Evolution der Busverbindungsanordnungen auf der Stromversorgungsseite von 110 kV-Umspannwerken

Frühe 110 kV-Umspannwerke nahmen häufig die Konfiguration "interne Busverbindung" auf der Energieversorgungsseite an, wobei die Energiequelle in der Regel die Methode der "inneren Brückenverbindung" verwendete. Dies wurde oft in bestimmten 220 kV-Umspannwerken beobachtet, die 110 kV-Busse von verschiedenen Transformatoren in einer "gleichgerichteten Doppelstromversorgung" versorgten. Diese Anordnung umfasste zwei Transformatoren, wobei die 10 kV-Seite eine Einzelbusleiter mit getrennter Verbindung nutzte.

Vorteile waren einfache Verkabelung, einfache Bedienung, einfache automatische Umschaltmöglichkeiten und nur drei Schalter auf der Energieversorgungsseite für die beiden Transformatoren erforderlich. Darüber hinaus war für den Energieversorgungsbus keine separate Schutzschaltung notwendig, da er im Bereich des Transformator-Differenzialschutzes lag, und die Gesamtinvestition war geringer. Allerdings gab es auch Einschränkungen: Jeder Bus konnte nur einen Transformator aufnehmen, was das Wachstum der 10 kV-Lastkapazität einschränkte. Zudem musste bei Betrieb eines Transformators die Hälfte des Umspannwerks entladen werden, was im Falle eines Geräteversagens in der anderen Hälfte das Risiko eines vollständigen Ausfalls des Umspannwerks darstellte.

Um die Kapazität des Umspannwerks zu erhöhen und die Versorgungssicherheit zu verbessern, setzte eine Zwischenstufe für 110 kV-Umspannwerke die Methode der "erweiterten internen Busverbindung" ein, wobei die Energieversorgungsseite hauptsächlich die "erweiterte Brückenverbindung" nutzte. Diese Konfiguration umfasste drei Transformatoren. Die Energieversorgung erfolgte über zwei "Seitenbusse" von den gleichgerichteten Doppelstrom-110 kV-Bussen eines einzigen 220 kV-Umspannwerks und einem "Mittelfeldbus" von einer gegengerichteten Einzelstromversorgung eines anderen 220 kV-Umspannwerks.

Die 10 kV-Seite nutzte weiterhin einen einzelnen geteilten Busleiter, idealerweise unterteilt in Abschnitte A und B des 10 kV-Ausgangs des mittleren Transformators. Dieser Ansatz erhöhte die Anzahl der 10 kV-Ausgangsleitungen und ermöglichte die Lastverteilung vom mittleren Transformator auf die anderen beiden im Falle eines Ausfalls. Allerdings führte dies zu einer größeren Komplexität in der Bedienung und automatischen Umschaltung sowie zu höheren Investitionen.

Mit der städtischen Expansion, zunehmender Landknappheit und steigendem Strombedarf ergab sich die dringende Notwendigkeit, die Kapazität und Zuverlässigkeit der Umspannwerke weiter zu erhöhen. Das aktuelle Design für 110 kV-Umspannwerke verwendet hauptsächlich einen einzelnen geteilten Busleiter auf der Energieversorgungsseite, der vier Transformatoren verbindet – jeder mit separaten Bussen, wobei die beiden mittleren Transformatoren gekreuzt mit der oberstromliegenden Energieversorgung verbunden sind. Auf der 10 kV-Seite wird eine A/B-Segmentierung verwendet, die eine achtsegmentige "Ringverbindung" bildet, die von den vier Transformatoren gespeist wird.

Dieses Design erhöht die Anzahl der 10 kV-Ausgangsleitungen und verbessert die Versorgungssicherheit. Die gekreuzte Verbindung der beiden mittleren Transformatoren zur oberstromliegenden Energieversorgung stellt sicher, dass die achtsegmentige 10 kV-Busleiter selbst dann ununterbrochen versorgt wird, wenn ein 110 kV-Bus entladen wird. Nachteile sind die Notwendigkeit eines dedizierten Schutzes für den 110 kV-Bus, hohe anfängliche Investitionen und erhöhte operative Komplexität.