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Lösung mit gasisolierter Schaltanlage (GIS) mit 145 kV für Hochspannungsübertragungsnetze

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Schaltanlage (GIS) 145 kV

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Eine 145-kV-Gasisolierte Schaltanlage (GIS) ist ein Hochspannungs-Schaltanlagensystem, das in Übertragungsnetzen der 132/138-kV-Klasse zum Einsatz kommt. Es nutzt SF₆-Gas oder alternative, umweltfreundliche Isoliergase als Isoliermedium und vereint wichtige Hochspannungskomponenten – darunter Leistungsschalter, Trennschalter, Erdungsschalter, Stromwandler, Spannungswandler und Sammelschienen – in einem versiegelten, geerdeten Metallgehäuse.

Im Vergleich zu herkömmlichen luftisolierten Schaltanlagen (AIS) bietet die 145-kV-GIS eine kompakte, äußerst zuverlässige Lösung für Übertragungsumspannwerke, in denen Platzverhältnisse, Umgebungsbedingungen und Betriebssicherheit entscheidend sind.

Hauptfunktionen
·Schaltung: Schaltet Übertragungsstromkreise unter normalen Betriebsbedingungen ein und aus.
·Fehlerunterbrechung: Leitet Kurzschlussströme über Hochspannungs-Leistungsschalter ab.
·Elektrische Trennung: Gewährleistet die sichere Trennung von Anlagen für Wartungsarbeiten.
·Schutz und Messung: Integriert Strom- und Spannungswandler für Relais-Schutz, Messung und Überwachung.
·Optimierung von Umspannwerken: Reduziert die Aufstellfläche und verbessert die Systemzuverlässigkeit.

Typische Anwendungsbereiche
·132-kV-/138-kV-Übertragungsumspannwerke
·Stadtrumspannwerke
·Unterirdische Umspannwerke
·Wasserkraftwerke
·Wind- und Solarstrom-Umspannwerke
·Industrielle Stromempfangsstationen
·Bahn-Traktionsunterwerke
·Küstengebiete und verschmutzte Umgebungen
·Hochspannungsanlagen mit begrenztem Platzangebot

Typische technische Spezifikationen
·Nennspannung: 145 kV
·Höchste Systemspannung: 145 kV
·Nennfrequenz: 50 Hz / 60 Hz
·Nennstrom: 1250 A – 4000 A
·Kurzzeit-Standstrom: 31,5 kA – 50 kA
·Spitzen-Standstrom: 80 kA – 125 kA
·Blitzstoßfestspannung: Bis zu 650 kV
·Netzfrequenz-Festspannung: Bis zu 275 kV
·Isoliermedium: SF₆ / alternatives Gas
·Aufstellung: Innen- oder Außengehäuse
·Gehäusematerial: Aluminiumlegierung / Edelstahl
·Schutzgrad: Gasdicht versiegelte Kammern

Hauptkomponenten
1.) Gasisolierte Sammelschiene
·Überträgt Strom zwischen den GIS-Feldern
·Vollständig in geerdeten Metallgehäusen untergebracht
·Bietet eine kompakte und zuverlässige Verbindung
2.) Hochspannungs-Leistungsschalter
·Unterbricht Last- und Fehlerströme
·Verwendet leistungsstarke Lichtbogenlöschtechnologie
·Wird durch Schutz- und Automatisierungssysteme gesteuert
3.) Trennschalter (DS)
·Stellt eine sichtbare elektrische Trennung her
·Ermöglicht sichere Wartungsarbeiten
4.) Erdungsschalter (ES)
·Erdet isolierte Abschnitte
·Gewährleistet die Sicherheit des Bedienpersonals bei Wartungsarbeiten
5.) Stromwandler (CT)
·Einsatzbereiche:
·Distanzschutz
·Differentialschutz
·Überstromschutz
·Energieerfassung
6.) Spannungswandler (VT)
·Liefert Spannungssignale für:
·Schutzrelais
·Messsysteme
·Synchronisation
·SCADA-Überwachung
7.) Gaskammern
·Unterteilen die GIS-Anlage in isolierte Abschnitte
·Reduzieren den Gasverlust während der Wartung
·Verbessern die Anlagenverfügbarkeit

Funktionsprinzip
Normalbetrieb
·Die Leiter sind in abgedichteten Gaskammern untergebracht.
·Gas mit hoher Durchschlagfestigkeit sorgt für die Isolierung zwischen stromführenden Teilen und dem geerdeten Gehäuse.
·Der Strom fließt durch die GIS-Sammelschienen und die Schaltgeräte.
Fehlerbetrieb
·Das Schutzsystem erkennt einen abnormen Strom.
·Der Leistungsschalter erhält ein Auslösesignal.
·Der Lichtbogen wird innerhalb der Schaltkammer gelöscht.
·Der fehlerhafte Abschnitt wird durch Trennschalter isoliert.
·Erdungsschalter entladen und erden die isolierten Geräte.

Vorteile
·Im Vergleich zu AIS äußerst kompakt
·Hervorragende Isolationsleistung
·Hohe Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen
·Geringe Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzung, Staub und Feuchtigkeit
·Geringerer Platzbedarf der Schaltanlage
·Geringerer Wartungsaufwand
·Verbesserte Sicherheit für das Bedienpersonal
·Lange Lebensdauer
·Geeignet für Innen-, Untertage- und Küstenumspannwerke

Typische GIS-Konfigurationen
GIS mit einer Sammelschiene
·Einfach und wirtschaftlich
·Wird für Standard-Umspannwerke verwendet
GIS mit zwei Sammelschienen
·Bietet betriebliche Flexibilität
·Ermöglicht Lastumschaltung und Wartungsumschaltung
GIS mit Ringsammelschiene
·Verbessert die Versorgungssicherheit
·Wird in wichtigen Verteilungsnetzen eingesetzt
GIS mit anderthalb Leistungsschaltern
·Wird in kritischen Übertragungsumspannwerken eingesetzt
·Bietet hohe Zuverlässigkeit und betriebliche Flexibilität

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
·Stromversorger: 132/138-kV-Übertragungsumspannwerke
·Erneuerbare Energien: Großanlagen zur Netzanbindung von Wind- und Solarenergie
·Wasserkraft: Generator-Aufspannungsstationen
·Industrieanlagen: Hochspannungs-Empfangsstationen
·Eisenbahn: Traktionsstromstationen
·Städtische Infrastruktur: Kompakte Innenraum-Schaltanlagen
·Öl und Gas: Zuverlässige Hochspannungs-Stromversorgungssysteme

Hauptmerkmale
·Nennspannung 145 kV
·Ausgelegt für 132/138-kV-Übertragungsnetze
·Metallgekapselte, gasisolierte Bauweise
·Integrierte CB-, CT-, VT-, DS- und ES-Module
·Kompakte Bauweise im Vergleich zu AIS
·Hohe Durchschlagfestigkeit und Isolationssicherheit
·Hervorragende Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse
·Geringer Wartungsaufwand
·Hohe Betriebssicherheit und Verfügbarkeit
·Geeignet für digitale und intelligente Umspannwerke
·Entspricht den Normen IEC 62271 und IEEE C37.122