Подстанция – вспомогательный комплекс электрооборудования, получающий питание от энергосистемы и служащий для передачи, распределения электроэнергии и преобразования напряжение на более низкий уровень при помощи трансформаторов.

          Преобразование может иметь место в нескольких стадиях в последовательности, начинающейся на производственных заводах, где напряжение увеличено в целях уменьшения потерь при передаче и затем прогрессивно уменьшено до напряжения, требуемого для домашнего использования. Диапазон напряжений в энергосистеме изменяется от 110 до 765 кВ в зависимости от страны.

          Подстанция, которая имеет повышающий трансформатор, увеличивает напряжение, уменьшая ток, в то время как понижающий трансформатор уменьшает напряжение, увеличивая ток для внутреннего и коммерческого распределения. Первые подстанции были связаны только с одной электростанцией, где был расположен генератор, и они являлись филиалами той электростанции.

          Обычно подстанции содержат один или более трансформатор, имеют резервное переключение, коммутирующее электрооборудование и защиту. В мощных подстанциях выключатели используются для того, чтобы прервать любые токи коротких замыканий или токи перегрузки, которые могут произойти в электрической сети. Маломощные подстанции распределения могут использовать реклоузеры и соединяться для защиты ответвленных цепей. Подстанции обычно не имеют генераторов, хотя электростанция может иметь подстанцию поблизости. Типичная подстанция может содержать структуры завершения линии, выключатели высокого напряжения, один или более трансформатор, выключатели низкого напряжения, релейную защиту, аппаратуру управления, и измерительные приборы. Другие устройства, типа конденсаторов компенсирования реактивной мощности и регуляторов напряжения могут также быть расположены в подстанции.

          Подстанции могут быть расположены на открытых огражденных территориях или в зданиях специального назначения. Подстанции, расположенные в пределах зданий - особенность высотных зданий. Внутренние подстанции обычно встречаются в городских областях. Это делается с целью уменьшения шума от трансформаторов, а также для улучшения эстетического вида окружающей среды.

          Открытые распределительные подстанции имеет ограждения (часто встречаются в Великобритании) для того, чтобы защитить людей от высоких напряжений, и от поражений электрическим током, которые могут произойти в случае ошибки персонала.

          Подстанции передачи электроэнергии - это такие подстанции, главной целью которых является соединение в одну точку различных линий электропередач.

          Примером самого простого случая подстанции передачи может служить то, когда все линии передачи имеют один и тот же номинальный уровень напряжения. В таких случаях, подстанция содержит выключатели высокого напряжения, которые позволяют линиям быть связанными вместе или изолированными для обслуживающего персонала.

          Подстанции передачи могут быть простыми и комплектными. Маленькая "станция переключения" по размеру может быть немного большей, чем автобус плюс некоторые выключатели. Мощные подстанции могут охватывать большие территории (несколько гектаров), иметь несколько уровней напряжения и большое количество релейной защиты и управляющей аппаратуры.

          Подстанция распределения – это такая подстанция, главной целью которой является передача электроэнергии от энергосистемы к системе распределения другой области. Они служат для снижения потерь электроэнергии при передаче, так как неэкономно непосредственно соединять потребителей электроэнергии с главной сетью передачи (если они не используют большие количества электроэнергии). Таким образом, станция распределения уменьшает уровень напряжение до такого, который является подходящей для связи с местными узлами.

          Типичная подстанция распределения имеет два источника питания. Входное напряжение может быть, например, 115 кВ или больше. Уровень напряжения распределения может быть между 0,4 и 35 кВ в зависимости от области расположения.

          Помимо преобразования напряжения, работа подстанции распределения должна быть изолирована от ошибок в передаче или в системах распределения. Подстанции распределения могут также быть точками регулирования напряжения, хотя на длинных кольцевых линиях распределения (несколько км), оборудование регулирования напряжения может также быть установлено по линии.

          Мощные подстанции распределения могут быть расположенными в центрах больших городов, с переключением высокого напряжения, и переключением и дублирующими системами на низковольтной стороне. Более типичные подстанции распределения имеют выключатель, один трансформатор, и минимальные средства обслуживания на низковольтной стороне.

          Главные проблемы, стоящие перед инженером электрической сети - надежность и стоимость. Хороший проектировщик пытается найти идеальный баланс между этими двумя параметрами, то есть достичь достаточной надежности без чрезмерной стоимости.

          В мощных подстанциях все поступающие линии имеют коммутирующий выключатель. В некоторых случаях, линии не имеют двух выключателей. Они имеют трансформатор тока или напряжения для измерения текущих значений электрических параметров линии электропередач.

          Помимо компонентов переключения линии соединяют на трехфазную общую систему шин.

          Самые сложные подстанции имеют двойную систему шин, в которой дублирована вся система. Большинство подстанций не имеют этого, поскольку это используется для высокой надежности, например, подстанция, отказ которой может нарушить целостность всей электрической системы.

          Подстанция всегда имеет схему контроля и управления, для оперативных переключений в случае отказа некоторых компонентов.

          Важная функция, выполняемая подстанцией, является переключение. Линия передачи или другой компонент, возможно, должны быть обесточены для обслуживания или для нового строительства, например, добавляя или удаляя линию передачи или трансформатор.

          Чтобы поддерживать надежность электроснабжения, никакая компания когда-либо не отключала целую систему для обслуживания. Вся работа, которая будет выполнена: от испытания до добавления полностью новых подстанций, должна быть сделана, контролируя все управление системы.

          Возможно, что еще более важно, ошибка может развиться в линии передачи или любом другом компоненте. Некоторые примеры этого: линия поражена молнией и развивает дугу, и работа подстанций должна изолировать нарушенную часть системы.

          Есть две главных проблемы: ошибка может вызывать повреждение оборудования, и это имеет тенденцию дестабилизировать целую систему. Например, линия передачи, оставленная в нарушенном состоянии в конечном итоге может сгореть дотла, и точно так же трансформатор, оставленный в нарушенном состоянии в конечном итоге может взорваться. В то время как они случаются, это делает систему более непостоянной. Разъединение нарушенного компонента, быстро, имеет тенденцию минимизировать обе из этих проблем.