Столбовые трансформаторные подстанции (СТП)

Столбовые трансформаторные подстанции (СТП), часто называемые в народе «трансформаторными будками на столбах», представляют собой компактные комплектные устройства, предназначенные для приема, преобразования и распределения электрической энергии в сетях 6(10)/0,4 кВ. Они являются конечным звеном в цепочке передачи электроэнергии от магистральных линий к конечным потребителям — жилым домам, небольшим производствам и объектам инфраструктуры в сельской местности, поселках городского типа и на окраинах городов.

1. Назначение и основные функции

СТП выполняют ряд критически важных функций в распределительной сети:

• Прием электроэнергии: Подключение к воздушной линии электропередачи (ВЛ) среднего напряжения 6 или 10 кВ.
• Преобразование напряжения: Понижение высокого (6/10 кВ) напряжения до низкого (0,4 кВ / 380/220 В), пригодного для питания конечных потребителей.
• Распределение электроэнергии: Распределение преобразованной энергии по нескольким линиям (фидерам) к потребителям.
• Защита и учет: Обеспечение защиты сети от токов короткого замыкания и перегрузок, а также учет потребленной электроэнергии.

2. Конструкция и состав оборудования

Конструктивно СТП монтируются на одной или двух железобетонных или металлических опорах (стойках) на высоте, исключающей доступ посторонних лиц.

Основные компоненты СТП:

1. Силовой трансформатор:

• Тип: Как правило, масляный (ТМ) или, все чаще, сухой (ТС) и заполненный негорючим жидким диэлектриком (ТСЗ).
• Мощность: Наиболее распространены трансформаторы мощностью 25, 40, 63, 100, 160 кВА. Выбор мощности зависит от количества и типа подключаемых потребителей.
• Напряжение: Первичное — 6 или 10 кВ, вторичное — 0,4 кВ.

2. Разрядники (ОПН — Ограничители Перенапряжений Нелинейные):

• Установлены на стороне ВН (высокого напряжения).
• Назначение: Защита трансформатора и оборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений.

3. Высоковольтные предохранители (ПКТ):

• Установлены на стороне ВН.
• Назначение: Защита трансформатора и участка ВЛ от токов короткого замыкания и перегрузки.

4. Разъединитель:

• Назначение: Создание видимого разрыва цепи для безопасного проведения работ на трансформаторе или его отключения от линии.

5. Низковольтный шкаф (ШНН) или Распределительное устройство (РУ) 0,4 кВ:

• Это «мозг» подстанции, устанавливаемый на столбе ниже трансформатора.
• Состав шкафа:
  • Вводной автоматический выключатель (или рубильник с предохранителями): Для коммутации и защиты со стороны низкого напряжения.
  • Счетчик электроэнергии: Для коммерческого учета (часто вынесен на фасад шкафа для удобства снятия показаний).
  • Автоматические выключатели (АВ) на отходящих линиях: Защита каждой группы потребителей (например, отдельный автомат на улицу, на группу домов).
  • Устройство защитного отключения (УЗО): Может устанавливаться для повышения безопасности.
  • Шина заземления: Для подключения защитных проводников.

6. Система заземления:

• Контур заземления: Обязательный элемент, состоящий из вертикальных заземлителей, соединенных горизонтальной полосой. Обеспечивает безопасность при пробое изоляции и нормальную работу защитной аппаратуры.

3. Классификация и типы СТП

• По количеству трансформаторов: Одно- и двухтрансформаторные.
• По схеме подключения: Тупиковые и проходные (когда через подстанцию проходит магистральная ВЛ).
• По материалу шкафа: Металлические (более прочные) и полимерные (устойчивые к коррозии).
• По типу трансформатора: С масляным, сухим или с заполнением негорючей жидкостью (СОВ).

4. Преимущества и недостатки

Преимущества:

1. Компактность и малая занимаемая площадь: Не требуют отвода земельного участка.
2. Относительно низкая стоимость: По сравнению с киосковыми (КТП) или закрытыми подстанциями.
3. Быстрота монтажа и ввода в эксплуатацию: Поставляются в комплектном виде.
4. Защищенность от несанкционированного доступа: За счет высотного расположения.
5. Хорошая естественная вентиляция.

Недостатки:

1. Ограниченная мощность: Как правило, до 250 кВА.
2. Ограниченность в обслуживании: Требуется подъем на высоту.
3. Воздействие атмосферных явлений: Оборудование подвержено дождю, снегу, ветру, перепадам температур.
4. Влияние на эстетику ландшафта.
5. Пожароопасность (особенно для старых моделей с масляными трансформаторами).

5. Монтаж, эксплуатация и безопасность

Основные этапы монтажа:

1. Подготовка фундамента и установка опор.
2. Монтаж кронштейнов и площадок для оборудования.
3. Установка трансформатора, разрядников, предохранителей.
4. Монтаж низковольтного шкафа.
5. Прокладка кабелей и проводов, подключение оборудования.
6. Устройство контура заземления.
7. Проведение пусконаладочных работ и измерений (сопротивления изоляции, заземления).

Эксплуатация и обслуживание:

• Плановые осмотры: Визуальная проверка состояния оборудования, отсутствия повреждений, следов коррозии.
• Периодические проверки: Измерение нагрузки трансформатора, контроль уровня масла (для масляных трансформаторов), проверка срабатывания защит.
• Ремонтные работы: Замена вышедшего из строя оборудования (предохранителей, элементов шкафа).

Требования безопасности:

• Обязательное наличие ограждающей территории и предупреждающих знаков «Стой! Напряжение!».
• Работы должны выполняться квалифицированным персоналом с допуском к работам в электроустановках.
• Использование средств защиты (диэлектрические перчатки, боты, указатели напряжения).

6. Перспективы развития и модернизации

Современные тенденции в развитии СТП включают:

• Замена масляных трансформаторов на сухие и с безопасным заполнителем (СОВ): Повышение пожарной безопасности и экологичности.
• Внедрение «умных» компонентов: Установка телеметрических счетчиков (АИИС КУЭ), датчиков контроля нагрузки и температуры, позволяющих дистанционно monitorować состояние подстанции.
• Применение современных материалов: Использование полимерных корпусов для шкафов, устойчивых к УФ-излучению и вандализму.
• Автоматизация: Оснащение устройствами релейной защиты и автоматического включения резерва (АВР) для повышения надежности электроснабжения.

Заключение

Столбовые трансформаторные подстанции остаются неотъемлемым, экономически эффективным и практичным решением для электроснабжения рассредоточенных и малонаселенных потребителей. Несмотря на появление более современных типов подстанций, СТП продолжают массово эксплуатироваться и модернизироваться, обеспечивая надежное преобразование и распределение электроэнергии там, где строительство капитальных подстанций нерентабельно. Их дальнейшее развитие связано с повышением безопасности, надежности и интеллектуализацией.