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Hybrid-Gasisolierte Schaltanlage (HGIS) 170 kV – die Lösung für die Primärschaltung

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Schaltanlage (HGIS) 170 kV

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1. Allgemeine Beschreibung

Die 170-kV-Hybrid-Gasisolierte Schaltanlage (HGIS) ist ein Höchstspannungs-Schaltsystem, das die kompakte Bauweise einer gasisolierten Schaltanlage (GIS) mit der Flexibilität und den geringeren Kosten einer luftisolierten Schaltanlage (AIS) verbindet.

Die primären Schaltgeräte – wie Leistungsschalter, Trennschalter, Erdungsschalter, Stromwandler (CT) und Spannungswandler (VT) – sind in abgedichteten, gasisolierten Kammern untergebracht, während externe Anschlüsse wie Sammelschienen und Leitungsanschlüsse luftisoliert bleiben können.

Die 170-kV-HGIS-Klasse wird hauptsächlich für 154-kV-/161-kV-Übertragungsnetze und hochzuverlässige Umspannwerke eingesetzt, die eine reduzierte Stellfläche und einen verbesserten Umweltschutz erfordern.

2. Typische technische Spezifikationen
·Gerätetyp: Hybrid-Gasisolierte Schaltanlage (HGIS)
·Nennspannung: 170 kV
·Systemspannungsklasse: 154 / 161 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
·Netzfrequenz-Standstromspannung: ca. 325 kV
·Blitzstoß-Standstromspannung (BIL): 750 kVp
·Isoliermedium: SF₆ / alternatives Isoliergas
·Leistungsschaltertyp: SF₆- oder Vakuum-Leistungsschalter
·Aufstellung: im Freien / in einem GIS-Gebäude
·Gehäusetyp: gasgefüllte Metallkammern

3. Hauptkomponenten

1.) Hochspannungs-Leistungsschalter
·Der Leistungsschalter ist in einer unter Überdruck stehenden Gaskammer installiert.
Funktionen:
·Unterbricht Fehlerströme
·Führt Schaltvorgänge durch
·Schützt Übertragungsanlagen
Typische Merkmale:
·Hohe Schaltleistung
·Schnelle Schaltgeschwindigkeit
·Hohe mechanische Belastbarkeit
·Geringer Wartungsaufwand
Verfügbare Technologien:
·SF₆-Unterbrecher
·Vakuumunterbrecher (fortschrittliche Ausführungen)

2.) Gasisolierte Trennschalter
Funktionen:
·Elektrische Trennung
·Sicherheit bei Wartungsarbeiten
·Schaltvorgänge an Sammelschienen
Merkmale:
·Kompakte Bauweise
·Hohe Isolationssicherheit
·Lange Lebensdauer

3.) Erdungsschalter
Typen:
·Standard-Erdungsschalter für Wartungsarbeiten
·Schnellschaltender Erdungsschalter
Funktionen:
·Erdung isolierter Anlagen
·Beseitigung von Restspannung
·Gewährleistung sicherer Wartungsarbeiten

4.) Stromwandler (CT)
Integrierte Stromwandler bieten:
·Schutzmessung
·Messsignale
·Fehlererkennung
Typische Anwendungen:
·Differentialschutz
·Distanzschutz
·Überstromschutz
·Energieerfassung

5.) Spannungswandler (VT/CVT)
Einsatzbereiche:
·Spannungsmessung
·Relais-Schutz
·Synchronisation
·Steuerungssysteme

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

Dies bietet eine hervorragende Kompatibilität für Erweiterungs- und Modernisierungsprojekte von Umspannwerken.

4. Vorteile von 170-kV-HGIS
* Kompakte Bauweise
·Geringerer Flächenbedarf im Vergleich zu AIS
·Geeignet für städtische und industrielle Umspannwerke
* Hohe Umweltbeständigkeit
Gasisolierte Module schützen die Anlagen vor:
·Verschmutzung
·Staub
·Feuchtigkeit
·Salzbelastung
* Geringere Investitionskosten im Vergleich zu GIS
·Weniger gasisolierte Komponenten
·Geringere Installationskosten
·Einfachere Errichtung
* Hervorragende Nachrüstbarkeit
Geeignet für:
·Ersatz von AIS-Anlagen
·Erweiterung von Umspannwerken
·Leistungserhöhungen
* Hohe Betriebssicherheit
·Versiegelte Primärkomponenten
·Stabile Isolationsleistung
·Geringere Wartungshäufigkeit

5. Typische Anwendungsbereiche
170-kV-HGIS-Anlagen werden üblicherweise eingesetzt in:
·154-kV-Übertragungsumspannwerken
·161-kV-Versorgungsnetzen
·Wasserkraftwerke
·Übertragungsnetze für erneuerbare Energien
·Industrielle Energieversorgungsanlagen
·Küstenumspannwerke
·Projekte zur Verstärkung städtischer Stromnetze
·Modernisierungsprojekte bestehender AIS-Anlagen

6. Typische Konfigurationsschemata
Einzel-Sammelschiene
·Einfacher Aufbau
·Geringere Kosten
·Einsatz in Standard-Umspannwerken
Doppelsammelschiene
·Verbessert die betriebliche Flexibilität
·Ermöglicht Wartungsarbeiten während des Betriebs
Ringsammelschiene
·Bietet eine höhere Versorgungssicherheit
„Breaker-and-a-Half“-Konfiguration
·Wird für kritische Übertragungsnetze verwendet

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 170-kV-Hybrid-Gasisolierte Schaltanlage (HGIS) ist eine Höchstspannungs-Schaltlösung der 154/161-kV-Klasse, die die Zuverlässigkeit einer GIS-Anlage mit der Flexibilität einer AIS-Anlage verbindet. Sie unterstützt typischerweise Dauerstrombelastungen von 2.000–4.000 A und eine Kurzschlussunterbrechungsfähigkeit von 40–63 kA und bietet damit eine kompakte, zuverlässige und wirtschaftliche Lösung für moderne Übertragungsumspannwerke, Projekte im Bereich erneuerbarer Energien und Anwendungen zur Modernisierung von Umspannwerken.