GIS-Schaltgeräte mit 33 kV ist eine mittelfußige gasisolierte Anordnung für Schalt-, Schutz-, Trenn- und Verteilungsaufgaben bei 33 kV. Die Primärleitungen, Busleitungen und Schaltgeräte sind in geerdeten Gehäusen mit kontrollierter Isolation untergebracht, was einen kleineren Bauraum als bei vielen luftisolierten Ausführungen ermöglicht. Diese Anleitung behandelt die Leistungen bei 33 kV, die Kennzeichnungsgrade, Schnittstellen, Installation, Wartung und Beschaffungsüberprüfungen.
Kurze Zusammenfassung der Auswahl von GIS-Systemen mit einer Spannung von 33 kV
- Überprüfen Sie zusammen die Nennspannung, die Blitzimpulsfestigkeit, den normalen Strom, die Kurzzeitfestigkeit und die Störunterbrechung.
- Überprüfen Sie die Kabelanschlüsse, die Druckentlastungsrichtung, die Erdungsschalter und die Verriegelungen an der genehmigten Einzelleitung.
- Geben Sie im Kaufvertrag die Verantwortung für die Gas- oder alternative Isolationsüberwachung, -füllung, -rückgewinnung und -Entsorgung an.
Was ist luftisolierte Schaltanlage?
AIS nutzt atmosphärische Luft als hauptsächliche äußere Isolierung zwischen spannungsführenden Teilen und Erde. Mittelspannungs-AIS für den Innenbereich verfügt in der Regel über getrennte Leistungsschalter-, Sammelschienen-, Kabel- und Niederspannungsfächer. Hochspannungs-AIS für den Außenbereich verwendet Sammelschienenleiter und Betriebsmittel, die durch Freiluftabstände voneinander getrennt sind.
Zu den Stärken gehören eine sichtbare Konstruktion, vertraute Wartung, ein einfacherer Zugang zu den Komponenten und oft geringere Anschaffungskosten für die Geräte. Zu den Nachteilen zählen ein größerer Platzbedarf und eine größere Anfälligkeit für Staub, Salz, Feuchtigkeit, Kondensation und kleine Tiere, wenn das Gehäuse oder Gebäude nicht klimatisiert ist.
Was ist gasisolierte Schaltanlage?
GIS umschließt Primärleiter, Schaltgeräte und Sammelschienen in gekapselten, geerdeten Kammern. Das kontrollierte Isolationsmedium ermöglicht geringere Abstände, wodurch kompakte Anlagen entstehen, die unempfindlich gegenüber äußeren Verschmutzungen sind. GIS sind dort üblich, wo Land teuer, der Platz begrenzt oder die Umgebung rauh ist.
GIS vs. AIS Vergleich
| Faktor | GIS | AIS |
|---|---|---|
| Fußabdruck | Kompakt | Größer |
| Umweltbelastung | Primärteile versiegelt | Stärker Luft und Verunreinigung ausgesetzt |
| Visueller Zugang | Begrenzt | Größer |
| Reguläre Hauptwartung | Oft niedriger | Allgemein zugänglicher |
| Spezialisierter Dienst | Gas- und versiegelte Module-Fähigkeiten | Konventionelle luftisolierte Fertigkeiten |
| Erstausstattungskosten | Oft höher | Oft niedriger |
| Grundstücks- und Gebäudekosten | Oft geringere Platzkosten | Größerer Platzbedarf |
Grundriss und Anordnung
GIS kann die Feldbreite und die Gebäudefläche drastisch reduzieren. Allerdings muss der gesamte Projekt-Footprint Kabelendverschlüsse, Gaszonen, Druckentlastung, Hubraum für Krane sowie zukünftige Erweiterungen berücksichtigen. AIS benötigt größere Isolationsabstände, kann jedoch einen unkomplizierten Zugang und einfachere Gebäudeschnittstellen bieten.
Zuverlässigkeit unter rauen Bedingungen
Kapselgeführte GIS ist attraktiv für Küstensalz, industrielle Verschmutzung, Staub, hohe Luftfeuchtigkeit und beengte unterirdische Standorte. AIS kann ebenfalls zuverlässig arbeiten, wenn Gehäuse, Heizungen, Belüftung, Kriechweg und Wartung auf die Umgebung abgestimmt sind. Keine der beiden Technologien kompensiert eine mangelhafte Kabelabdichtung oder unzureichende Raumklimatisierung.
SF6 und Umweltaspekte
SF6 verfügt über hervorragende dielektrische und lichtbogenlöschende Eigenschaften, hat jedoch eine sehr starke Auswirkung auf die globale Erwärmung. Projekte, in denen SF6 verwendet wird, sollten Leckagegrenzgrenzen, Dichteüberwachung, geschulte Handhabung, Rückgewinnung, Berichterstattung und Entsorgung am Ende der Lebensdauer festlegen. Die Vorschriften unterscheiden sich und entwickeln sich ständig weiter.
Alternative Designs verwenden Gasgemische mit niedrigerem GWP, saubere Luft, Vakuumunterbrechung und feste Isolierung. “SF6-frei” weist nicht automatisch eine allgemeine ökologische Überlegenheit nach; vergleichen Sie Isolierstoff, Materialeinsatz, Verluste, Lebensdauer, Reparierbarkeit und Recycling.
Wartung und Diagnose
Die AIS-Wartung umfasst Reinigung, Isolationsprüfung, Mechanikservice, Kontaktwiderstand, Leistungsschalterzeitmessung, Thermografie und Teilentladungsmessung. GIS reduziert die Exposition von Primärteilen, erfordert jedoch Dichte-/Druckprüfungen, Leckageüberwachung, Mechanikservice und spezialisierte Eingriffe, falls eine interne, gekapselte Komponente ausfällt.
Störlichtbogensicherheit und Bedienerfreundlichkeit
Sowohl GIS als auch AIS können auf Störlichtbogensicherheit geprüft werden. Dabei sind Zugänglichkeitsseiten, Prüfstrom, Prüfdauer und Installationsbedingungen anzugeben. Druckentlastungskanäle und Raumvolumen müssen der geprüften Anordnung entsprechen. Die Störlichtbogenklassifizierung reduziert die Auswirkungen unter definierten Bedingungen, ersetzt jedoch nicht Trennung, Erdung, Fernbedienung und sichere Arbeitsverfahren.
Lebenszykluskosten
Vergleich von Ausrüstung, Grundstück/Gebäude, Installation, Ausfällen, Wartung, Gasmanagement, Ersatzteilen, Schulung und Entsorgung. GIS kann einen höheren Anschaffungspreis durch geringeren Platzbedarf und Umweltpflege rechtfertigen. AIS kann bei günstigen Platz- und Umgebungsbedingungen geringere Kosten und eine einfachere Reparatur bieten.
Produktoptionen
Für konventionelle 12-kV-metallgekapselte AIS, überprüfen KYN28A-12 Schaltanlage. Kompakte, versiegelte Netzwerke können die Umweltfreundliche RMU LBHB-12. Für 40,5-kV-Anwendungen vergleichen Sie KYN61-40.5 AIS mit HC-40,5 gekapselte Ringkabel-Schaltanlage.
Auswahl-Checkliste
- Spannungs-, Strom-, Isolations- und Fehlerwerte.
- Verfügbarer Raum/Grundstück und zukünftige Erweiterung.
- Verschmutzung, Luftfeuchtigkeit, Höhe und Temperatur.
- Anforderungen an Störlichtbogensicherheit und Druckentlastung.
- Schutz-, Kabel- und Kommunikationsschnittstellen.
- Lokale Gasvorschriften und Umweltziele.
- Instandhaltungskompetenzen, Ersatzteile und Revisionsstrategie.
- Vollständige Lebenszykluskosten und Plan für das Lebensende.
Hauptkomponenten von gasisolierten Schaltanlagen
GIS integriert Sammelschienen, Leistungsschalter, Trennschalter, Erdungsschalter, Stromwandler, Spannungswandler, Kabel- oder Durchführungsschnittstellen und Gaskammern in gekapselten Metallgehäusen. Dichte- oder Drucküberwachung, Verriegelungen und Druckentlastungseinrichtungen sind Teil des primären Sicherheitssystems.
Fragen, die Sie vor der Auswahl eines GIS stellen sollten
Bestätigen Sie Platzbedarf und Erweiterungsbedarf, Richtlinie für Gas- oder alternative Isolierung, Leckagegarantien, Umweltberichterstattung, Ersatzmodule, Kabelschnittstellen, Ausfallstrategie und lokale Servicefähigkeit. Kompakte Größe ist wertvoll, aber Lebensdauer-Zugänglichkeit und zukünftige Feldausweitungen können die Projektentscheidung dominieren.
Technische Referenzen und weiterführende Literatur
Die folgenden unabhängigen Quellen unterstützen die in diesem Leitfaden behandelten Standards, die Terminologie, die Berechnungen und den Sicherheitskontext:
- IEC 62271-200 Norm für metallgekapselte Schaltanlagen — Anwendungsbereich, Klassifizierungen, Betriebsbedingungen, Störlichtbogenprüfung, Verriegelungen und Anforderungen an metallgekapselte Wechselstrom-Schaltanlagen bis 52 kV.
- IEEE C37.121 Leitfaden für Kompaktstationen mit Schaltanlagen — Koordinierungsrichtlinien für Schaltanlagen- und Transformatorabschnitte in Dreiphasen-Kompaktstationen.
- Sicherheitsanforderungen von OSHA für elektrische Energie — Sicherheitsanforderungen für Arbeiten an elektrischen Energieübertragungs- und -verteilungsanlagen.
33-kV-GIS-Schutz und Kabel-Schnittstellen
Bei einer Spannung von 33 kV sollte die GIS-Spezifikation die System-Erdungsmethode, den Nennstrom bei Kurzschluss, die Spitzenfestigkeit, die Dauer, die Schaltfolge des Brechers sowie den Kabelabschlusstyp angeben. Kabelboxen, getrennbare Anschlüsse oder Trockenabschlüsse erfordern eigene Freiraum- und Prüfbedingungen. Koordinieren Sie die GIS-Buchsenanordnung mit dem Transformator, dem Reaktor, der Übergang über die Oberleitung oder der Kabelverlegung auf dem Einliniendiagramm.
Die Schutzfunktionen können Überstromschutz, Erdungsschaden, Differenzschalterfehler, Brecherausfall und Intertripping umfassen. Ein kompaktes Gehäuse beseitigt nicht die Notwendigkeit von CT-Sättigungstests, Relaiskoordination und der Bewertung der Lichtbogenenergie. Definieren Sie die CT-Klasse, die Belastung, das Verhältnis, die Polarität und den Zugang zu den Testanschlüssen bereits in der Beschaffungsphase. Wenn der GIS ein Spannungserkennungsystem enthält, geben Sie die Schnittstelle und die von dem Betriebsabläufcher verwendete Nachweismethode an.
Fabrik- und Standort-Eingabetest
Anfordern von Protokollen zu Routineprüfungen hinsichtlich der dielektrischen Beständigkeit, des Hauptstromwiderstandes, der mechanischen Funktion, der Verkabelung, der Verriegelungen, der Druck- oder Dichtigkeitsalarme sowie der Isolierung der Steuerleitungen. Die Prüfstelle sollte Schäden bei der Lieferung, die Identifizierung der Schlitze, den Drehmomentwerten, der Qualität der Kabelanschlüsse, der Erdung, der Phasenfolge, der lokalen Steuerungseinrichtungen, der Fernsignale und der Schutzschaltwege bestätigen. Die Testergebnisse müssen mit den Grenzen des Herstellers und dem genehmigten Inbetriebnahmeplan verglichen werden.
GIS-Geräte werden oft in Teilen geliefert. Prüfen Sie die Flanschreinlichkeit, die Verbindung der Gehäusehülle, die Ausrichtung, die Hubpunkte und das angegebene Verbindungsverfahren vor der Montage. Falls ein Gas- oder ein anderes Medium verwendet wird, notieren Sie die Füll- oder Entleerungsdaten, die Lecksuche und die Angaben des zuständigen Technikers. Legen Sie die Gasqualität nicht allein aus dem Druckmessgerät ab; verwenden Sie die von dem Lieferanten festgelegte Methode.
Lifecycle-Serviceplanung
Der kompakte GIS reduziert die exponierten Hauptteile, benötigt jedoch dennoch eine Zugang- und Servicestrategie. Es muss Arbeitsraum für Kabeltests, Kabelwechsel, Dichtheitskontrollen, Druckentlastungen und Hebearbeiten bereitgestellt werden. Eine Aufzeichnung der Geräteaktivitäten mit Schaltvorgängen, Alarmmeldungen, Testergebnissen und jeglichen Medienverwendungen ist erforderlich. Für umweltgefährdete Anlagen muss der Vertrag die Verantwortung für Wiederaufbereitung, Recycling und Entsorgung enthalten.
Ein GIS-Angebot für 33 kV sollte die gesamte Ausrüstung aufzeigen: Busleitungskonfiguration, Anzahl der Zuleitungen, Schaltanforderung, Trennschalter, Erdungsschalter, CTs, VTs, Überspannungsschutz, Kabelanschlüsse, zusätzliche Stromversorgung, Kommunikationsleitungen und Ersatzwege. Bitten Sie um Zeichnungen, die die Versandmaße und zukünftige Verlängerungspunkte zeigen. Nur die Frontseite des Panels zu betrachten, kann die Kosten für Baugenehmigungen, Schutzmaßnahmen und Inbetriebnahme verbergen.
Neutraler technischer Video
Further viewing: The Engineering Mindset — How Three Phase Electricity works – The basics explained. This video provides background principles; it does not specify LBAJI equipment ratings or replace a project design.
Halten Sie die GIS-Plakette, die Bauzeichnung, die Kabelplanung, die Relaisdatei und die Medienhandhabungsprotokolle zusammen. Diese Dokumentation ermöglicht es einem zukünftigen Team, die zulässige Betriebsdauer und die Isolationsgrenze zu überprüfen, bevor ein Fach geöffnet oder eine Relaisvorgabe geändert wird. Außerdem stellt sie dem Eigentümer einen nachvollziehbaren Bericht über geplante Wartungsarbeiten und Erweiterungen bereit. Beschriften Sie jede isolierte Schaltstation und bewahren Sie das letzte genehmigte Schaltschema an der Steuerungspunkts.
