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Hybrid-Gasisolierte Schaltanlage (HGIS) 245 kV mit Hochspannungsschaltsystem

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Schaltanlage (HGIS) 245 kV

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1. Allgemeine Beschreibung

Die 245-kV-Hybrid-Gasisolierte Schaltanlage (HGIS) ist ein Höchstspannungs-Schaltsystem, das die Kompaktheit und Zuverlässigkeit einer gasisolierten Schaltanlage (GIS) mit der Flexibilität und den geringeren Investitionskosten einer luftisolierten Schaltanlage (AIS) verbindet.

In einem 245-kV-HGIS-System sind wichtige Primärkomponenten wie Leistungsschalter, Trennschalter, Erdungsschalter, Stromwandler (CT) sowie Spannungswandler (VT/CVT) in gasisolierte Module integriert, während externe Anschlüsse wie Sammelschienen, Freileitungen und Transformatoranschlüsse luftisoliert bleiben können.

Die 245-kV-HGIS-Klasse findet breite Anwendung in 220-kV-Übertragungsnetzen, großen Umspannwerken, Kraftwerken und Übertragungssystemen für erneuerbare Energien.

2. Typische technische Spezifikationen
·Anlagentyp: Hybrid-Gasisolierte Schaltanlage (HGIS)
·Nennspannung: 245 kV
·Systemspannungsklasse: 220 / 230 kV
·Nennfrequenz: 50 / 60 Hz
·Nennstrom: 2000 / 3150 / 4000 A
·Kurzzeit-Standstrom: 40 / 50 / 63 kA (3 s)
·Kurzschluss-Ausschaltstrom: 40–63 kA
·Spitzen-Standstrom: 100–160 kAp
·Nennspannung bei Netzfrequenz: ca. 460 kV
·Blitzstoßspannungsfestigkeit (BIL): 950 kVp
·Isoliermedium: SF₆ / alternatives Isoliergas
·Leistungsschaltertyp: SF₆- oder Vakuumunterbrecher
·Aufstellung: Im Freien / in einer GIS-Halle
·Gehäusetyp: Metallgekapselte Gaskammern

3. Hauptkomponenten

1.) 245-kV-Gasisolierter Leistungsschalter
·Der Leistungsschalter ist in einem hermetisch abgeschlossenen Gasgehäuse untergebracht.
Funktionen:
·Unterbricht Kurzschlussströme
·Steuert das Schalten von Übertragungsleitungen
·Schützt Transformatoren und Generatoren
Merkmale:
·Hohe Schaltleistung
·Schnelle Auslösung
·Hohe mechanische Belastbarkeit
·Geringer Wartungsaufwand
Verfügbare Technologien:
·SF₆-Leistungsschalter
·SF₆-freier Leistungsschalter
·Vakuum-Leistungsschalter (ausgewählte Anwendungen)

2.) Gasisolierte Trennschalter
Funktionen:
·Sorgen für elektrische Trennung
·Ermöglichen eine sichere Wartung
·Unterstützen den Sammelschienenwechsel
Merkmale:
·Kompakte Bauweise
·Hohe Durchschlagfestigkeit
·Zuverlässige mechanische Funktion

3.) Erdungsschalter
Typen:
·Wartungs-Erdungsschalter
·Schnellschaltender Erdungsschalter
Funktionen:
·Erdung isolierter Abschnitte
·Ableitung eingeschlossener Ladungen
·Verbesserung der Wartungssicherheit

4.) Stromwandler (CT)
Integrierte Stromwandler bieten:
·Schutzmessung
·Messgenauigkeit
·Fehlererkennung
Anwendungen:
·Differentialschutz
·Distanzschutz
·Überstromschutz
·Energiemessung

5.) Spannungswandler / Schnittstelle für Kondensator-Spannungswandler
Liefert Spannungssignale für:
·Schutzrelais
·Messsysteme
·Synchronisation
·Überwachung und Steuerung

6.) AIS-Anschlussbereich
Die hybride Bauweise ermöglicht den Anschluss an:
·Luftisolierte Sammelschienen
·Freileitungen
·Leistungstransformatoren
·Kabelsysteme

Dies bietet hervorragende Flexibilität für neue Umspannwerke und Nachrüstprojekte.

4. Vorteile von 245-kV-HGIS
* Kompakte Schaltanlagenanordnung
· Benötigt deutlich weniger Platz als herkömmliche AIS
· Geeignet für Standorte mit begrenzter Fläche
* Hohe Zuverlässigkeit
Gasisolierte Komponenten sind geschützt vor:
· Staub
· Feuchtigkeit
· Verschmutzung
· Salzbelastung
* Geringere Kosten als bei vollständig gasisolierten Anlagen (Full GIS)
· Reduzierte Anzahl gasisolierter Abschnitte
· Geringere Komplexität bei der Installation
· Geringerer Bedarf an Bauarbeiten
* Einfache Nachrüstung und Erweiterung
Geeignet für:
· Modernisierung bestehender AIS-Anlagen
· Erweiterung von Umspannwerken
· Austausch veralteter Anlagen
* Geringerer Wartungsaufwand
· Versiegelte Hochspannungskomponenten
·Stabile Isolationsleistung
·Geringere Beeinflussung durch Umgebungsbedingungen

5. Typische Anwendungsbereiche
245-kV-HGIS-Anlagen werden üblicherweise installiert in:
·220-kV-Übertragungsumspannwerken
·Großen Kraftwerken
·Wasserkraft-Übertragungsnetzen
·Auslieferungsumspannwerken für erneuerbare Energien
·Industriellen Stromnetzen
·Küstengebiete und Gebiete mit hoher Umweltbelastung
·Projekte zur Verstärkung städtischer Stromnetze
·Modernisierungsprojekte bestehender AIS-Anlagen

6. Typische Konfigurationsschemata
Einzelschienenkonfiguration
·Einfach und wirtschaftlich
·Wird für Standard-Übertragungsumspannwerke verwendet
Doppelschienenkonfiguration
·Hohe betriebliche Flexibilität
·Ermöglicht die Wartung von Anlagen ohne vollständige Abschaltung
Ringschienenkonfiguration
·Verbessert die Netzzuverlässigkeit
Eineinhalb-Leistungsschalter-Konfiguration
·Wird in wichtigen 220-kV-Übertragungsknoten eingesetzt

7. Anwendbare Normen
·IEC 62271-1 – Allgemeine Anforderungen an Hochspannungsschaltanlagen
·IEC 62271-100 – Hochspannungs-Wechselstrom-Leistungsschalter
·IEC 62271-102 – Trennschalter und Erdungsschalter
·IEC 62271-203 – Gasisolierte, metallgekapselte Schaltanlagen über 52 kV
·IEEE C37-Reihe — Normen für Hochspannungsschaltanlagen

Zusammenfassung
Die 245-kV-Hybrid-Gasisolierte Schaltanlage (HGIS) ist ein Höchstspannungs-Schaltsystem der 220-kV-Klasse, das die Kompaktheit einer GIS mit der Flexibilität einer AIS verbindet. Sie bietet typischerweise eine Dauerstromkapazität von 2.000–4.000 A und eine Kurzschluss-Ausschaltleistung von 40–63 kA, wodurch sie sich für große Übertragungsumspannwerke, die Einbindung erneuerbarer Energien, Kraftwerke und Netzausbauprojekte mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen eignet.