CT- und Erdungsschalter-Magnetkreis-Wiederverwendung Integrierte Lösung: Kompakte GIS-Umspannwerksbauweise ermöglichen

Hintergrund​
Während der Modernisierung städtischer Stromnetze stellt die begrenzte Fläche ein zentrales Problem dar. Traditionelle GIS-Ausrüstung beansprucht aufgrund der getrennten Strukturen von Stromwandlern (CTs) und Erdungsschaltern erheblichen vertikalen Raum, was eine Flaschenhalsstelle in der Miniaturisierung von Umspannwerken darstellt.

​Lösung: Modulares integriertes Design​
Diese Lösung integriert die CT-Funktionalität innovativ tief in den Betriebsmechanismus des Erdungsschalters, wodurch räumliche Wiederverwendung und Leistungsfortschritte erreicht werden:

• ​Raumsparende Wiederverwendung:​​
• Eingebettete CT-Spule: Entfernt den traditionellen eigenständigen CT-Isolator und integriert hochpräzise Messspulen direkt in die innere Hohlstruktur des isolierten Betriebsstabs des Erdungsschalters.
• Magnetkreisschließung der GIS-Gehäuse: Durch die bahnbrechende Nutzung des hochfesten Metallgehäuses der GIS-Ausrüstung selbst als Kernpfad mit niedrigem Widerstand für den CT-Magnetfluss wird ein vollständiger geschlossener Magnetkreis gebildet. Die Besetzung des vertikalen Raums wird erheblich reduziert.
• ​Präzise Magnetkreiskompensation:​​
• Doppelter C-Laminierte Siliziumstahl: Um mögliche Unregelmäßigkeiten in der Magnetfeldverteilung durch nicht-achsen-symmetrische Ausrüstungsstruktur (geschätzte Linearitätsabweichung ≤5%) zu beheben, verwendet der Kern doppelte C-förmige 0,23 mm hochempfindliche laminierte Siliziumstahlmodule.
• Geführter Magnetfluss: Das symmetrische C-förmige Strukturentwurf kompensiert präzise die Asymmetrie des Magnetkreises und gewährleistet, dass die Abweichung der Strommesslinearität sowohl im stationären als auch im transitorischen Zustand (bis zu 40kA Spitze) stabil bei ≤0,5% bleibt, was den Genauigkeitsanforderungen der Klasse 0,2S entspricht.
• ​Kontakt-Synchronisierungsüberwachung:​​
• Synchronisation durch Doppel-Hall-Effekt-Sensoren: Hochsensible Hall-Effekt-Sensorarrays sind an den Schlüsselübertragungsknoten der Erdungsklinge eingebettet.
• Zustands-Synchronisierungsausgabe: Echtzeit-Erfassung des mechanischen Positionszustands des Öffnens/Schließens der Klinge, wodurch eine hohe zeitliche Synchronisation (Zeitstempelgenauigkeit ≤1ms) mit dem Phasenstromsignal des CT erreicht wird.

​Kernszenario-Wert: Städtische kompakte GIS-Umspannwerke​

• ​Durchbruch in der Raumkompression:​​ Die vertikale Struktur der Ausrüstung wird um 1,2 Meter reduziert, was die Optimierung des gesamten Umspannwerklayouts antreibt. Der durchschnittliche Fußeindruck des Umspannwerks wird erfolgreich um 30% reduziert (z.B. 220kV GIS-Verteilungsbereich).
• ​Lebensdauer-Konsistenz-Design:​​ Die integrierte Struktur vereinfacht die Übertragungskette. CT und Erdungsschalter teilen sich wichtige bewegliche Teile (z.B. Betriebsstab-Lagersystem). Über 10.000 vollständige Kapazitätsöffnen/Schließen-Zyklen validiert, um synchronisierte mechanische Lebensdauerziele zu erreichen.
• ​Intelligente O&M-Unterstützung:​​ Die hochzuverlässige Millisekunden-Synchronisation von Hall-Positionsdaten und CT-Daten bietet bisher unvorstellbare Gerätedaten zur Analyse von Transientströmen beim Betrieb des Erdungsschalters und zur Bewertung von Risiken der Bogenwiederentzündung.

​Zusammenfassung der technischen Vorteile​