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Gasisolierte Schaltanlage (GIS) 72,5 kV für die Schalttechnik

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Schaltanlage (GIS) 72,5 kV

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Eine 72,5-kV-Gasisolierte Schaltanlage (GIS) ist ein kompaktes Hochspannungsschaltanlagensystem, das Isoliergas (in der Regel SF₆ oder moderne Alternativgase) nutzt, um in Umspannwerken für elektrische Isolierung und Lichtbogenunterbrechung zu sorgen. Es integriert wichtige Primärkomponenten wie Leistungsschalter, Trennschalter, Erdungsschalter, Stromwandler, Spannungswandler und Sammelschienen in versiegelte Gaskammern.

GIS-Anlagen finden breite Anwendung dort, wo hohe Zuverlässigkeit, kompakte Bauweise und Umweltschutz gefordert sind, insbesondere in städtischen Umspannwerken, Industrieanlagen und Sammelnetzen für erneuerbare Energien.

Hauptfunktionen
·Schaltvorgänge: Unterbricht normale Lastströme und Fehlerströme durch Hochspannungs-Leistungsschalter.
·Elektrische Isolierung: Gewährleistet eine zuverlässige Isolierung zwischen stromführenden Leitern und geerdeten Gehäusen.
·Steuerung der Stromverteilung: Ermöglicht das sichere Ein- und Ausschalten sowie die Abschnittsbildung in Stromnetzen.
·Integration von Schutzfunktionen: Arbeitet mit Schutzrelais zusammen, um Fehler schnell zu beseitigen.
·Platzoptimierung: Reduziert die Stellfläche des Umspannwerks im Vergleich zu herkömmlichen luftisolierten Schaltanlagen (AIS).

Typische Anwendungsbereiche
·Städtische Umspannwerke
·Unterirdische Umspannwerke
·Übertragungsumspannwerke von Energieversorgern
·Industriekraftwerke
·Umspannwerke für erneuerbare Energien
·Traktionsumspannwerke für die Eisenbahn
·Sammelstationen für Wasserkraft und Windparks
·Küstengebiete und verschmutzte Umgebungen

Typische technische Spezifikationen
·Nennspannung: 72,5 kV
·Höchste Systemspannung: 72,5 kV
·Nennfrequenz: 50 Hz / 60 Hz
·Nennstrom: 1.250 A – 3.150 A
·Kurzzeit-Standstrom: 25 kA – 40 kA (typisch)
·Spitzen-Standstrom: 63 kA – 100 kA (typisch)
·Isoliermedium: SF₆-Gas / alternatives Gas
·Aufstellung: Innen- oder Außengehäuse
·Sammelschienentyp: Einfach-Sammelschiene / Doppel-Sammelschiene
·Schutzart: Gasdichtes Metallgehäuse

Hauptkomponenten
1.) Gasisolierte Sammelschiene
·Leitet den Strom zwischen den GIS-Feldern
·Eingekapselt in geerdeten Metallgehäusen
·Bietet eine kompakte und zuverlässige Verbindung
2.) Leistungsschalter (CB)
·Unterbricht Kurzschlussströme
·Verwendet in der Regel SF₆- oder Vakuum-Löschtechnik
·Sorgt für eine schnelle Fehlerbeseitigung
3.) Trennschalter (DS)
·Sorgt für eine sichtbare elektrische Trennung
·Wird bei Wartungsarbeiten eingesetzt
4.) Erdungsschalter (ES)
·Erdet isolierte Abschnitte sicher
·Gewährleistet die Sicherheit des Personals während der Wartung
5.) Stromwandler (CT)
·Liefert Stromsignale für:
·Schutzrelais
·Messsysteme
6.) Spannungswandler (VT/CVT)
·Liefert Spannungsmesssignale
·Wird für Schutz und Überwachung verwendet
7.) Gaskammern
·Separate Kammern, die Isoliergas enthalten
·Ermöglichen die Wartung einzelner Abschnitte, ohne die gesamte GIS abschalten zu müssen

Funktionsprinzip
Normalbetrieb
·Hochspannungsleiter sind in geerdeten Metallkammern untergebracht.
·Das Isoliergas sorgt für eine hohe Durchschlagfestigkeit zwischen den unter Spannung stehenden Teilen und Erde.
·Der Strom fließt durch Sammelschienen und Schaltgeräte.
Bei Fehlerzuständen
·Das Schutzrelais erkennt einen abnormen Strom.
·Der Leistungsschalter erhält einen Auslösebefehl.
·Der Leistungsschalter unterbricht den Fehlerstrom.
·Der Trennschalter isoliert den betroffenen Abschnitt.
·Der Erdungsschalter erdet den isolierten Abschnitt für Wartungsarbeiten.

Vorteile
·Sehr kompakte Bauweise
·Hohe Betriebssicherheit
·Hervorragende Isolationsleistung
·Geeignet für Umspannwerke mit begrenztem Platzangebot
·Geringe Empfindlichkeit gegenüber Verschmutzung und Witterungseinflüssen
·Geringer Wartungsaufwand
·Hohe Personensicherheit
·Lange Lebensdauer
·Geeignet für die Installation in Innenräumen

Typische GIS-Konfigurationen
1.) GIS mit einer Sammelschiene
·Einfacher Aufbau
·Kostengünstig
·Einsatz in Verteilerstationen
2.) GIS mit zwei Sammelschienen
·Bietet betriebliche Flexibilität
·Einsatz in wichtigen Schaltanlagen
3.) GIS mit Ringsammelschiene
·Verbessert die Versorgungssicherheit
·Einsatz in Übertragungsnetzen
4.) GIS mit eineinhalb Leistungsschaltern
·Einsatz in kritischen Übertragungsnetzen

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

Typische Anwendungen nach Branchen
·Energieversorger: 72,5-kV-Übertragungs- und Verteilerstationen
·Erneuerbare Energien: Netzanschlussstationen für Wind- und Solarenergie
·Industrieanlagen: Kompakte Hochspannungsstationen
·Eisenbahn: Traktionsstromstationen
·Öl und Gas: Zuverlässige Stromversorgungssysteme
·Städtische Infrastruktur: Innen- und unterirdische Umspannwerke

Hauptmerkmale
·Nennspannung 72,5 kV
·Gasisolierte, metallgekapselte Bauweise
·Kompakte Stellfläche des Umspannwerks
·Integrierte Leistungsschalter, Stromwandler (CT), Spannungswandler (VT), Trennschalter (DS) und Erdungsschalter (ES)
·Hohe Durchschlagfestigkeit
·Hervorragende Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen
·Geringer Wartungsaufwand
·Sicherer Betrieb und hoher Personenschutz
·Geeignet für moderne Smart-Grid-Umspannwerke
·Ausgelegt gemäß den Normen IEC 62271 und IEEE C37.122