Для того чтобы передавать электричество на большие расстояния его необходимо трансформировать на трансформаторных подстанциях в ток повышенного напряжения. В связи, с чем передача электрической энергии происходит с минимальными потерями в токопроводниках и при этом используется гораздо меньше токопроводящих материалов в качестве токопроводника. Всем известно что для передачи например мегаватта мощности в сетях 6 кВ, достаточно иметь токопроводник сечением 25 мм2 для меди или 35 мм2 для алюминия. В то же время для передачи одного мегаватта на то же расстояния но в сетях 0,4 кВ необходимо как минимум 4 алюминиевые токопроводящие линии сечением 240 мм2, соединённые параллельно.
Именно поэтому в большинстве случаев от электростанций и до основных потребителей электричество передаётся трансформированное в высокое и сверхвысокое напряжение. Что значительно снижает потери на активном сопротивлении токопроводников, но в то же время возникают дополнительные потери на индуктивности трансформаторов.
Для того чтобы организовать трансформацию напряжения как на высшее напряжение, так и на более низкое, применяют силовые трансформаторы. Силовые трансформаторы по своим функциональным возможностям являются такой же машиной, как и асинхронный двигатель. Только с неподвижной магнитной системой.
Трансформаторы устанавливаются в трансформаторных подстанциях, которые являются одной из цепей современной энергосети, без которых просто нереально представить современное энергоснабжение. Трансформаторные подстанции по своей функциональной способности могут выполнять две основные функции – это повышающие и понижающие и они зависят только от того напряжение повышается или понижается в стоящем на ней трансформаторе.
Повышающие трансформаторные подстанции устанавливаются непосредственно возле электростанций, которые генерируют электричество, в достаточно больших объёмах и которое необходимо передавать в единую энергосеть или отдельному потребителю на длинное расстояние. Вблизи небольших электростанций, которые генерирую электричество напряжением 6-10 кВ, зачастую повышающие трансформаторные подстанции не ставят, если потребление данного электричества происходит в строго определённом регионе. Сам же повышающий трансформатор связи устанавливается на подстанциях, где есть возможность передавать или получать электроэнергию от объединённой энергосистемы.
К наиболее распространённым подстанциям следует отнести понизительные подстанции, которые располагаются практически в каждом городе или селении. Именно данные понизительные трансформаторные подстанции в большей степени отвечают за подачу на предприятия и бытовой сектор электроэнергию напряжением 0,4 кВ.
На предприятиях также достаточно часто устанавливают главную понизительную подстанцию ГПП, которая является понизительной подстанцией, в которой устанавливается трансформатор зачастую 110/10(6) кВ. Данный тип подстанции стремятся устанавливать в центре огромного предприятия, что в свою очередь является обоснованным шагом по снижению активных потерь в токопроводящих линиях.
По своему виду трансформаторные подстанции разделяются на комплектные трансформаторные подстанции, разработка последних лет, и отдельно стоящие трансформаторные подстанции. Функциональное отличие данных подстанций является только в том, что на комплектной трансформаторной подстанции всё электрооборудование смонтировано в виде ячеек, от которых и происходит электроснабжение по кабельным линиям или воздушным линиям. То есть КТП – это понизительная подстанция блочного типа, что с одной стороны является плюсом при ограниченности места её установки, но и минусом, так как для её обслуживания зачастую необходимо её полностью отключать.
Отдельно стоящая трансформаторная подстанция является стандартной подстанцией. Где трансформаторы, распределительные устройства 6(10) кВ, 0,4 кВ размещаются в отдельном помещении. Обслуживать данный вид подстанций достаточно просто, так как практически к каждой отходящей лини есть открытый доступ. Но относительно безопасности данные подстанции уступают КТП, так как зачастую данный тип подстанций более раннего вида исполнения и не всегда есть действенные блокировки и ограничения.
Также трансформаторные подстанции разделяются на подстанции открытого типа и на закрытого типа. Основное отличие это место установки силовых трансформаторов, коммутационного оборудования и релейного шкафа. Трансформаторные подстанции открытого типа – это подстанции, устанавливаемые без навеса под открытым небом. Зачастую такой способ применим для трансформаторных подстанций высокого напряжения и на большую мощность трансформации электричества. Закрытые трансформаторные подстанции являются понизительными подстанциями основное оборудование, которого размещено в здании.
Достаточно часто на практике применимы подстанции со смешанным расположением электрооборудования, это когда высокая сторона и мощный трансформатор размещается на улице. А распределительное устройство распределяющее ток пониженного номинала размещается в здании. Конфигурация размещения и использования трансформаторных подстанций самая разная и при этом практически все они отвечают стандартам по электробезопасности, а некоторые эксплуатируются по десяткам лет без явных проблем.