МАЧТОВЫЕ ПОДСТАНЦИИ 20/0,4 КВ
Решения финских энергетиков

Основной критерий – минимум затрат

Евгений Лютик, технический специалист компании ENSTO, г. Москва

На страницах журнала мы неоднократно рассказывали об особенностях распределительных электрических сетей нашего северного соседа – Финляндии («Новости Электротехники» № 6(36) 2005, № 1(37) и № 2(38) 2006, www.news.elteh.ru). Все авторы обращали внимание на экономически и технически обоснованные решения, используемые в электроэнергетике этой страны. Евгений Алексеевич Лютик сегодня остановится на мачтовых понижающих подстанциях, составляющих основу питания электроэнергией сельских населенных пунктов и небольших промышленных потребителей Финляндии.

Рис.1. Трансформаторная подстанция мачтового типа

Рис.1. Конструкция трансформаторной подстанции мачтового типа
1 – трансформатор;
2 – устройство высокого напряжения;
3 – распредустройство низкого напряжения

В середине 40-х годов более чем половина объектов в сельскохозяйственных районах Финляндии вообще не снабжалась электроэнергией. Распределительная сеть страны начала развиваться стремительными темпами только после второй мировой войны. До 40-х годов финские энергетики ориентировались в основном на немецкую и в некоторых аспектах на английскую модели построения сетевого хозяйства. В 40-х годах в качестве базовых были выбраны как европейская, так и американская модели распределительных сетей. На сегодняшний день электрифицировано 99,8% территории страны.
В 1945 г. были стандартизированы и определены к применению основные классы напряжений: 20 кВ в сетях среднего напряжения и 380/220 В (сегодня это 400/230В) в сетях низкого напряжения. В 1960-х годах были стандартизированы подстанции мачтового типа с применением мачтовых рубильников низкого напряжения (рис. 1).
Конструкция мачтовых понижающих подстанций 20/0,4 кВ, широко используемая в Финляндии, довольно проста (рис. 2). Подстанции состоят из силового трансформатора, устройства высокого напряжения (УВН) и распределительного устройства низкого напряжения. Все металлоконструкции изготавливаются из стали горячей оцинковки, а компоненты подстанции монтируются на одной или двух стойках. В Финляндии опоры ВЛ и стойки трансформаторных подстанций изготавливаются исключительно из дерева, а их срок службы составляет не менее 40 лет.
В качестве силового трансформатора применен масляный герметичный трансформатор. Для снабжения потребителей используются только трехфазные трансформаторы, причем в их конструкции отсутствуют расширительный бачок и переключающее устройство для регулирования напряжения трансформатора без возбуждения (ПБВ), что повышает надежность, уменьшает стоимость трансформатора и облегчает его транспортировку.

УВН состоит из простого разъединителя, снабженного устройством гашения дуги, вводных изоляторов, ограничителей перенапряжений либо искровых промежутков.
Разъединители, используемые на стороне 20 кВ, позволяют отключать полностью нагруженный трансформатор мощностью до 500 кВА. Такие разъединители нередко оснащают устройствами дистанционного управления, тем самым обеспечивая автоматизацию управления сетью. Зачастую трансформаторы малой мощности (16 кВА) присоединяются напрямую, без коммутационного аппарата на стороне ВН. В этом случае разъединителем секционируется весь разветвленный участок сети отпайки от участка магистральной линии. Такая схема позволяет максимально приблизить ТП к потребителю, при этом сделав ее дешевой и надежной. Финские электросетевые компании обеспечивают запитку каждого отдельного потребителя от его собственной подстанции, тем самым добиваясь снижения потерь при передаче электроэнергии за счет резкого уменьшения протяженности сети 0,4 кВ, а также ограничивая падение напряжения и перегрузки трансформатора на питающей подстанции. Кроме того, подобная схема питания позволяет дистанционно более точно отслеживать потребление электроэнергии тем или иным потребителем непосредственно на ТП.
В трансформаторных подстанциях со стороны 20 кВ исключены плавкие предохранители, т.к. они часто перегорают, при этом являясь виновниками необоснованных отключений. Защита подстанций от грозовых и коммутационных перенапряжений ограничивается применением искровых промежутков либо искровых промежутков в комбинации с ОПН, причем искровые промежутки снабжаются защитой от перекрытия птицами. Искровые промежутки эффективно работают при небольших токах однофазных замыканий, обеспечивая их самогашение. При больших токах КЗ гашение дуги в искровом промежутке происходит за счет отключения выключателя на питающей подстанции.

Рис.3. Конструкция мачтового рубильника

Вместо распределительного устройства низкого напряжения, традиционного для столбовых подстанций, применяемых в России, в финских электроснабжающих компаниях используют мачтовые рубильники (рис. 3), которые монтируются без распределительного шкафа непосредственно на стойке трансформаторной подстанции на высоте 3–4 м. При этом отпадает необходимость в использовании дорогостоящих автоматических выключателей и ограничителей перенапряжений. Мачтовые рубильники оснащены плавкими предохранительными вставками и используются для защиты низковольтных сетей, они выполняют функции предохранителя, выключателя и разъединителя. Данные устройства позволяют коммутировать токи нагрузки. Управление рубильником осуществляется с земли с помощью изолирующей оперативной штанги.
Соединительные проводники между оборудованием подстанции имеют аппаратные зажимы или кабельные наконечники. Соединение стороны НН силового трансформатора с РУНН выполняется изолированным проводом.
Отходящие линии от ТП выполняются самонесущими изолированными проводами, монтируемыми на крюках, установленных на стойке ТП. Количество отходящих присоединений 0,4 кВ может меняться путем установки необходимого количества мачтовых рубильников. При этом, устанавливая плавкие вставки, рассчитанные на меньшие токи, можно достигнуть высокой чувствительности и селективности защиты к перегрузкам и токам КЗ.

Cтандартная конструкция мачтовых трансформаторных подстанций, применяемых в Финляндии, крайне проста и очень надежна. Благодаря использованию новых технологий в комбинации с простыми техническими решениями, электрические сети страны имеют одни из самых высоких показателей по надежности электроснабжения и безопасности обслуживания. Следует также отметить, что стоимость электроэнергии в Финляндии – одна из самых низких в мире.