установка комплектных трансформаторных подстанций для солнечной электростанции 50 МВт на северо-западе Китая 

1. Обзор проекта

Солнечная электростанция (СЭС) мощностью 50 МВт, расположенная в пустынном районе северо-запада Китая, характеризуется высокой солнечной активностью – более 3000 часов инсоляции в год. Общая площадь станции составляет около 80 га. На площадке установлены 20 комплектных трансформаторных подстанций (КТП) – по одной на каждый фотоэлектрический кластер мощностью 2,5 МВт. КТП выполняют ключевую функцию: повышают напряжение с 0,6 кВ (переменный ток) до 35 кВ и обеспечивают выдачу мощности в сетевую инфраструктуру.

1.1 Основные параметры проекта

1.2 Выбор оборудования

Для проекта выбраны КТП американского типа (комбинированные трансформаторные подстанции) – это компактное, полностью заводское решение, оптимальное для быстрого монтажа в полевых условиях.

Конструктивные особенности:

• Сторона высокого напряжения (ВН): силовой трансформатор, высоковольтный разъединитель, предохранители и защитные аппараты размещены в едином герметичном отсеке. Конструкция полностью изолирована и пылезащищена, что критично для пустынного климата с частыми пыльными бурями и резкими суточными перепадами температур;
• Сторона низкого напряжения (НН): оснащена отдельным распределительным шкафом с вводным и выводным автоматическими выключателями, узлами учёта и компенсации реактивной мощности. Обеспечивает подключение инверторных блоков и контроль качества электроэнергии;
• Корпус: изготовлен из металла с антикоррозионным покрытием класса C3 (по ISO 12944), степень защиты IP54 – надёжная защита от пыли и водяных брызг;
• Система охлаждения: комбинированная – естественная вентиляция и принудительный обдув, что гарантирует стабильную работу трансформатора даже при температуре воздуха до +60°C.

2. Технология устройства фундамента

Качество фундамента – основа долговременной и надёжной работы КТП. Все работы выполнены строго по проектной документации.

2.1 Разбивка и разработка котлована

Перед началом работ произведена геодезическая разбивка осей с помощью тахеометра. Разработка котлована велась экскаватором с обратной лопатой с последующей ручной зачисткой дна. Размер котлована по дну выполнен на 0,5 м больше проектного с каждой стороны для удобства установки опалубки. Дно котлована доведено до материкового грунта, обеспечена требуемая несущая способность основания.

2.2 Устройство бетонной подготовки

После приёмки котлована инспекцией уложена подготовка из бетона класса C15 толщиной 100 мм. Подготовка обеспечивает ровную поверхность для армирования и исключает контакт арматуры с грунтом.

2.3 Армирование и установка опалубки

Фундамент выполнен из бетона класса C30. Арматурный каркас собран из стержней класса HRB400 с механическими и сварными соединениями. Опалубка – щитовая, с контролем вертикальности и плоскостности для получения чистой поверхности бетона.

2.4 Установка закладных деталей (важнейшая операция)

2.5 Устройство заземляющего контура

Заземление выполнено одновременно с разработкой котлована:

• Горизонтальный заземлитель: полоса оцинкованной стали -40×4 мм по периметру фундамента, глубина заложения не менее 0,8 м;
• Вертикальные заземлители: в четырёх углах фундамента забиты уголки L50×5×2500 мм; верхний конец заглублён не менее 0,6 м;
• Соединения: выполнены сваркой внахлёст (длина перекрытия не менее двух ширин полосы) с последующей антикоррозионной обработкой;
• Измеренное сопротивление заземления: менее 4 Ом, что полностью соответствует требованиям для солнечных электростанций.

3. Монтаж и пусконаладка КТП

3.1 Строповка и установка на фундамент

Масса каждой КТП – около 8,5 т. Монтаж выполнен автокраном грузоподъёмностью 25 т. Перед подъёмом проверены стропы и грузозахватные приспособления. КТП поднимается с использованием штатных рым-болтов, строго по центровке. Опускание на фундамент производится с точным совмещением монтажных отверстий основания КТП с закладными деталями.

3.2 Крепление и сварка

После выверки положения КТП по уровню выполнена сплошная (непрерывная) сварка опорной рамы КТП с закладными швеллерами. Высота сварного шва – не менее 6 мм. Сварные швы зачищены и окрашены. Прочность соединения рассчитана на ветровые нагрузки до 30 м/с.

3.3 Подключение кабелей

Кабели 35 кВ со стороны ВН и 0,6 кВ со стороны НН вводятся снизу, через специальные кабельные вводы в основании КТП. При выполнении работ обеспечено:

• совпадение фаз на стороне ВН и НН;
• качественная разделка и опрессовка наконечников;
• обязательная герметизация кабельных вводов – для защиты от грызунов и проникновения влаги применена огнестойкая мастика в сочетании с резиновыми уплотнительными кольцами. Эта мера особенно важна в условиях больших суточных перепадов температур, когда существует риск конденсации влаги внутри КТП.

3.4 Пусконаладочные работы под напряжением

После завершения монтажа выполнены испытания по стандарту GB 50150:

（1）Измерение сопротивления изоляции

Сопротивление изоляции на стороне ВН измерено мегаомметром на 2500 В – значение более 1000 МОм считается допустимым. На стороне НН – мегаомметром на 500 В, норма не менее 20 МОм.

（2）Испытание повышенным напряжением промышленной частоты

На стороне ВН приложено напряжение 35 кВ в течение 1 минуты. Испытание пройдено без пробоев и перекрытий.

（3）Измерение сопротивления постоянному току обмоток трансформатора

Выполнены замеры на всех ответвлениях РПН и на обмотках НН. Несимметрия фаз – не более 2% (линейные) и не более 4% (фазные).

（4）Проверка вторичных цепей

Проверены все цепи управления, сигнализации и защиты. Моделированием аварийных режимов подтверждена корректность работы защит.

（5）Опытное включение на полное напряжение

После успешного завершения всех испытаний выполнено трёхкратное включение КТП на полное напряжение со стороны ПС 110 кВ. Интервал между включениями – не менее 5 минут. После 24 часов работы без замечаний КТП введена в эксплуатацию.

4. Технические сложности и решения

5. Результаты

В течение 60 дней все 20 КТП смонтированы, подключены и успешно введены в работу. Станция эксплуатируется уже 6 месяцев – выработка электроэнергии составила более 75 млн кВт·ч, оборудование работает в штатном режиме.

Проект подтвердил эффективность использования КТП американского типа для крупных солнечных электростанций, а также продемонстрировал отработанную технологию монтажа, применимую для тиражирования в аналогичных условиях.