Электрическая подстанция - это электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и последующего распределения электрической энергии. Электрическая подстанция состоит из трансформаторов или других преобразователей энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств.Электрические подстанции предназначены для распределения электроэнергии и для повышения или понижения напряжения в сети переменного тока. Энергетическое строительство использует электрические подстанции как важный элемент в проведении высоковольтных линий электропередачи. Подстанции преобразуют напряжение, вырабатываемое генераторами, в более высокое, необходимое для передачи электроэнергии по ЛЭП.Унифицированные железобетонные элементы подстанций - это железобетонные изделия из тяжелого бетона, предназначенные для строительства открытых распределительных устройств, электроподстанций напряжением 35–500 кВ, зданий основного и вспомогательного назначения.
Электрические подстанции позволяют как повышать (повышающие подстанции), так и понижать (понижающие подстанции) напряжение в сети переменного тока. Подстанция, в которой используются повышающие трансформаторы, повышает электрическое напряжение при соответствующем снижении значения силы тока, понижающая, соответственно - уменьшает выходное напряжение при пропорциональном увеличении силы тока.
В энергетическом строительстве электрические подстанции применяются при проведении воздушных высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) с целью повышения напряжения, вырабатываемого генераторами, необходимого для передачи электроэнергии по этим линиям. Целью повышения передаваемого напряжения в проводах ЛЭП является уменьшение потерь энергии на активном сопротивлении за счет уменьшения силы проходящего тока. Благодаря этому, по воздушным ЛЭП становится возможным передавать электроэнергию большой мощности и на значительное расстояние. Это является целесообразным решением для передачи электроэнергии по всей территории страны в частности и для развития энергетики в целом.
По месту их размещения подстанции делятся на открытые, устройство которых происходит на открытом воздухе (ОТП - открытая трансформаторная подстанция, ОРУ - открытые распределительные устройства), и закрытые - это подстанции, оборудование которых расположено в здании (ЗТП - закрытая трансформаторная подстанция).
Электроподстанции могут располагаться на открытых площадках, в закрытых помещениях, под землёй и на опорах (МТП - мачтовая трансформаторная подстанция), в специальных помещениях зданий-потребителей. Встроенные подстанции часто предусматриваются в проектировании больших зданий и небоскребов.
Для устройства и последующей эксплуатации электрических подстанций напряжением и открытых распределительных устройств напряжением 35 - 500 кВ применяются специальные конструкции - унифицированные сборные элементы подстанций, в число которых входят лотки, каналы, плиты, стойки, шпалы, фундаменты, сваи. Количество тех или иных используемых элементов для каждой подстанции прямо пропорционально мощности проходящего через трансформатор тока, способу присоединения подстанции к электрической сети, а также месту ее установки.
Унифицированные железобетонные элементы подстанций изготавливаются по серии 3.407.1-157 и ТУ 5863-003-00113371-2004.
Согласно проектной документации серии 3.407.1-157 унифицированные элементы подстанций делятся на группы в зависимости от назначения и способа изготовления:
- 1-я группа включает в себя центрифугированные изделия. В группу входят 5 типоразмеров предварительно напряженных цилиндрических труб, которые используются для стоек порталов ошиновки открытых распределительных устройств (ОРУ) 220, 330 и 500 кВ, трансформаторных групп, прожекторных мачт и отдельно стоящих молниеотводов, а также 2 типоразмера цилиндрических фундаментов, используемых для установки стоек стальных порталов ОРУ 35 - 220 кВ и трансформаторов;
- 2-я группа - вибрированные предварительно напряженные изделия порталов. В эту группу входят 3 типоразмера конических стоек прямоугольного сечения и 2 типоразмера траверс трапециевидного сечения, постоянного по всей длине;
- 3-я группа - изделия опор под оборудование. В состав группы входят предварительно напряженные сваи (3 типоразмера) и стойки (5 типоразмеров) квадратного сечения 21х21 см, применяемые в качестве опор для установки электротехнического оборудования. Для заделки стоек в слабых и пучинистых грунтах применен ненапряженный подножник стаканного типа квадратного сечения по подошве с размерами 80х80 см;
- 4-я группа включает в себя изделия кабельных лотков и каналов. В группу входят 2 лотка, 2 бруска, 2 плиты перекрытия лотков и каналов и один дырчатый блок для прохода кабелей через дороги;
- 5-я группа состоит из плит и шпал. В эту группу входят 4 типоразмера плит, одна шпала и одна полушпала, предназначенные для фундаментов под трансформаторы глухих пересечений, а также для железнодорожных путей, по которым осуществляется перекатка трансформаторов;
- 6-я группа – сюда входят фундаменты и плиты для установки оборудования комплектных трансформаторных подстанций (КТП) и комплектных распределительных устройств наружной установки (КРУН). В состав этой группы входят 5 типоразмеров лежней и 2 типоразмера плит;
- 7-я группа включает в себя изделия ограды. В группу входят 2 типоразмера изделий для устройства незаглубленной ограды;
- 8-я группа - в группу входят 2 типоразмера грибовидных подножников узкобазных металлических порталов и фундаментов под трансформаторы.
Для всех видов электрических подстанций требуются свои унифицированные железобетонные элементы подстанций.
Унифицированные элементы подстанций изготавливаются из железобетона - высокопрочного материала, состоящего из тяжелого бетона с применением армирования из стальных каркасов и стержней. Применяемый класс бетона зависит от назначения и особенностей эксплуатации изделий:
- 1-я группа: стойки порталов изготавливаются из бетона класса В40, цилиндрические фундаменты - из бетона класса В15;
- 2-я группа - все изделия изготавливаются из бетона класса В30;
- 3-я группа: стойки и сваи - из бетона класса В30, подножники - класса В15;
- 4-я группа - класс бетона всех изделий - В15;
- 5-я группа - класс В25;
- 6-я группа - лежни – из бетона класса В15, плиты - В22,5;
- 7-я группа - класс В15;
- 8-я группа - класс В30.
Марка бетона по морозостойкости для изделий 1-й и 2-й групп, кроме подножников, в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха в районе строительства, следует принимать: до -20°С - F100, при температуре от -21°С до -40°С – не ниже F150, ниже -40°С – от F200. Для остальных изделий марка бетона по морозостойкости должна быть не менее F100. Для жби элементов, подвергающихся в грунте воздействию агрессивной среды, марка бетона по водонепроницаемости должна быть не менее W6.
В качестве армирования для бетона конструкций элементов подстанций используется:
- стержневая горячекатаная гладкая сталь класса А-I по ГОСТ 5781-82;
- стержневая горячекатаная сталь периодического профиля класса А-III и A-V по ГОСТ 5781-82;
- стержневая термически упрочненная сталь периодического профиля класса Ат-VI по ГОСТ 10884-81;
- обыкновенная арматурная проволока гладкая класса В-1 по ГОСТ 6727-80.
Монтажные петли должны изготавливаться из горячекатаной гладкой арматурной стали класса А-I, марок ВСт3 сп2 и ВСт3 пс2. Сталь марки ВСт3 пс2 в случае монтажа элементов подстанций при расчетной зимней температуре ниже -40°С применять не допускается.
Маркировка железобетонных сборных элементов подстанций состоит из буквенно-цифровых значений, разбитых на три группы:
первая группа буквенно-цифрового значения содержит литеры условного наименования изделий и основные габаритные размеры, в дециметрах, где:
СЦП - стойка цилиндрическая полая,
ФТ, ФЦТ - фундамент цилиндрический
ВС, ВСЛ - стойка порталов коническая прямоугольного сечения,
ТЖ - траверса,
СН, УСВ - свая энергетическая (свая квадратного сечения),
СОН - стойка энергетическая квадратного сечения,
Ф, ПФ - фундамент грибовидный,
БДЛ - универсальный дырчатый блок,
Л - лоток кабельных каналов,
УБК - универсальный кабельный лоток,
П, УП - плита перекрытия лотков и каналов,
ПФ, ФП - плита фундамента под трансформаторы,
НСП - плита под оборудование ОРУ,
АП - плита анкерная,
ШТ, ЖБ - шпала,
ЛЖ - лежень,
ПН -плита для маслосборника и огнезащитной стенки,
Б - балка для незаглубленной ограды,
БУ - укороченная балка,
УБ - подножник,
УСО - унифицированная стойка опоры,
Б, БК - брусок для кабельных каналов,
К, ТК - колонна квадратного сечения,
ФЖ - фундамент стаканного типа под колонны.
вторая группа, через дефис, обозначает несущую способность в кН/м;
третья группа, также через дефис, обозначает конструктивные особенности изделия (вариант армирования, наличие дополнительных закладных деталей).
Железобетонные стойки порталов для подстанций напряжением 35-500 кВ типа ВС, СЦП
В состав данной группы входят:
- 5 типоразмеров предварительно напряженных цилиндрических труб используемых для стоек порталов распределительных устройств (ОРУ) 220, 330 и 500 кВ, трансформаторных групп и прожекторных мачт;
- 3 типоразмера предварительно напряженных вибрированных конических стоек прямоугольного сечения.
Стойки изготавливаются в соответствии с ТУ 5800-003-00113371-2004 и рабочими чертежами типовых конструкций серии 3.407.1-157 выпуск 1.
Отгрузка производиться ж.д. транспортом в полувагонах (ВС 90-112 и ВС 105-167), на платформах (ВС 140-257) и на двух платформах, составленных в сцеп (для СЦП). Возможна доставка автотранспортом.
Унифицированные железобетонные элементы подстанций 35-500 кВ
Железобетонные унифицированные элементы изготовляемые из тяжелого бетона и предназначенные для строительства открытых распределительных устройств, электроподстанций напряжением 35-500 кВ, зданий основного и вспомогательного назначения на стройках Минтопэнерго РФ.
Закрытые каналы для технического водоснабжения тепловых и атомных электростанций
Сборные элементы железобетонных закрытых каналов изготовляются заводским способом в металлической опалубке с систематической проверкой их прочности, а также прочности бетона и арматуры в соответствии с ТУ 3448-17301-77.Одноячейковые каналы собираются из отдельных элементов замкнутого контура, имеют только поперечные швы замоноличивания. Длина элементов определилась технологией изготовления. Для замоноличивания стыков применяют бетон гидротехнический марка по прочности на сжатие В25, водонепроницаемость W-8.