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Gasisolierte Schaltanlage (GIS) mit 245 kV – eine kompakte, äußerst zuverlässige und wartungsarme Lösung für kritische Übertragungsumspannwerke

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Schaltanlage (GIS) 245 kV

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Die 245-kV-Gasisolierte Schaltanlage (GIS) ist ein Höchstspannungs-Schaltanlagensystem, das für Übertragungsnetze der 220-kV-Klasse ausgelegt ist. Es verwendet SF₆-Gas oder umweltfreundliche alternative Isoliergase als Isoliermedium und integriert Hochspannungs-Primärgeräte – darunter Leistungsschalter, Trennschalter, Erdungsschalter, Stromwandler, Spannungswandler, Überspannungsableiter und gasisolierte Sammelschienen – in versiegelten, geerdeten Metallgehäusen.

Im Vergleich zu herkömmlichen luftisolierten Schaltanlagen (AIS) bietet die 245-kV-GIS eine kompakte, äußerst zuverlässige und wartungsarme Lösung für kritische Übertragungsumspannwerke.

Hauptfunktionen
·Schalten von Übertragungsstromkreisen: Steuert das Ein- und Ausschalten von Übertragungsleitungen der 220-kV-Klasse.
·Unterbrechung von Fehlerströmen: Unterbricht Kurzschlussströme durch Hochleistungs-Leistungsschalter.
·Elektrische Trennung: Gewährleistet eine sichere Trennung für Wartungs- und Inspektionsarbeiten.
·Schutz und Messung: Integriert Strom- und Spannungswandler für Relais-Schutz, Messung und Automatisierung.
·Raumoptimierung im Umspannwerk: Minimiert den Flächenbedarf bei gleichbleibend hoher Zuverlässigkeit.

Typische Anwendungsbereiche
·220-kV-Übertragungsumspannwerke
·Städtische und unterirdische Umspannwerke
·Kraftwerke
·Wasserkraftwerke
·Großanlagen zur Wind- und Solarenergieerzeugung
·Industrielle Hochspannungsumspannwerke
·Bahn-Traktionsstromversorgungssysteme
·Küstengebiete und stark verschmutzte Umgebungen
·Platzbegrenzte Übertragungsanlagen

Typische technische Spezifikationen
·Nennspannung: 245 kV
·Höchste Systemspannung: 245 kV
·Nennfrequenz: 50 Hz / 60 Hz
·Nennstrom: 2000 A – 4000 A
·Kurzzeit-Standstrom: 40 kA – 63 kA
·Spitzen-Standstrom: 100 kA – 160 kA
·Blitzstoß-Standstromspannung: bis zu 1050 kV
·Netzfrequenz-Standstromspannung: bis zu 460 kV
·Isoliermedium: SF₆ / alternatives Gas
·Einbau: Innen- oder Außengehäuse
·Gehäusematerial: Aluminiumlegierung / Edelstahl
·Schutzart: Gasdicht versiegelte Kammern

Hauptkomponenten
1.) Gasisolierte Sammelschiene
·Überträgt Strom zwischen den GIS-Feldern
·Vollständig von geerdeten Metallgehäusen umschlossen
·Bietet eine kompakte und zuverlässige Hochspannungsverbindung
2.) Hochspannungs-Leistungsschalter
·Unterbricht Normal- und Fehlerströme
·Verwendet SF₆ oder fortschrittliche Unterbrechungstechnologie
·Sorgt für eine schnelle und zuverlässige Fehlerbeseitigung
3.) Trennschalter (DS)
·Sorgt für elektrische Trennung
·Ermöglicht sichere Wartungsarbeiten
·Ermöglicht Schaltkonfigurationen für Sammelschienen und Leitungen
4.) Erdungsschalter (ES)
·Erdet isolierte Anlagen
·Gewährleistet die Sicherheit des Bedienpersonals während der Wartung
5.) Stromwandler (CT)
·Verwendung für:
·Leitungsschutz
·Differentialschutz der Sammelschiene
·Distanzschutz
·Energieerfassung
6.) Spannungswandler (VT/CVT)
·Liefert Spannungssignale für:
·Schutzrelais
·Synchronisationssysteme
·Messgeräte
·SCADA-Überwachung
7.) Überspannungsableiter
·Schützt die GIS-Isolierung vor:
·Blitzüberspannungen
·Schaltüberspannungen
·Transiente Störungen
8.) Gaskammern
·Unterteilung der GIS-Abschnitte in abgedichtete Module
·Minimierung des Gasverlusts während der Wartung
·Verbesserung der Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit

Funktionsprinzip
Normalbetrieb
·Hochspannungsleiter verlaufen innerhalb abgedichteter Metallkammern.
·Das Isoliergas sorgt für die dielektrische Trennung zwischen stromführenden Teilen und Erde.
·Elektrische Energie fließt durch geschlossene Sammelschienen und Schaltanlagen.
Störungsbetrieb
·Das Schutzrelais erkennt eine Störung.
·Der Leistungsschalter erhält einen Auslösebefehl.
·Der Fehlerstrom wird unterbrochen.
·Trennschalter isolieren den betroffenen Stromkreis.
·Erdungsschalter erden isolierte Anlagen für Wartungsarbeiten.

Vorteile
·Im Vergleich zu AIS äußerst kompakt
·Hervorragende Isolationsleistung
·Hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit
·Beständig gegen Verschmutzung, Staub, Feuchtigkeit und Salzbelastung
·Geeignet für städtische und unterirdische Umspannwerke
·Geringerer Wartungsaufwand
·Verbesserte Personensicherheit
·Lange Lebensdauer
·Zuverlässiger Betrieb unter rauen Umgebungsbedingungen

Typische GIS-Konfigurationen
GIS mit einer Sammelschiene
·Einfache und wirtschaftliche Anordnung
·Wird für Standard-Übertragungsumspannwerke verwendet
GIS mit zwei Sammelschienen
·Bietet betriebliche Flexibilität
·Ermöglicht Wartungsarbeiten mit reduzierten Ausfallzeiten
GIS mit Ringsammelschiene
·Verbessert die Versorgungssicherheit
·Einsatz an wichtigen Netzknoten
GIS mit anderthalb Leistungsschaltern
·Bietet hohe Zuverlässigkeit
·Einsatz in kritischen 220-kV-Übertragungsumspannwerken

Anwendbare Normen
·IEC 62271-1 – Allgemeine Anforderungen an Hochspannungsschalt- und Steuergeräte
·IEC 62271-100 – Hochspannungs-Wechselstrom-Leistungsschalter
·IEC 62271-102 – Trennschalter und Erdungsschalter
·IEC 62271-203 – Gasisolierte, metallgekapselte Schaltanlagen über 52 kV
·IEEE C37.122 – Gasisolierte Umspannwerke

Typische Anwendungen nach Branchen
·Energieversorger: 220-kV-Übertragungsumspannwerke
·Erneuerbare Energien: Netzintegration großer Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energien
·Stromerzeugung: Aufwärtstransformation von Generatoren und Netzanschluss
·Industrieanlagen: Empfangsstationen mit hoher Kapazität
·Eisenbahn: Hochspannungs-Traktionsversorgungssysteme
·Städtische Infrastruktur: Unterirdische und kompakte Umspannwerke
·Öl und Gas: Kritische Stromübertragungssysteme

Hauptmerkmale
·Nennspannung 245 kV
·Ausgelegt für 220-kV-Übertragungsnetze
·Metallgekapselte, gasisolierte Bauweise
·Integrierte Module für Leistungsschalter (CB), Stromwandler (CT), Spannungswandler (VT), Entladungsschalter (DS), Erdungsschalter (ES) und Überspannungsschutz
·Kompakte Aufstellfläche
·Hohe Durchschlagfestigkeit und Isolationssicherheit
·Hervorragende Umweltbeständigkeit
·Geringer Wartungsaufwand
·Hohe Betriebssicherheit und Verfügbarkeit
·Geeignet für digitale und Smart-Grid-Umspannwerke
·Entspricht den Normen IEC 62271 und IEEE C37.122