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Übersicht über Hochspannungs-Unterstationen (Teil 1)

Hochspannungs-Unterstationen

Hochspannungsstationen sind Verbindungspunkte innerhalb der Stromübertragungs- und Verteilungssysteme zwischen Regionen und Ländern.

Übersicht über Unterstationen und Verteilerstationen

Unterstationen und Verteilungsanlagen Übersicht (auf dem Foto: Hochspannungsstation in Kambodscha - 230kV, 115kV)

Unterschiedliche Anwendungen von Unterstationen führen zu Hochspannungsstationen mit und ohne Transformator

  1. Steigen Sie von einem Generatorspannungspegel zu einem Hochspannungssystem auf (MV / HV)
    1. Kraftwerke (in Lastzentren)
    2. Erneuerbare Kraftwerke (Windparks)
  2. Spannungspegel innerhalb des Hochspannungssystems umwandeln (HV / HV)
  3. Rücksprung auf Mittelspannungsebene eines Verteilungssystems (HV / MV)
  4. Verschaltung auf derselben Spannungsebene

Umfang

Hochspannungs-Unterstationen umfassen nicht nur die Hochspannungsgeräte, die für die Funktionalität im Stromnetz relevant sind.

Hochspannungs-Unterstationen geplant und gebaut werdenSpannungsschaltgeräte, Mittelspannungsschaltgeräte, Hauptkomponenten wie Hochspannungsgeräte und Transformatoren sowie alle Zusatzgeräte wie Nebenaggregate, Steuerungssysteme, Schutzgeräte usw. schlüsselfertig oder sogar als Generalunternehmer.

Die weltweit angebotenen Installationen reichen von einfachen Unterstationen mit einer einzelnen Sammelschiene bis zu Zwischenstationen mit mehreren Sammelschienen oder einer Unterbrecher- und Halbanordnung für Nennspannungen bis zu 800 kV, Nennströme bis 8.000A.

A und Kurzschlussströme bis zu 100 kA.


Schaltungskonfiguration

Hochspannungs-Unterstation

Hochspannungs-Unterstation

Hochspannungs-Unterstationen sind Punkte im Stromnetz, an denen Strom aus Erzeugungsquellen gepoolt, verteilt und umgewandelt und an die Lastpunkte abgegeben werden kann.

Unterstationen sind miteinander verbunden, so dass das Stromnetz zu einem vermaschten Netzwerk wird.
Dies erhöht die Zuverlässigkeit der LeistungVersorgungssystem durch Bereitstellung alternativer Pfade für den Stromfluss, um eventuelle Eventualitäten zu gewährleisten, so dass die Stromzufuhr zu den Lasten erhalten bleibt und die Generatoren keinem Ausfall ausgesetzt sind.

Die Hochspannungsstation ist kritische Komponente im Stromversorgungssystemund die Zuverlässigkeit des Stromversorgungssystems hängt von der Unterstation ab. Daher muss die Schaltungskonfiguration der Hochspannungsstation sorgfältig ausgewählt werden.

Sammelschienen sind der Teil der Unterstation, an dem sich alle befindenDie Leistung wird von den ankommenden Zuführungen konzentriert und an die abgehenden Zuführungen verteilt. Das bedeutet, dass die Zuverlässigkeit einer Hochspannungs-Unterstation von der Zuverlässigkeit der im Stromnetz vorhandenen Stromschienen abhängt.

Ein Ausfall einer Stromschiene kann dramatische Auswirkungen auf das Stromversorgungssystem haben.

Ein Ausfall einer Stromschiene führt zum Ausfall der Übertragungsleitungen verbunden damit.

Infolgedessen verschiebt sich der Kraftfluss zumgesunde Linien überleben, die jetzt mehr Kraft tragen, als sie können. Dies führt zum Auslösen dieser Linien, und der Kaskadierungseffekt setzt sich fort, bis ein Blackout oder eine ähnliche Situation vorliegt.

Das Wichtigkeit der Zuverlässigkeit der Sammelschiene Bei einem Blick auf die verschiedenen Sammelschienensysteme, die vorherrschen, ist zu beachten.


Schutzmaßnahmen

Die Schutzmaßnahmen können als Personenschutz und Funktionsschutz der Unterstationen eingestuft werden.

Persönlicher Schutz

  1. Schutzmaßnahmen gegen direkten Kontakt, d. H. Durch geeignete Abdeckung, Verstopfung, durch ausreichenden Abstand, geeignete Schutzvorrichtungen und Mindesthöhe
  2. Schutzmaßnahmen gegen indirekte Berührung durch entsprechende Erdungsmaßnahmen gemäß IEC 61936 / DIN VDE 0101 oder anderen erforderlichen Normen
  3. Schutzmaßnahmen während der Arbeit an Geräten, d. H. Der Installation, müssen so geplant werden, dass die Vorgaben der DIN EN 50110 (VDE 0105) (z. B. fünf Sicherheitsregeln) eingehalten werden.

Funktionsschutz

  1. Schutzmaßnahmen während des Betriebs, z. B. Verwendung von Schaltgeräte-Verriegelungsgeräten
  2. Schutzmaßnahmen gegen Spannungsstöße und Blitzeinschläge
  3. Schutzmaßnahmen gegen Feuer, Wasser und ggf. Lärm

Betont

  1. Elektrische Spannungen, z. B. Nennstrom, Kurzschlussstrom, angemessene Kriech- und Luftstrecken
  2. Mechanische Beanspruchungen (normaler Stressz. B. Gewicht, statische und dynamische Lasten, Eis, Wind
  3. Mechanische Beanspruchungen (außergewöhnliche Belastungenz. B. Gewicht und konstante Lasten in gleichzeitiger Kombination mit maximalen Schaltkräften oder Kurzschlusskräften usw.
  4. Besondere Beanspruchungen, z. B. verursacht durch Installationshöhen von mehr als 1.000 m über dem Meeresspiegel oder durch Erdbeben

Anordnung und Module

Hochspannungs-Substation-Elemente

Hochspannungs-Umspannelemente (Foto von Idec Group)


Anordnung

Das System ist vom geschlossenen 1-Phasen- oder 3-Phasen-Typ abgeschaltet.

Die Baugruppe besteht aus völlig separatenunter Druck stehenden Abschnitten und ist daher so ausgelegt, dass eine Gefährdung des Bedienungspersonals und die Gefahr einer Beschädigung benachbarter Abschnitte minimiert werden, selbst wenn Probleme mit dem Gerät auftreten.

Es sind Berstmembranen vorgesehen, um zu verhindern, dass die Gehäuse die Scheiben unkontrolliert platzen. Geeignete Abweiser schützen das Bedienpersonal.

Zum maximale BetriebssicherheitEs werden keine internen Entlastungsvorrichtungen installiert, da diese benachbarte Fächer beeinträchtigen würden.

Der modulare Aufbau, vollständige Trennung,Lichtbogengeschützte Buchsen- und Steckverbindungen ermöglichen ein schnelles Entfernen und Ersetzen aller Abschnitte mit nur minimalen Auswirkungen auf die verbleibenden unter Druck stehenden Schaltgeräte.


Sammelschienen

Alle Stromschienen des gekapselten 3-Phasen- oder 1-Phasen-Typs werden mit einem Stecker von der einen Position zur anderen verbunden.


Leistungsschalter

ABB - Hochspannungs-Panzer-Schutzschalter 362 kV, max. 63 kA 362PMI

ABB - Hochspannungs-Panzer-Schutzschalter 362 kV, max. 63 kA 362PMI


Die Leistungsschalter arbeiten gemäß Dynamisches Selbstkomprimierungsprinzip. Die Anzahl der unterbrechenden Einheiten pro Phase hängt von der Leistung des Leistungsschalters ab. Die Lichtbogenkammern und die Kontakte des Leistungsschalters sind frei zugänglich.

Der Leistungsschalter ist für die Phase außer Phase geeignetSchalten und so konzipiert, dass Überspannungen minimiert werden. Die spezifizierte Lichtbogenunterbrechungsleistung muss über den gesamten Betriebsbereich konstant sein, von Ladeströmen bis zu Kurzschlussströmen.

Der Leistungsschalter ist konstruiert für mindestens 10 Operationen (abhängig von den Spannungspegeln) bei vollem Kurzschluss.

Öffnen des Leistungsschalters für den Service oderWartung ist nicht erforderlich. Die maximale Toleranz für die Phasenverschiebung beträgt 3 ms, d.

EIN Standardstationsbatterie das zum Steuern und Auslösen benötigt wird, kann auch zum Wiederaufladen des Betätigungsmechanismus verwendet werden.

Der Antrieb und das Energiespeichersystem werden durch einen Energiespeicherfedermechanismus bereitgestellt, der ausreichend Energie für alle gängigen IEC-Einschaltzyklen speichert.

Das Steuersystem liefert Alarmsignale undinterne Verriegelungen, verhindert jedoch das Auslösen oder Schließen des Leistungsschalters, wenn die Energiekapazität im Energiespeichersystem unzureichend ist oder die SF6-Dichte im Leistungsschalter den minimal zulässigen Wert unterschreitet.


Trennschalter

Trennschalter für Übertragungsleitung

Trennschalter für Übertragungsleitung (Foto von Efrem Oshinsky @ Flickr)


Alle Disconectors (Isolatoren) sind vom Typ Single Break.

Gleichstrommotorbetrieb (110, 125, 220 oder 250 V) welcherist vollständig für die Fernbedienung geeignet und ein manueller Notbetätigungsmechanismus ist vorhanden. Jeder Motorantrieb ist in sich geschlossen und verfügt neben den mechanischen Anzeigen über Hilfsschalter.

Die Lager sind auf Lebensdauer geschmiert.


Erdungsschalter

Erdungsschalter für hohe Spannung im Freien

Erdungsschalter für hohe Spannung im Freien (126 kV, 252 kV) - Chint Electric Co., Ltd.


Arbeitsschutzschalter sind im Allgemeinen auf beiden Seiten des Leistungsschalters vorgesehen. Zusätzliche Erdungsschalter können verwendet werden, um Sammelschienenabschnitte oder andere Gruppen der Baugruppe zu erden.

Gleichstrommotorbetrieb (110, 125, 220 oder 250 V), das sich voll eignetFernsteuerung und ein manueller Notbetätigungsmechanismus sind vorhanden. Jeder Motorantrieb ist in sich geschlossen und verfügt neben den mechanischen Anzeigen über zusätzliche Positionsschalter. Die Lager sind auf Lebensdauer geschmiert. Stellen Sie sicher, dass Hochgeschwindigkeits-Erdungsschalter normalerweise an den Kabel- und Freileitungsklemmen installiert werden.

Sie sind mit einem Schnellschließmechanismus ausgestattet, um die Kurzschlussleistung zu gewährleisten.


Messwandler

Gasisolierter SF6-Hochspannungs-Stromwandler (72,5 - 800 KV) - Trench Group

Gasisolierter SF6-Hochspannungs-Stromwandler (72,5 - 800 KV) - Trench Group


Stromwandler (CTs) sind in trockener Bauweise. Epoxidharz wird nicht zu Isolationszwecken verwendet. Spannungswandler sind vom induktiven Typ mit Leistungen bis zu 200 VA.


Kabelabschlüsse

1-phasig oder 3-phasig, SF6 gasisoliert, Metallbeiliegende Kabelendengehäuse sind vorhanden. Der Kabelhersteller muss den Spannungskonus und geeignete Dichtungen bereitstellen, damit kein Öl oder Gas in die SF6-Schaltanlage gelangen kann.

Das Kabelendgehäuse ist geeignet für Ölart, Gasdruckkabel mit Kunststoffisolierung (PE, PVC usw.).

Zusätzlich werden Geräte zur sicheren Trennung eines Zuleitungskabels und Anschließen eines Hochspannungsprüfkabels an die Schaltanlage oder das Kabel bereitgestellt.


Freileitungsabschlüsse

Die Anschlüsse für den Anschluss von Freileitungen werden komplett mit SF6-Luft-Durchführungen geliefert, jedoch ohne Leitungsklemmen.


Kontrolle und Überwachung

Standardmäßig ein elektromechanisch oder Steuerplatine für die Verriegelung von Halbleitern wird für jeden Schaltfeld geliefert. Dieses fehlertolerante Verriegelungssystem verhindert alle Betriebsstörungen.

Mimische Diagramme und Positionsanzeigen bietendas Bedienpersonal mit klaren Betriebsanleitungen. Vorkehrungen für die Fernbedienung sind enthalten. Die Gasräume werden ständig durch Dichtewächter überwacht, die über Kontakte Alarm- und Blockiersignale liefern.

Fortsetzung folgt…

Verweise:

- SIEMENS-Handbuch für Unterstationen
- Andreas Goutis, "Elektrische Zeichnung, Teil 1"

Bemerkungen: