ZHW-Serie Hochspannungs-Gas-isolierte Schaltanlage (GIS)

Schutzfunktionenprinzipien:

• GIS-Geräte sind mit verschiedenen Schutzfunktionen ausgestattet, um den sicheren Betrieb des Stromnetzes zu gewährleisten.

Überstromschutz:

• Die Überstromschutzfunktion überwacht den Strom im Schaltkreis mithilfe von Stromwandlern. Wenn der Strom einen vordefinierten Grenzwert überschreitet, löst das Schutzgerät den Leitungsschalter aus, um den defekten Schaltkreis abzutrennen und Schäden an der Ausrüstung aufgrund von Überstrom zu verhindern.

Kurzschluss-Schutz:

• Die Kurzschluss-Schutzfunktion erkennt schnell Kurzschlussströme, wenn ein Kurzschluss im System auftritt, und führt zu einem schnellen Handeln des Leitungsschalters, um das Stromnetz vor Schäden zu schützen.

Zusätzliche Schutzfunktionen:

• Weitere Schutzfunktionen, wie der Erdungsfehlerschutz und der Überspannungsschutz, sind ebenfalls enthalten. Diese Schutzfunktionen verwenden geeignete Sensoren, um elektrische Parameter zu überwachen. Sobald eine Abnormalität erkannt wird, werden sofort Schutzmaßnahmen eingeleitet, um die Sicherheit des Stromnetzes und der Ausrüstung zu gewährleisten.

Isolierprinzip:

• Im elektrischen Feld werden die Elektronen in den SF₆-Gas-Molekülen leicht von den Kernen abgelenkt. Aufgrund der Stabilität des SF₆-Molekülgefüges ist es jedoch schwierig für die Elektronen, zu entweichen und freie Elektronen zu bilden, was zu einem hohen Isolationswiderstand führt. In GIS (Gas-isolierte Schaltanlagen) wird die Isolation durch die präzise Kontrolle des Drucks, der Reinheit und der Verteilung des elektrischen Feldes des SF₆-Gases erreicht. Dies gewährleistet ein gleichmäßiges und stabiles isolierendes elektrisches Feld zwischen den hochspannungsführenden Teilen und dem geerdeten Gehäuse sowie zwischen den verschiedenen Phasenleitern.

• Bei normaler Betriebsspannung gewinnen die wenigen freien Elektronen im Gas Energie aus dem elektrischen Feld, aber diese Energie reicht nicht aus, um eine Kollisionionisation der Gas-Moleküle zu verursachen. Dies sichert die Erhaltung der Isolierungseigenschaften.

Wegen der ausgezeichneten Isolier-, Bogenlösch- und Stabilitätsleistung von SF6-Gas verfügen GIS-Geräte über Vorteile wie geringen Platzbedarf, starke Bogenlöschfähigkeit und hohe Zuverlässigkeit. Allerdings wird die Isolierfähigkeit des SF6-Gases stark durch die Gleichmäßigkeit des elektrischen Feldes beeinflusst und es ist leicht zu Isolierungsanomalien, wenn Spitzen oder Fremdkörper im GIS vorhanden sind.

GIS-Geräte nutzen eine vollständig geschlossene Struktur, was Vorteile wie keine Umweltbeeinflussung der internen Komponenten, langer Wartungszyklus, geringer Wartungsaufwand und geringe elektromagnetische Störungen mit sich bringt. Gleichzeitig gibt es jedoch Probleme wie komplexe Einzelüberholungsarbeiten und relativ schlechte Detektionsmethoden. Wenn die geschlossene Struktur durch die äußere Umgebung angegriffen und beschädigt wird, führt dies weiterhin zu einer Reihe von Problemen wie Wassereinbruch und Luftleckage.

• Nach Isolierungs- und Kühlverfahren: In flüssigkeitsgekühlte (ölgefüllte) und trockengekühlte Transformatoren unterteilt. Ölgefüllte Transformatoren sind die vorherrschende Art für die Stromübertragung, geeignet für Spannungen bis 345kV und darüber, mit standardisierten Kühlverfahren wie ONAN (Öl Natürliche Luft Natürliche), ONAF (Öl Natürliche Luft Gezwungen) und OFAF (Öl Gezwungen Luft Gezwungen). Trockengekühlte Transformatoren werden hauptsächlich für Innenraum- oder spezielle industrielle Anwendungen verwendet, in der Regel für geringere Spannungen (bis 35kV), obwohl es auch spezielle Arten für höhere Spannungen gibt.
• Nach Spannungsfunktion: Einschließlich Steigerungs-, Reduktions- und Autotransformatoren. Steigerungstransformatoren werden in Kraftwerken verwendet, um die Generatorspannung auf Übertragungsspannung zu erhöhen (z.B. 13,8kV auf 345kV). Reduktionswandler werden in Umspannwerken eingesetzt, um die Übertragungsspannung für Unterübertragung oder Verteilung zu reduzieren (z.B. 345kV auf 132kV oder 34,5kV). Autotransformator werden verwendet, um Systeme mit festen Spannungsverhältnissen zu verbinden, bieten Effizienzvorteile in Übertragungsnetzen (z.B. 400kV/220kV-Anwendungen).
• Nach Kernstruktur: In Kern- und Gehäusebauweise unterteilt. Kernbauweise-Transformatoren haben Wicklungen, die die Kernbeine umgeben (üblich bei EHV-Anwendungen). Gehäusebauweise-Transformatoren haben den Kern, der die Wicklungen umgibt.

Hybrid-Gas-Isolierte Schaltanlage (HGIS) ist eine Art von Hochspannungsschaltanlage, die die Vorteile von Luft-isolierten Schaltanlagen (AIS) und Gas-isolierten Schaltanlagen (GIS) kombiniert. Ihr Kernmerkmal ist eine modulare Struktur, bei der wichtige funktionale Komponenten der Schaltanlage (wie Leistungsschalter und Abscherer) in gasisolierte Gehäuse integriert sind, während sie über externe luftisolierte Busleitungen mit anderen Geräten verbunden werden. Diese Konstruktion erreicht eine strukturelle Kompaktheit und gewährleistet gleichzeitig die Bequemlichkeit der Installation und Wartung.