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Hybrid-Gasisolierte Schaltanlage (HGIS) 145 kV – eine kompakte gasisolierte Lösung

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Schaltanlage (HGIS) 145 kV

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1. Allgemeine Beschreibung

Die 145-kV-Hybrid-Gasisolierte Schaltanlage (HGIS) ist ein Höchstspannungs-Schaltsystem, das die Vorteile von gasisolierten Schaltanlagen (GIS) und luftisolierten Schaltanlagen (AIS) vereint. Es integriert die wichtigsten Schalt- und Schutzkomponenten in kompakte, gasisolierte Module und ermöglicht gleichzeitig externe Anschlüsse über herkömmliche luftisolierte Geräte.

Die 145-kV-HGIS-Klasse findet breite Anwendung in 132-kV-/138-kV-Übertragungsnetzen und bietet eine kompakte, zuverlässige und kostengünstige Lösung für Umspannwerke, in denen keine vollständige GIS-Installation erforderlich ist.

2. Typische technische Spezifikationen
·Gerätetyp: Hybrid-Gasisolierte Schaltanlage (HGIS)
·Nennspannung: 145 kV
·Systemspannungsklasse: 132 / 138 kV
·Nennfrequenz: 50 / 60 Hz
·Nennstrom: 2000 / 3150 / 4000 A
·Kurzzeit-Standstrom: 31,5 / 40 / 50 kA (3 s)
·Kurzschluss-Ausschaltstrom: 31,5–50 kA
·Spitzen-Durchhaltestrom: 80–125 kAp
·Netzfrequenz-Durchhaltespannung: ca. 275 kV
·Blitzstoß-Durchhaltespannung (BIL): 650 kVp
·Isoliermedium: SF₆ / alternatives Isoliergas
·Leistungsschaltertyp: SF₆- oder Vakuum-Leistungsschalter
·Aufstellung: im Freien / in einer GIS-Halle
·Gehäusetyp: metallgekapselte Gaskammern

3. Hauptkomponenten

1.) Gasisolierter Leistungsschalter
·Der Leistungsschalter ist in einer hermetisch abgeschlossenen Gaskammer untergebracht.
Funktionen:
·Unterbricht Kurzschlussfehler
·Steuert das Schalten von Übertragungsleitungen
·Schützt Transformatoren und Generatoren
Typische Merkmale:
·Hohe Unterbrechungsleistung
·Schnelle Auslösung
·Lange mechanische Lebensdauer
·Geringer Wartungsaufwand
Verfügbare Technologien:
·SF6-Leistungsschalter
·Vakuum-Leistungsschalter

2.) Gasisolierte Trennschalter
Funktionen:
·Sorgen für elektrische Trennung
·Ermöglichen eine sichere Wartung
·Unterstützen den Sammelschienenwechsel
Vorteile:
·Kompakte Bauweise
·Zuverlässiger Betrieb
·Geringe Umwelteinflüsse

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

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

5.) Spannungswandler (VT/CVT)
Dienen der Spannungsmessung für:
·Schutzrelais
·Messsysteme
·Synchronisation
·Steuerungssysteme

6.) Luftisolierte Anschlussstelle
HGIS verfügt über AIS-Schnittstellen für:
·Freileitungen
·Leistungstransformatoren
·Kabelanschlüsse
·Externe Sammelschienen

Diese Hybridkonfiguration vereinfacht Erweiterungs- und Nachrüstungsarbeiten.

4. Vorteile von 145-kV-HGIS
* Kompakte Bauweise
·Benötigt weniger Platz als herkömmliche AIS
·Geeignet für Umspannwerke mit begrenztem Platzangebot
* Hohe Zuverlässigkeit
Die gasisolierten Teile sind geschützt vor:
·Staub
·Feuchtigkeit
·Verschmutzung
·Salzbelastung
* Kosteneffizient
Im Vergleich zu vollisolierten GIS:
·Geringere Anlagenkosten
·Geringeres Gasvolumen
·Einfachere Installation
* Geeignet für Nachrüstungen
·AIS-Feld kann unter Beibehaltung der bestehenden Infrastruktur ersetzt oder aufgerüstet werden.
* Geringerer Wartungsaufwand
·Versiegelte Primärkomponenten
·Stabile Isolationsleistung
·Weniger Reinigungs- und Inspektionsaufwand

5. Typische Anwendungsbereiche
145-kV-HGIS-Anlagen werden üblicherweise installiert in:
·132-kV-Übertragungsumspannwerken
·Kraftwerken
·Wasserkraftwerken
·Wind- und Solarstrom-Umspannwerken
·Industriellen Stromnetzen
·Projekten zur Verstärkung städtischer Stromnetze
·Stromversorgungssystemen für die Eisenbahn
·Modernisierungen bestehender AIS-Umspannwerke

6. Typische Konfigurationsschemata
Einzelsammelschiene
·Einfach und wirtschaftlich
·Geeignet für kleine Umspannwerke
Doppelsammelschiene
·Bietet betriebliche Flexibilität
·Ermöglicht Wartungsarbeiten ohne vollständige Abschaltung
Ringsammelschiene
·Verbessert die Systemzuverlässigkeit
„Breaker-and-a-Half“-Konfiguration
·Wird für kritische Übertragungsumspannwerke 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 145-kV-Hybrid-Gasisolierte Schaltanlage (HGIS) ist eine Höchstspannungs-Schaltlösung der 132-kV-Klasse, die die Kompaktheit einer GIS-Anlage mit der Flexibilität einer AIS-Anlage verbindet. Sie unterstützt typischerweise Nennströme von 2.000–4.000 A und eine Kurzschluss-Ausschaltleistung von 31,5–50 kA, wodurch sie sich für Übertragungsumspannwerke, Projekte im Bereich erneuerbarer Energien und die Modernisierung bestehender Umspannwerke eignet, die eine hohe Zuverlässigkeit bei optimierten Kosten und geringem Platzbedarf erfordern.