, учет и управление ветроэлектростанцией. В некоторых особых случаях коллекторная подстанция может также содержать преобразовательную подстанцию ​​высокого напряжения постоянного тока.

Коллекторные подстанции также существуют там, где поблизости расположены несколько тепловых или гидроэлектростанций сопоставимой выходной мощности. Примерами таких подстанций являются Браувейлер в Германии и Градец в Чешской Республике, где электроэнергия собирается с близлежащих на буром угле электростанций, работающих . Если для повышения напряжения до уровня передачи не требуются трансформаторы, подстанция является коммутационной станцией.

Преобразовательные подстанции

Преобразовательные подстанции могут быть связаны с постоянного тока преобразовательными установками , тягового тока или взаимосвязанными асинхронными сетями. Эти станции содержат силовые электронные устройства для изменения частоты тока или преобразования переменного тока в постоянный или наоборот. Раньше ротационные преобразователи меняли частоту, чтобы соединить две системы; в настоящее время такие подстанции встречаются редко.

Коммутационная станция

Коммутационная станция – это подстанция без трансформаторов, работающая только на одном уровне напряжения. Коммутационные станции иногда используются в качестве коллекторных и распределительных станций. Иногда их используют для переключения тока на резервные линии или для распараллеливания цепей в случае отказа. Примером могут служить коммутационные станции ВЛЭП «Инга-Шаба» .

Коммутационная станция также может быть известна как распределительная станция, и они обычно расположены непосредственно рядом с электростанцией или рядом с ней . В этом случае генераторы электростанции подают электроэнергию на двор по шине генератора на одной стороне двора, а линии электропередачи берут энергию от фидерной шины на другой стороне двора.

Важной функцией, выполняемой подстанцией, является коммутация , то есть подключение и отключение линий электропередачи или других компонентов к системе и от нее. События переключения могут быть запланированными или незапланированными. Линию передачи или другой компонент может потребоваться обесточить для технического обслуживания или для нового строительства, например, для добавления или удаления линии передачи или трансформатора. Чтобы поддерживать надежность поставок, компании стремятся поддерживать работоспособность системы во время выполнения технического обслуживания. Вся работа, которую необходимо выполнить, от планового тестирования до добавления совершенно новых подстанций, должна выполняться при сохранении работоспособности всей системы.

• 
  ОРУ на плотине Гранд-Кули , США, 2006 год. Это распределительное устройство на 500 кВ.
• 
  Бывшая высоковольтная подстанция в Штутгарте, Германия, ныне распределительная станция 110 кВ. Уровень 220 кВ исключен для упрощения сети.
• 
  Высоковольтная коммутационная станция в Вашингтоне, США

Незапланированные события переключения вызваны неисправностью линии передачи или любого другого компонента, например:

• в линию попадает молния и образуется дуга ,
• башня . снесена сильным ветром

Функция коммутационной станции – изолировать неисправный участок системы в кратчайшие сроки. Обесточивание неисправного оборудования защищает его от дальнейшего повреждения, а изоляция неисправности помогает поддерживать стабильную работу остальной части электрической сети.

железные дороги

Основная статья: Тяговая подстанция

На электрифицированных железных дорогах также используются подстанции, часто распределительные. В некоторых случаях происходит преобразование типа тока, обычно с помощью выпрямителей для поездов постоянного тока (DC) или вращающихся преобразователей для поездов, использующих переменный ток (AC) на частотах, отличных от частоты сети общего пользования. Иногда это также передающие подстанции или коллекторные подстанции, если железнодорожная сеть также имеет собственную сеть и генераторы для снабжения других станций.

Мобильная подстанция

Мобильная подстанция — это подстанция на колесах, содержащая трансформатор, выключатели и шинопровод, установленный на автономном полуприцепе , предназначенном для перевозки грузовым автомобилем . Они спроектированы так, чтобы быть компактными для передвижения по дорогам общего пользования и использоваться в качестве временного запасного варианта во время стихийного бедствия или войны . Мобильные подстанции обычно имеют гораздо более низкий рейтинг, чем постоянные установки, и могут быть построены в виде нескольких блоков, чтобы удовлетворить ограничения на передвижение по дорогам.

Дизайн

работающая непрерывно с 1901 года, Подстанция Аделар-Годбоут в Старом Монреале, является старейшей подстанцией Канады. Его фасад выполнен из глиняного кирпича с орнаментом из серого камня, который гармонирует с окружающей средой центра города.

Подстанция в замковом здании 1910-х годов служит распределительным пунктом рядом с плотиной Лесна. Это одна из нескольких гидроэлектростанций на реке Бубр .

Распределительная башня 15 кВ/400 В в Польше

Проектирование подстанции направлено на минимизацию затрат при обеспечении доступности и надежности электропитания, а также на возможность внесения изменений в подстанцию ​​в будущем.

Подстанции могут быть построены на открытом воздухе, в помещении, под землей или в комбинации этих мест.

Выбор места

Выбор места подстанции должен учитывать множество факторов. Требуется достаточная земельная площадь для установки оборудования с необходимыми зазорами для электробезопасности, а также для доступа для обслуживания крупного оборудования, такого как трансформаторы. На объекте должно быть место для расширения в связи с ростом нагрузки или запланированным расширением линий электропередачи. Необходимо учитывать воздействие подстанции на окружающую среду, например, дренаж , шум и воздействие дорожного движения.

Место подстанции должно находиться в центре обслуживаемой распределительной зоны. Место должно быть защищено от проникновения прохожих, как для защиты людей от поражения электрическим током или дуговых разрядов, так и для защиты электрической системы от неправильной работы из-за вандализма.

Если подстанции не принадлежат и не управляются коммунальной компанией, подстанции обычно арендуются на условиях долгосрочной аренды, например возобновляемой 99-летней аренды, что дает коммунальной компании гарантию владения .

Проектные схемы

Подстанция Тоттенхэм, расположенная в дикой парковой зоне на севере Лондона.

Первым шагом при планировании компоновки подстанции является подготовка однолинейной схемы , на которой в упрощенной форме показаны необходимые устройства коммутации и защиты, а также входящие линии питания и отходящие фидеры или линии передачи. Во многих электроэнергетических компаниях обычной практикой является подготовка однолинейных схем с основными элементами (линиями, выключателями, автоматическими выключателями, трансформаторами), расположенными на странице аналогично тому, как оборудование будет расположено на реальной станции.

В обычном исполнении входящие линии имеют разъединитель и автоматический выключатель . В некоторых случаях на линиях не будет ни того, ни другого, и все, что считается необходимым, — это выключатель или автоматический выключатель. Разъединитель используется для обеспечения изоляции, поскольку он не может прерывать ток нагрузки. Автоматический выключатель используется в качестве защитного устройства для автоматического прерывания токов повреждения и может использоваться для включения и выключения нагрузок или для отключения линии, когда мощность течет в «неправильном» направлении. Когда через автоматический выключатель протекает большой ток повреждения, это обнаруживается с помощью трансформаторов тока . Величина выходного сигнала трансформатора тока может быть использована для отключения автоматического выключателя, что приведет к отключению нагрузки, питаемой автоматическим выключателем от точки питания. Это делается для того, чтобы изолировать точку неисправности от остальной системы и позволить остальной части системы продолжать работу с минимальным воздействием. И выключателями, и автоматическими выключателями можно управлять локально (внутри подстанции) или дистанционно из центра диспетчерского управления.

В воздушных линиях электропередачи распространение грозовых и коммутационных перенапряжений может привести к нарушению изоляции оборудования подстанции. на входе линии Ограничители перенапряжения используются для соответствующей защиты оборудования подстанции. Исследования по координации изоляции проводятся широко, чтобы гарантировать, что отказ оборудования (и связанные с ним простои ) будут минимальными.

Пройдя коммутационные компоненты, линии заданного напряжения подключаются к одной или нескольким шинам . Это наборы шин , обычно кратные трем, поскольку трехфазное распределение электроэнергии в значительной степени универсально во всем мире.

Расположение используемых выключателей, автоматических выключателей и шин влияет на стоимость и надежность подстанции. На важных подстанциях можно использовать кольцевую шину, двойную шину или так называемую схему «полтора выключателя», чтобы выход из строя любого выключателя не прерывал подачу электроэнергии в другие цепи и чтобы части подстанции могли быть обесточенным для проведения технического обслуживания и ремонта. Подстанции, питающие только одну промышленную нагрузку, могут иметь минимальные возможности переключения, особенно для небольших установок.

Эта однолинейная схема иллюстрирует конфигурацию с полуторным выключателем, часто используемую на распределительных устройствах небольших коммунальных предприятий. В крупных коммунальных предприятиях часто предпочтительна конфигурация с двойной шиной и двойным выключателем.

Безопасность

Из-за риска поражения электрическим током подстанции по своей сути опасны для электромонтажников. Чтобы снизить эту опасность, подстанции проектируются с различными функциями безопасности. Проводники под напряжением и оголенное оборудование размещаются отдельно либо от защищенного оборудования, либо с помощью экранов или расстояния. В зависимости от юрисдикции или компании, существуют стандарты безопасности с минимальным требуемым зазором между различным оборудованием или проводниками под напряжением или между металлом под напряжением и землей, который часто варьируется в зависимости от того, требуется ли больший зазор для более высоких напряжений из-за большей способности создавать пробой . К этому добавляется необходимое пространство для безопасной работы сотрудников и проезда транспортных средств. Иногда необходимо работать на частях подстанции, пока она находится под напряжением, но сотрудники должны соблюдать безопасную дистанцию ​​не менее 3 метров (9,8 футов). Цель по уменьшению занимаемой площади подстанций вступает в противоречие с простотой обслуживания, которая повышается за счет включения пробелов, в которых сотрудники могут безопасно работать.

Под подстанцией мат или сетка из проводников, проложенная на глубине 0,5 или 0,6 метра (1 фут 8 дюймов или 2 фута 0 дюймов) под землей, обеспечивает заземление . может быть изготовлена ​​из оцинкованного железа , Эта решетка, которая обычно изготавливается из меди, хотя в некоторых странах используется для заземления цепей, над которыми ведутся работы, чтобы предотвратить случайное повторное напряжение, когда рабочие находятся в контакте с обесточенной цепью. Часто заземляющие стержни вбиваются глубже в землю от заземляющей сетки для заземления с меньшим сопротивлением. и может быть окружен бентонитом или марконитом для дальнейшего снижения сопротивления и обеспечения эффективного заземления на весь срок службы подстанции. Над землей заземляющие проводники могут быть стальными, алюминиевыми или медными. Они должны быть достаточно толстыми, чтобы выдерживать ожидаемый ток повреждения в течение 1–3 секунд и оставаться неповрежденными. Ограждения подстанции, обычно высотой не менее 2 метров (6 футов 7 дюймов), защищают население от опасности поражения электрическим током, а также защищают подстанцию ​​от вандализма. Внутренние ограждения также могут быть установлены для защиты сотрудников от зон, которые небезопасны при нахождении под напряжением.

Компоненты

Подстанции обычно имеют коммутационное оборудование, оборудование защиты и управления, а также трансформаторы. На крупных подстанциях автоматические выключатели используются для прерывания любых коротких замыканий или токов перегрузки, которые могут возникнуть в сети. Небольшие распределительные станции могут использовать автоматические выключатели или предохранители с повторным включением для защиты распределительных цепей. Сами подстанции обычно не имеют генераторов, хотя электростанция может иметь подстанцию ​​поблизости. Другие устройства, такие как конденсаторы , регуляторы напряжения и реакторы , также могут быть расположены на подстанции.

Подстанции могут располагаться на поверхности в огороженных ограждениях, под землей или в специальных зданиях. Высотные здания могут иметь несколько внутренних подстанций. Внутренние подстанции обычно располагаются в городских районах для снижения шума трансформаторов, улучшения внешнего вида или защиты распределительных устройств от экстремальных климатических условий или загрязнения.

На подстанциях часто используются шины в качестве проводников между электрооборудованием. Шинопроводы могут представлять собой алюминиевые трубки толщиной 3–6 дюймов (76–152 мм) или провода (натяжная шина).

Наружные надземные конструкции подстанции включают деревянные опоры, решетчатые металлические башни и трубчатые металлические конструкции, хотя доступны и другие варианты. Там, где места много и внешний вид станции не имеет значения, стальные решетчатые башни обеспечивают недорогую опору для линий электропередачи и оборудования. Низкопрофильные подстанции могут устанавливаться в пригородных районах, где внешний вид более важен. Закрытые подстанции могут быть подстанциями с элегазовой изоляцией (КРУЭ) (при высоких напряжениях, с распределительными устройствами с элегазовой изоляцией) или использовать распределительные устройства в металлическом корпусе или в металлической оболочке при более низких напряжениях. Городские и пригородные закрытые подстанции могут быть отделаны снаружи так, чтобы они гармонировали с другими зданиями на территории.

Компактная подстанция , как правило, представляет собой уличную подстанцию, построенную в металлическом корпусе, в которой каждый элемент электрооборудования расположен очень близко друг к другу, что позволяет создать относительно меньшую занимаемую площадь подстанции.

Распределительное устройство

Высоковольтные выключатели обычно используются для прерывания потока тока в оборудовании подстанции. В момент прерывания ток может быть нормальным, слишком высоким из-за чрезмерной нагрузки, необычным из-за неисправности или срабатывать с помощью защитных реле до ожидаемой неисправности. К наиболее распространенным технологиям гашения силовой дуги от разделения проводников в выключателе относятся:

• Воздух при атмосферном давлении (КРУ с воздушной изоляцией (КРУ)), наиболее распространенный в мире. Воздух является самым дешевым изолятором, и его легко модифицировать, но AIS занимает больше места и оставляет оборудование незащищенным от внешней среды. Одним из недостатков AIS является визуальное воздействие более крупной подстанции с входами и выходами воздушных линий электропередачи, что может быть неприемлемо в живописных или городских районах. АИС требует дополнительного крепления в сейсмически активной зоне и излучает больше электромагнитных полей и шума, чем альтернативные технологии.
• Газ (газовый выключатель (GCB) или распределительное устройство с элегазовой изоляцией (КРУЭ)), чаще всего гексафторид серы (SF ₆ ) или смесь газов, включающая SF ₆ . Хотя эти газы самые дорогие, они являются гораздо более эффективным изолятором, чем воздух. Для ГИС требуется только 10–20 процентов площади суши, в качестве АИС. что может сэкономить на стоимости приобретения земли в городских районах, и позволить построить подстанцию ​​именно в том месте, где ее энергия используется в промышленной или городской зоне, что может привести к значительной экономии средств. Что касается генерации, КРУЭ можно установить ближе к генератору, что позволяет сэкономить на прокладке кабелей, соединениях шинопроводов и гражданском строительстве, а также может повысить надежность. ГИС может заменить АИС, если требования к электропитанию возрастут, без необходимости дополнительной земельной площади. Кроме того, КРУЭ обычно устанавливается в закрытом здании, которое защищает оборудование от загрязнения и соли. Если подстанция часто не используется для коммутации, затраты на техническое обслуживание могут быть очень низкими или даже нулевыми в течение многих лет. Поскольку SF ₆ превращается в твердое вещество при температуре -40 °C (-40 °F), в некоторых климатических условиях этим автоматическим выключателям требуются нагреватели для работы в очень холодную погоду. Элегаз _. используется в распределительных устройствах с 1960-х годов
• Минеральное масло (называемое OCB для масляного выключателя) обеспечивает высокое сопротивление между разомкнутыми контактами, эффективно останавливая протекание тока. Хотя масляные выключатели подходят для широкого диапазона напряжений, во время гашения дуги масло загрязняется, и его необходимо периодически фильтровать или заменять.
• Вакуум — лучший изолятор, чем воздух, но хуже, чем газ или масло. Вакуумные выключатели (VCB) меньше воздушных выключателей и обычно используются в распределительных и других распределительных устройствах напряжением до 35 кВ.
• Смешанная, включающая как газо-, так и воздушную изоляцию. Хотя это наименее распространенный вариант это может быть полезно, когда необходимо расширить подстанцию ​​с воздушной изоляцией, но места для дополнительного строительства очень ограничены.

Реклоузеры аналогичны выключателям и могут быть дешевле, поскольку не требуют отдельных защитных реле. Часто используемые в распределительных сетях, они часто запрограммированы на отключение, когда ток в течение определенного периода времени превышает определенное значение. Реклоузеры попытаются повторно подать питание на цепь после задержки. Если несколько раз это не удалось, реклоузер должен будет вручную перезапуститься электротехником.

Конденсаторы

Конденсаторные батареи используются на подстанциях для балансировки запаздывающего тока, потребляемого индуктивными нагрузками (такими как двигатели, трансформаторы и некоторое промышленное оборудование) с их реактивной нагрузкой . Дополнительная емкость конденсатора может потребоваться, если ​​рассредоточенная генерация (например, небольшие дизельные генераторы, фотоэлектрические солнечные панели на крыше или ветряные турбины ). к системе добавлена Конденсаторы могут уменьшить ток в проводах, помогая снизить потери в системе из-за падения напряжения или позволяя передавать дополнительную мощность через проводники. Конденсаторы можно оставлять включенными в ответ на постоянную индуктивную нагрузку или включать, когда индуктивная нагрузка увеличивается, например, летом для кондиционеров . Переключение может быть дистанционным и осуществляться вручную или автоматически.

Диспетчерские

На более крупных подстанциях есть диспетчерские для оборудования, используемого для мониторинга, управления и защиты остального оборудования подстанции. Он часто содержит защитные реле, счетчики, средства управления выключателями, средства связи, батареи и самописцы, которые сохраняют подробные данные о работе подстанции, особенно в случае какой-либо необычной активности, чтобы помочь восстановить то, что произошло постфактум. Эти диспетчерские обычно отапливаются и кондиционируются, чтобы обеспечить надежную работу этого оборудования. Дополнительное оборудование необходимо для борьбы с скачками напряжения, связанными с прерывистой возобновляемой энергией, такой как рассеянная генерация энергии ветра или солнца.

Трансформеры

Большинство трансформаторов теряют от 5 до 1,5 процентов потребляемой мощности в виде тепла и шума. Потери в железе без нагрузки постоянны, когда трансформатор находится под напряжением, тогда как потери в меди и вспомогательных устройствах пропорциональны квадрату тока. Вспомогательные потери связаны с работающими вентиляторами и насосами. который шумит, когда трансформатор работает на максимальной мощности. Чтобы снизить шум, вокруг трансформатора часто строят ограждения, которые также могут быть добавлены после постройки подстанции.

Масляные трансформаторы часто имеют обвалованные участки, чтобы предотвратить утечку пламени или утечку масла. Вокруг трансформатора сооружаются зоны противопожарного разделения или брандмауэры, чтобы остановить распространение огня. Пожарным машинам разрешен доступ на территорию.

Обслуживание

Техническое обслуживание подстанций включает в себя проверки, сбор и анализ данных, а также рутинные плановые работы. Используя такие методы, как инфракрасное сканирование и анализ растворенных газов, можно предсказать, когда подстанции потребуется техническое обслуживание, и предсказать опасности до того, как они материализуются. Инфракрасная технология находит горячие точки на подстанции, где электрическая энергия преобразуется в тепло. что указывает на проблему и может привести к дополнительному повреждению из-за высокой температуры. Анализ растворенного газа может определить, когда масло в трансформаторе с масляной изоляцией необходимо отфильтровать или заменить, а также выявить другие проблемы.

Автоматизация

Основная статья: Автоматизация энергосистемы

Первые электрические подстанции требовали ручного переключения или настройки оборудования, а также ручного сбора данных о нагрузке, потреблении энергии и аномальных событиях. По мере роста сложности распределительных сетей возникла экономическая необходимость автоматизировать надзор и управление подстанциями из централизованно обслуживаемой точки, чтобы обеспечить общую координацию в случае чрезвычайных ситуаций и снизить эксплуатационные расходы. В ранних попытках дистанционного управления подстанциями использовались выделенные провода связи, часто проходящие рядом с силовыми цепями. Линия электропередачи , микроволновая радиосвязь , оптоволоконные кабели, а также выделенные проводные цепи дистанционного управления — все это применяется для диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) на подстанциях. Развитие микропроцессора привело к экспоненциальному увеличению количества точек, которыми можно было экономично управлять и контролировать. Сегодня стандартизированные протоколы связи, такие как DNP3 , IEC 61850 и Modbus , и это лишь некоторые из них, используются, чтобы позволить множеству интеллектуальных электронных устройств взаимодействовать друг с другом и центрами диспетчерского управления. Распределенное автоматическое управление на подстанциях является одним из элементов так называемой умная сетка .

Дальнейшее чтение

• Блюм, Юго-Запад (2016). Основы электроэнергетической системы для неэлектриков . Серия прессы IEEE по энергетике и энергетическим системам. Уайли. ISBN  978-1-119-18019-7 .
• Финн, Джон (2019). «Введение в планирование и концепции подстанций». Подстанции . Международное издательство Спрингер. стр. 7–10. ISBN  978-3-319-49574-3 .