La structure d'une sous-station peut être conçue en béton ou en acier, avec des configurations telles que des portiques et des structures en forme de π. Le choix dépend également du fait que l'équipement soit disposé en une seule couche ou en plusieurs couches.

1. Transformateurs

Les transformateurs constituent le principal équipement des sous-stations et peuvent être classés en transformateurs à double enroulement, transformateurs à trois enroulements et autotransformateurs (qui partagent un enroulement pour la haute et la basse tension, avec une prise prélevée sur l'enroulement haute tension pour servir de basse tension). sortie de tension). Les niveaux de tension sont proportionnels au nombre de tours dans les enroulements, tandis que le courant est inversement proportionnel.

Les transformateurs peuvent être classés en fonction de leur fonction en transformateurs élévateurs (utilisés dans les sous-stations d'envoi) et en transformateurs abaisseurs (utilisés dans les sous-stations de réception). La tension du transformateur doit correspondre à la tension du système électrique. Pour maintenir des niveaux de tension acceptables sous des charges variables, les transformateurs devront peut-être changer de connexion.

Sur la base de la méthode de commutation de prises, les transformateurs peuvent être classés en transformateurs à changement de prise en charge et en transformateurs à changement de prise hors charge. Les transformateurs changeurs de prises en charge sont principalement utilisés dans les sous-stations de réception.

2. Transformateurs d'instruments

Les transformateurs de tension et les transformateurs de courant fonctionnent de la même manière que les transformateurs, convertissant la haute tension et les courants importants provenant des équipements et des jeux de barres en niveaux de tension et de courant inférieurs adaptés aux instruments de mesure, aux protections de relais et aux dispositifs de contrôle. Dans les conditions de fonctionnement nominales, la tension secondaire d'un transformateur de tension est de 100 V, tandis que le courant secondaire d'un transformateur de courant est généralement de 5 A ou 1 A. Il est crucial d'éviter d'ouvrir le circuit secondaire d'un transformateur de courant, car cela peut conduire à une haute tension présentant des risques pour l'équipement et le personnel.

3. Équipement de commutation

Cela comprend les disjoncteurs, les isolateurs, les interrupteurs de charge et les fusibles haute tension, qui sont utilisés pour ouvrir et fermer les circuits. Les disjoncteurs sont utilisés pour connecter et déconnecter les circuits pendant le fonctionnement normal et isoler automatiquement les équipements et les lignes défectueux sous le contrôle des dispositifs de protection à relais. En Chine, les disjoncteurs à air et les disjoncteurs à hexafluorure de soufre (SF6) sont couramment utilisés dans les sous-stations d'une puissance nominale supérieure à 220 kV.

La fonction principale des isolateurs (interrupteurs à couteau) est d'isoler la tension pendant la maintenance de l'équipement ou de la ligne pour garantir la sécurité. Ils ne peuvent pas interrompre les courants de charge ou de défaut et doivent être utilisés conjointement avec des disjoncteurs. Lors d'une panne de courant, le disjoncteur doit être ouvert avant l'isolateur, et lors du rétablissement du courant, l'isolateur doit être fermé avant le disjoncteur. Une utilisation incorrecte peut entraîner des dommages matériels et des blessures corporelles.

Les commutateurs de charge peuvent interrompre les courants de charge pendant le fonctionnement normal, mais n'ont pas la capacité d'interrompre les courants de défaut. Ils sont généralement utilisés conjointement avec des fusibles haute tension pour les transformateurs ou les lignes de départ évaluées à 10 kV et plus qui ne sont pas fréquemment utilisées.

Pour réduire l'empreinte au sol des sous-stations, les appareillages isolés au SF6 (GIS) sont largement utilisés. Cette technologie intègre des disjoncteurs, des isolateurs, des jeux de barres, des interrupteurs de mise à la terre, des transformateurs de mesure et des terminaisons de câbles dans une unité compacte et scellée remplie de gaz SF6 comme moyen isolant. Le GIS offre des avantages tels qu'une structure compacte, un poids léger, une immunité aux conditions environnementales, des intervalles de maintenance prolongés et un risque réduit de choc électrique et d'interférence sonore. Il a été mis en œuvre dans des sous-stations jusqu'à 765 kV. Cependant, il est relativement coûteux et nécessite des normes de fabrication et de maintenance élevées.

4. Équipement de protection contre la foudre

Les sous-stations sont également équipées de dispositifs de protection contre la foudre, principalement des paratonnerres et des parafoudres. Les paratonnerres empêchent les coups de foudre directs en dirigeant le courant de foudre vers le sol. Lorsque la foudre frappe les lignes à proximité, elle peut provoquer une surtension au sein de la sous-station. De plus, le fonctionnement des disjoncteurs peut également provoquer des surtensions. Les parafoudres se déchargent automatiquement vers le sol lorsque la surtension dépasse un certain seuil, protégeant ainsi les équipements. Après décharge, ils éteignent rapidement l'arc pour assurer le fonctionnement normal du système, comme les parafoudres à oxyde de zinc.