Was sind die grundlegenden Anforderungen an ein elektrisches Umspannwerk?

Grundanforderungen an eine Umspannstation

Eine Umspannstation ist eine kritische Einrichtung im Stromnetz, die für die Umwandlung von Übertragungsspannungen in Spannungen geeignet für die Verteilung oder weitere Übertragung zuständig ist. Sie leistet nicht nur Spannungsumwandlungen, sondern übernimmt auch den Schutz, die Steuerung und die Überwachung des Stromnetzes. Um die Sicherheit, Zuverlässigkeit und effiziente Betriebsführung einer Umspannstation zu gewährleisten, müssen eine Reihe grundlegender Anforderungen erfüllt werden. Im Folgenden sind die Hauptanforderungen für das Design und den Betrieb einer Umspannstation aufgeführt:

1. Sicherheit

Elektrische Sicherheit:

Isolierleistung: Alle Geräte innerhalb der Umspannstation müssen ausgezeichnete Isolierungseigenschaften aufweisen, um Stromlecks und Kurzschlüsse zu verhindern. Isoliermaterialien sollten den relevanten Normen wie IEC und IEEE entsprechen.

• Erdungsanlage: Die Umspannstation muss über eine zuverlässige Erdungsanlage verfügen, um sicherzustellen, dass Fehlerströme schnell zur Erde fließen können und damit Personen und Geräte vor Schäden geschützt werden. Der Erdungswiderstand sollte den lokalen Standards entsprechen, in der Regel weniger als 1 Ohm.

• Blitzschutz: Die Umspannstation sollte mit Blitzableitern, Blitzeisen und anderen Blitzschutzeinrichtungen ausgestattet sein, um Überspannungsschäden durch Blitzschläge zu verhindern. Blitzableiter sollten in der Nähe kritischer Geräte wie Transformatoren und Schaltgeräte installiert werden.

• Sicherheitszäune und Warnschilder: Der Umfang der Umspannstation sollte mit physischen Zäunen gesichert und Warnschilder an sichtbaren Stellen angebracht werden, um unbefugtes Personal vor Hochspannungsbereichen zu warnen.

Persönliche Sicherheit:

• Schutzmaßnahmen: Die Umspannstation sollte notwendige persönliche Schutzausrüstungen (PPE) wie isolierende Handschuhe, isolierende Schuhe und Sicherheitshelme bereitstellen, um die Sicherheit der Arbeiter während der Wartung und Instandhaltung zu gewährleisten.

• Notbeleuchtung und Evakuierungswege: Die Umspannstation sollte ein Notbeleuchtungssystem und deutlich gekennzeichnete Evakuierungswege haben, um bei Notfällen eine schnelle Evakuierung zu ermöglichen.

• Feuerschutzausrüstung: Die Umspannstation sollte mit Feuerlöschern, Feuermeldesystemen und anderen Feuerschutzeinrichtungen ausgestattet sein, um potenzielle Brandfälle zu bewältigen.

2. Zuverlässigkeit

Geräteauswahl:

• Hochwertige Geräte: Schlüsselgeräte in der Umspannstation, wie Transformatoren, Schaltgeräte, Isolatoren und Messumformer, sollten hochwertig und zertifiziert sein, um eine langfristig stabile Betriebsführung zu gewährleisten.

• Redundante Auslegung: Für kritische Umspannstationen sollten redundante Auslegungen in Betracht gezogen werden, wie Doppelbusbarstrukturen und Reserveenergiequellen, um die Systemzuverlässigkeit zu erhöhen. Selbst wenn ein Komponente ausfällt, kann das System weiterhin betrieben werden.

• Regelmäßige Wartung: Ein umfassendes Wartungsprogramm sollte etabliert werden, um regelmäßig die Inspektion, Reinigung und Wartung der Geräte durchzuführen, potenzielle Probleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben, um die Lebensdauer der Geräte zu verlängern.

Automatisierung und Überwachung:

• SCADA-System: Moderne Umspannstationen verfügen in der Regel über SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data Acquisition) für die Echtzeitüberwachung und -steuerung des Betriebsstatus der Umspannstation. Fernüberwachung ermöglicht die zeitnahe Erkennung von Auffälligkeiten und sofortiges Handeln.

• Schutzrelais: Verschiedene Schutzrelais, wie Überstromschutz, Differenzialschutz und Entfernungsschutz, sollten installiert werden, um Fehler zu erkennen und zu isolieren, um die Verbreitung von Fehlern zu verhindern.

• Kommunikationssystem: Die Umspannstation sollte über ein zuverlässiges Kommunikationssystem verfügen, um einen reibungslosen Informationsaustausch zwischen dem Kontrollzentrum und anderen Umspannstationen zu gewährleisten.

3. Wirtschaftlichkeit

Kosteneffizienz:

• Optimale Auslegung: Die Auslegung der Umspannstation sollte wirtschaftliche und praktische Aspekte berücksichtigen, ohne überdimensioniert zu sein. Bemühungen sollten unternommen werden, unnötige Investitionen zu minimieren, während die Funktionsanforderungen erfüllt werden.

• Energieeffiziente Geräte: Niedrigverlust-Transformatoren und effiziente Schaltgeräte sollten ausgewählt werden, um Energieverluste während des Betriebs zu reduzieren und die Betriebskosten zu senken.

• Intelligente Betriebs- und Wartungsführung: Durch die Einführung intelligenter O&M-Technologien, wie Online-Überwachung und prädiktive Wartung, kann die Ausnutzung der Geräte verbessert werden, was Ausfallzeiten und Wartungskosten reduziert.

4. Umweltschutz

• Reduzierung elektromagnetischer Strahlung: Maßnahmen sollten ergriffen werden, um die Auswirkungen elektromagnetischer Strahlung auf die umgebende Umgebung, insbesondere in Wohngebieten, zu minimieren. Dies kann durch optimierte Anordnung und den Einsatz von Schildmaterialien erreicht werden.

• Lärmminderung: Transformatoren, Kühlgeräte und andere Komponenten in der Umspannstation erzeugen Lärm. Schallschutzmaßnahmen, wie der Einbau von Schallschutzwänden und die Verwendung von geringlärmenden Geräten, sollten implementiert werden, um sicherzustellen, dass die Lärmpegel den Umweltstandards entsprechen.

• Abfallmanagement: Ein geeignetes Abfallmanagementsystem sollte etabliert werden, insbesondere für gefährliche Abfälle wie gebrauchte Batterien und Öle. Abfälle sollten gemäß Umweltvorschriften behandelt werden, um Verunreinigungen zu verhindern.

5. Anpassungsfähigkeit

• Lastwachstum: Die Auslegung der Umspannstation sollte zukünftiges Lastwachstum berücksichtigen und ausreichend Erweiterungsraum und Kapazität reservieren. Mit der Entwicklung der Städte und dem Anstieg des Strombedarfs sollte die Umspannstation flexibel auf Laständerungen reagieren können, um eine kontinuierliche Stromversorgung sicherzustellen.

• Widerstandsfähigkeit gegenüber Naturkatastrophen: Die Umspannstation sollte über eine starke Widerstandsfähigkeit gegenüber Naturkatastrophen wie Erdbeben, Windstürmen und Überschwemmungen verfügen. In Erdbebengebieten oder Gebieten, die von Taifunen betroffen sind, sollten die Baustruktur und die Geräteauswahl den entsprechenden seismischen und windfesten Standards entsprechen.

6. Regulatorische Einhaltung

• Einhaltung nationaler und lokaler Standards: Das Design, die Errichtung und der Betrieb der Umspannstation müssen den nationalen und lokalen Gesetzen, Vorschriften und Standards, wie den "Sicherheitsvorschriften für elektrische Arbeiten" und dem "Umspannwerksausführungscode", streng entsprechen.

• Erhalten der notwendigen Genehmigungen: Vor der Errichtung sollten alle notwendigen Genehmigungen, einschließlich Planungsgenehmigungen, Umweltfolgenabschätzungen und Brandschutzprüfungen, erhalten werden, um die Rechtmäßigkeit und Einhaltung des Projekts sicherzustellen.

Zusammenfassung

Als wesentlicher Bestandteil des Stromnetzes muss eine Umspannstation mehrere Anforderungen hinsichtlich Sicherheit, Zuverlässigkeit, Wirtschaftlichkeit, Umweltschutz, Anpassungsfähigkeit und regulatorischer Einhaltung erfüllen. Durch angemessene Planung, die Auswahl hochwertiger Geräte, fortschrittliche Automatisierungstechnologien und umfassende Wartungspraktiken kann die Umspannstation sicher, stabil und effizient betrieben werden und eine zuverlässige Stromversorgung für die Gesellschaft gewährleisten.