Как выбрать комплектную трансформаторную подстанцию КТП для объекта

Выбор комплектной трансформаторной подстанции начинается не с конкретной модели КТП и не с сравнения цен. Сначала необходимо определить электрические параметры объекта, требования к надёжности электроснабжения, схему подключения к сети, условия размещения оборудования и перспективу увеличения нагрузки.

КТП представляет собой комплекс электротехнического оборудования, который принимает электроэнергию со стороны высокого напряжения, преобразует её с помощью силового трансформатора и распределяет по потребителям на стороне 0,4 кВ. От правильности подбора подстанции зависит не только возможность обеспечить объект необходимой мощностью, но и надёжность, безопасность и удобство дальнейшей эксплуатации системы электроснабжения.

В этой статье разберём основные параметры, которые необходимо учитывать при выборе комплектной трансформаторной подстанции КТП (внутренняя ссылка на основной раздел «Трансформаторные подстанции»), и рассмотрим типичные ошибки, возникающие на этапе подбора оборудования.

С каких данных начинается выбор КТП

Перед тем как выбирать мощность и исполнение подстанции, необходимо собрать исходные данные по объекту. Чем точнее они определены, тем меньше риск получить избыточную по стоимости либо, наоборот, недостаточную по возможностям КТП.

Основными исходными документами обычно являются технические условия на технологическое присоединение, проект электроснабжения, однолинейная схема или техническое задание заказчика.

Основные параметры для подбора

Для предварительного выбора КТП необходимо определить:

• расчетную электрическую нагрузку объекта;
• требуемую мощность силового трансформатора;
• напряжение питающей сети — 6 или 10 кВ;
• напряжение на стороне потребителей — как правило, 0,4 кВ;
• количество силовых трансформаторов;
• категорию надёжности электроснабжения;
• схему подключения КТП к внешней сети;
• тип ввода высокого напряжения;
• количество и номиналы отходящих линий 0,4 кВ;
• необходимость секционирования шин;
• наличие АВР;
• требования к коммерческому учёту;
• тип устанавливаемого трансформатора;
• климатические условия;
• место размещения КТП;
• требования к корпусу и степени защиты;
• необходимость дополнительной автоматики.

Что желательно передать производителю

Если проект уже разработан, наиболее полезными исходными данными будут однолинейная схема и спецификация.

Если проектной документации пока нет, можно заполнить опросный лист на трансформаторную подстанцию (внутренняя ссылка на раздел «Опросные листы»). На основании этих данных производитель сможет определить подходящую схему и подготовить предложение по комплектации.

Как определить необходимую мощность КТП

Одна из наиболее распространённых ошибок — выбирать трансформатор только по сумме номинальной мощности всего установленного оборудования.

На практике электроприёмники редко работают одновременно с максимальной нагрузкой. Поэтому при расчёте учитываются фактические режимы работы, коэффициенты спроса и одновременности, характер нагрузки, коэффициент мощности, пусковые токи крупных электродвигателей и другие параметры.

Почему нельзя просто сложить мощности оборудования

Предположим, на предприятии установлено технологическое оборудование суммарной мощностью 700 кВт. Это ещё не означает, что необходимо устанавливать трансформатор мощностью, соответствующей всей этой нагрузке.

Часть оборудования может работать попеременно, некоторые потребители включаются только периодически, а отдельные механизмы имеют сравнительно небольшую среднюю загрузку.

С другой стороны, слишком маленький запас мощности также нежелателен. Если предприятие планирует расширение производства, подключение новых линий или увеличение числа потребителей, этот фактор необходимо учитывать уже на этапе выбора КТП.

Какой запас мощности предусматривать

Универсального процента запаса для всех объектов не существует. Он определяется проектом и зависит от характера нагрузки, перспектив развития объекта, требований к резервированию и режима работы трансформатора.

Избыточное увеличение мощности «на всякий случай» тоже не всегда рационально: более мощный трансформатор увеличивает стоимость КТП и может изменить экономику её эксплуатации.

Подробный алгоритм расчёта мы отдельно рассматриваем в статье «Как рассчитать необходимую мощность трансформатора для КТП» (внутренняя ссылка на опубликованную статью).

После определения расчётной нагрузки выбирается ближайшая подходящая стандартная мощность оборудования. Для многих объектов применяются КТП 250, 400, 630, 1000, 1250, 1600 кВА и другие исполнения.

Одна КТП или двухтрансформаторная 2КТП

Следующий принципиальный вопрос — достаточно ли одного силового трансформатора или объект требует двухтрансформаторной схемы.

Это решение зависит не только от общей мощности потребителей.

Когда применяется однотрансформаторная КТП

Однотрансформаторная подстанция может быть оптимальным решением, если схема электроснабжения допускает питание нагрузки от одного трансформатора и перерыв в электроснабжении на время устранения неисправности является допустимым с точки зрения проекта и категории потребителей.

Такая схема проще по конструкции и обычно требует меньших капитальных затрат.

Для большинства типовых задач наружного электроснабжения используются киосковые трансформаторные подстанции КТП (внутренняя ссылка на каталог киосковых КТП), которые могут комплектоваться различными вариантами оборудования высокого и низкого напряжения.

Когда стоит рассматривать 2КТП

Двухтрансформаторная подстанция 2КТП (внутренняя ссылка на раздел 2КТП) применяется, когда необходимо повысить надёжность электроснабжения, разделить нагрузку между двумя трансформаторами или обеспечить возможность резервирования.

Такие решения востребованы на промышленных предприятиях, крупных коммерческих объектах, инженерной инфраструктуре и других объектах, где остановка электроснабжения части потребителей может привести к существенным последствиям.

Резервирование в 2КТП

Один из распространённых вариантов предусматривает две секции шин 0,4 кВ, каждая из которых в нормальном режиме питается от собственного трансформатора.

При соответствующей схеме между секциями может предусматриваться секционный аппарат. Возможность переноса нагрузки с одной секции на другую и допустимая загрузка оставшегося в работе трансформатора определяются расчётом.

Поэтому принцип «два трансформатора автоматически обеспечивают полный резерв» некорректен. Для резервирования должна быть правильно рассчитана вся схема.

КТП 6/0,4 или 10/0,4 кВ

Выбирать класс напряжения высокой стороны произвольно нельзя. Он определяется параметрами внешней питающей сети и техническими условиями сетевой организации.

На практике КТП широко применяются в распределительных сетях:

• 6/0,4 кВ;
• 10/0,4 кВ.

В обозначении первая величина характеризует номинальное напряжение высокой стороны, а 0,4 кВ — напряжение низкой стороны, от которой питаются конечные потребители.

Что определяет напряжение ВН

Основным исходным параметром являются технические условия на присоединение.

Если точка подключения предоставлена к сети 10 кВ, оборудование РУВН и силовой трансформатор должны соответствовать проектному классу напряжения. Аналогичный принцип действует для сети 6 кВ.

Поэтому при запросе стоимости КТП желательно сразу указывать не просто требуемую мощность, например «КТП 630», а полный набор известных параметров: мощность, напряжение высокой стороны, напряжение низкой стороны и предполагаемую схему подключения.

Тупиковая или проходная КТП

По способу включения в сеть подстанции могут иметь различное схемное исполнение. Одним из основных критериев является положение КТП относительно питающей линии.

Тупиковая КТП

Тупиковая подстанция подключается в конце питающей линии. Электроэнергия поступает к КТП со стороны источника питания, после чего преобразуется и распределяется между потребителями объекта.

Такая схема характерна для радиального электроснабжения.

Проходная КТП

Проходное исполнение используется, когда необходимо обеспечить дальнейшее прохождение линии высокого напряжения через подстанцию.

Такое решение может применяться в кольцевых и иных схемах распределительных сетей, где после данной КТП от линии питаются следующие элементы сети.

Почему тип схемы нужно определить заранее

Тупиковое и проходное исполнения отличаются составом оборудования РУВН. Поэтому изменить принцип подключения уже после изготовления подстанции значительно сложнее, чем определить необходимую схему на стадии технического задания.

При выборе необходимо ориентироваться на проект и однолинейную схему электроснабжения, а не только на стоимость конкретной КТП.

Как выбрать трансформатор для КТП

Силовой трансформатор является одним из основных элементов комплектной подстанции. Его выбор влияет на мощность КТП, габариты, условия эксплуатации и требования к обслуживанию.

В составе КТП могут использоваться масляные или сухие трансформаторы.

Масляные трансформаторы

Для наружных комплектных подстанций широко применяются масляные трансформаторы (внутренняя ссылка на раздел «Трансформаторы масляные»).

В зависимости от технического задания могут использоваться различные серии, в том числе ТМ и ТМГ.

При выборе учитываются:

• номинальная мощность;
• напряжение ВН и НН;
• схема и группа соединения обмоток;
• потери;
• напряжение короткого замыкания;
• климатическое исполнение;
• способ подключения;
• требования проекта.

Сухие трансформаторы

Сухие трансформаторы часто рассматриваются для объектов, где предъявляются повышенные требования к размещению оборудования внутри зданий, пожарной безопасности или отсутствию трансформаторного масла.

Конкретное решение должно приниматься с учётом проекта, условий установки, требований к вентиляции, степени защиты и экономической целесообразности.

ТМ или ТМГ

При использовании масляного оборудования необходимо также определить серию трансформатора.

Трансформаторы ТМ и ТМГ отличаются конструктивным исполнением системы компенсации температурных изменений объёма масла. Этот вопрос имеет смысл рассматривать отдельно, поскольку выбор зависит не только от первоначальной стоимости, но и от требований к эксплуатации.

Из чего состоит комплектация КТП

Даже две КТП одинаковой мощности могут существенно отличаться по цене и возможностям. Причина заключается в составе высоковольтного и низковольтного оборудования.

Поэтому запрос «сколько стоит КТП 630 кВА» без дополнительной информации даёт лишь ориентировочное понимание стоимости.

Распределительное устройство высокого напряжения

РУВН обеспечивает прием электроэнергии со стороны сети 6 или 10 кВ и коммутацию высоковольтной цепи.

В зависимости от схемы могут применяться:

• разъединители;
• выключатели нагрузки;
• предохранители;
• вакуумные выключатели;
• заземляющие ножи;
• ограничители перенапряжений;
• измерительное оборудование;
• устройства релейной защиты и автоматики.

Конкретный состав определяется схемой КТП и требованиями проекта.

Силовой трансформатор

Трансформатор обеспечивает преобразование напряжения до уровня, необходимого потребителям.

Его мощность должна соответствовать расчётной нагрузке, а конструктивное исполнение — условиям установки и режиму эксплуатации.

Распределительное устройство низкого напряжения

РУНН предназначено для приёма электроэнергии после трансформатора и её распределения по отходящим линиям 0,4 кВ.

В состав РУНН могут входить:

• вводной автоматический выключатель;
• секционный выключатель;
• отходящие автоматические выключатели;
• трансформаторы тока;
• приборы измерения;
• счетчики электроэнергии;
• устройства АВР;
• аппаратура сигнализации;
• устройства защиты и автоматики.

Количество отходящих линий

Количество и номиналы отходящих линий лучше определить до заказа оборудования.

Необходимо учитывать не только существующие потребители, но и реально предусмотренное проектом дальнейшее расширение системы электроснабжения. Это позволяет заранее предусмотреть необходимые коммутационные аппараты и место в РУНН.

Нужен ли АВР в КТП

Автоматический ввод резерва применяется в системах, где необходимо автоматически переключать нагрузку на резервный источник или резервную секцию при исчезновении основного питания.

Само наличие двух трансформаторов ещё не означает наличие полноценного АВР.

Где может применяться автоматическое резервирование

В зависимости от схемы электроснабжения автоматическое переключение может быть организовано:

• между двумя вводами;
• между секциями шин;
• между основным и резервным источником;
• в отдельных цепях ответственных потребителей.

Логика работы автоматики должна соответствовать проектной схеме и требованиям к электроснабжению конкретного объекта.

Когда усложнение схемы неоправданно

Добавление АВР увеличивает сложность оборудования и стоимость КТП. Если категория потребителей и проектная схема не требуют автоматического восстановления питания, применение сложной автоматики только «для запаса» может оказаться экономически неоправданным.

Поэтому необходимость АВР должна определяться не универсальным шаблоном, а требованиями объекта.

Что учитывать при размещении КТП

Подстанция выбирается не только по электрическим параметрам. Не менее важны физические условия её размещения.

До заказа оборудования желательно определить место установки и проверить возможность доставки, монтажа и дальнейшего обслуживания.

Наружная установка

Для наружного размещения важны:

• климатический район;
• минимальная и максимальная температура;
• снеговая и ветровая нагрузка;
• вероятность подтопления;
• запылённость;
• доступ для обслуживания;
• возможность подъезда грузовой и специальной техники;
• расположение кабельных трасс;
• требования к фундаменту;
• безопасные расстояния до окружающих объектов.

Для регионов с низкими температурами может потребоваться утеплённое исполнение корпуса и дополнительные инженерные решения.

Габариты и возможность доставки

На этапе проектирования необходимо учитывать не только габариты самой КТП, но и маршрут доставки на объект.

Для плотной городской застройки, действующего промышленного предприятия или площадки с ограниченными проездами это может стать одним из ключевых факторов выбора конструкции.

Обслуживание после монтажа

Должен быть предусмотрен безопасный доступ к дверям, высоковольтному и низковольтному оборудованию, трансформаторному отсеку и другим обслуживаемым элементам.

Недостаточно просто физически разместить КТП на свободном участке — необходимо обеспечить возможность её нормальной эксплуатации.

Какие ошибки чаще всего допускают при выборе КТП

Ошибки на стадии технического задания могут привести к изменению проекта, удорожанию оборудования или сложностям при подключении.

Ошибка 1. Выбирать только по мощности

Фраза «нужна КТП 630 кВА» недостаточна для точного подбора.

Необходимо знать напряжение, схему подключения, тип РУВН, количество линий РУНН, требования к учёту, автоматике и условиям эксплуатации.

Ошибка 2. Завышать мощность без расчёта

Большой запас мощности не всегда является преимуществом. Он увеличивает первоначальную стоимость оборудования и может быть неоправданным для фактического режима нагрузки.

Ошибка 3. Не учитывать развитие объекта

Обратная ситуация — подбор КТП точно под существующую нагрузку без учёта уже запланированного расширения.

Если через год планируется новая производственная линия, складской корпус или дополнительное оборудование, это желательно учитывать заранее.

Ошибка 4. Путать мощность и надёжность

Увеличение мощности одного трансформатора не заменяет резервирование.

Если объекту требуется возможность сохранения питания при аварии или выводе части оборудования из работы, необходимо рассматривать соответствующую схему электроснабжения, в том числе двухтрансформаторные подстанции 2КТП (внутренняя ссылка на 2КТП).

Ошибка 5. Заказывать КТП до получения технических условий

Параметры точки присоединения определяют важную часть характеристик будущей подстанции.

Заказывать оборудование до фиксации исходных требований имеет смысл только при наличии достаточных проектных данных.

Ошибка 6. Не согласовать однолинейную схему

Именно схема показывает, какое оборудование должно находиться на высокой и низкой стороне, каким образом организовано секционирование, резервирование, учёт и защита.

Поэтому согласование схемы является одним из ключевых этапов подготовки КТП к производству.

Как правильно сформировать запрос на производство КТП

Чем больше исходной информации производитель получает в начале работы, тем точнее можно определить комплектацию и рассчитать стоимость.

Для предварительного расчёта желательно указать:

1. Требуемую мощность КТП.
2. Напряжение ВН — 6 или 10 кВ.
3. Напряжение НН.
4. Количество трансформаторов.
5. Предпочтительный тип трансформатора.
6. Тупиковую или проходную схему.
7. Тип высоковольтного ввода.
8. Количество и номиналы отходящих линий 0,4 кВ.
9. Необходимость АВР.
10. Необходимость секционирования.
11. Требования к учёту электроэнергии.
12. Климатическое исполнение.
13. Место установки.
14. Дополнительные требования проекта.

Если часть параметров неизвестна

Необязательно самостоятельно определять всю комплектацию.

Если известна расчетная нагрузка, имеются технические условия и понятна задача объекта, эти данные уже позволяют начать подбор оборудования.

Для этого можно заполнить опросный лист на КТП (внутренняя ссылка на опросные листы) или передать производителю техническое задание, проект и однолинейную схему.

Что подготовить для точного расчёта стоимости

Оптимальный комплект исходных данных:

• технические условия;
• однолинейная схема;
• спецификация;
• опросный лист;
• требования к конкретным производителям комплектующих, если они предусмотрены проектом;
• данные об условиях эксплуатации.

Чем меньше неопределённых параметров остаётся к моменту расчёта, тем точнее коммерческое предложение соответствует фактической комплектации КТП.

Итог: какую КТП выбрать для объекта

Правильно подобранная комплектная трансформаторная подстанция — это не просто трансформатор определённой мощности в металлическом корпусе. Это комплексное решение, параметры которого должны соответствовать внешней сети, нагрузке объекта, категории надёжности и принятой схеме электроснабжения.

При выборе КТП необходимо последовательно определить:

• расчетную нагрузку;
• мощность трансформатора;
• напряжение 6 или 10 кВ;
• необходимое количество трансформаторов;
• тупиковую или проходную схему;
• состав РУВН;
• состав РУНН;
• количество отходящих линий;
• необходимость АВР и секционирования;
• тип силового трансформатора;
• требования к учёту;
• климатическое и конструктивное исполнение.

После этого можно переходить к выбору конкретной конфигурации в разделе трансформаторные подстанции КТП (внутренняя ссылка на основной каталог КТП).

Если исходные параметры объекта уже известны, передайте техническое задание, однолинейную схему или заполненный опросный лист на трансформаторную подстанцию (внутренняя ссылка на опросные листы). Это позволит подобрать оборудование под фактические требования объекта и подготовить технически корректную комплектацию.