Integrierte Umspannstation: Definition, Konfiguration und Standortanforderungen

Was eine integrierte Umspannstation tatsächlich beinhaltet

Eine integrierte Umspannstation, auch vorgefertigte oder kompakte Umspannstation genannt, vereint den Transformator, den Hochspannungseingangsabschnitt, den Niederspannungsausgangsabschnitt, Schutz und Messung in einem Gehäuse, das zusammengebaut und typgeprüft wird, bevor es das Werk verlässt. Die drei Funktionsräume sind durch Metalltrennwände getrennt, sodass für Arbeiten im Niederspannungsraum kein Öffnen des Hochspannungsraums erforderlich ist. Da die gesamte Baugruppe auf einem gemeinsamen Grundrahmen aufgebaut ist, beschränken sich die Arbeiten vor Ort auf die Vorbereitung eines Fundaments, die Positionierung des Geräts, die Kabelanschlüsse und die Inbetriebnahme.

Die Entwurfsabsicht besteht nicht nur darin, Land zu sparen. Die Werksmontage verlagert die schwierigen Arbeiten, die Montage der Sammelschienen, die Verriegelung, die Verkabelung und die dielektrischen Prüfungen, in eine kontrollierte Umgebung, in der sie wiederholt und beobachtet werden können. Dadurch ist es möglich, in einem Projekt viele identische Einheiten mit einer einheitlichen Schutzeinstellung und einer vorhersehbaren Inbetriebnahmezeit zu installieren.

Standards, die die Konfiguration regeln

Die primäre Referenz für eine vorgefertigte Hochspannungs- und Niederspannungs--Umspannstation ist IEC 62271-202, die für Einheiten mit Nennspannungen über 1 kV bis einschließlich 52 kV gilt. In China ist die entsprechende nationale Spezifikation GB/T 17467, die für den Bereich von 3,6 kV bis 40,5 kV geschrieben ist und die meisten städtischen Verteilungsarbeiten abdeckt. Die Hochspannungsschaltgeräte im Inneren sind gemäß IEC 62271-200 für metallgekapselte Schaltanlagen ausgewählt, während die Niederspannungsbaugruppe IEC 61439-1 und IEC 61439-2 entspricht. Der Gehäuseeintrittsschutz ist gemäß IEC 60529 klassifiziert.

Parameter	Normalerweise angegebener Bereich	Referenz
Bewertete Hochspannung	3,6 kV bis 40,5 kV (IEC 62271-202 deckt bis zu 52 kV ab)	IEC 62271-202 / GB/T 17467
Transformatorkapazität	50 kVA bis 2500 kVA	IEC 60076-Serie
Gehäuse-Eindringschutz	IP33D bis IP54, belüftet oder versiegelt	IEC 60529
Referenzumgebung	minus 25 Grad C bis plus 40 Grad C, im Freien	Betriebsbedingungen gemäß IEC 62271-202
Interne Lichtbogenklassifizierung	IAC-Klasse A oder B, wenn deklariert	IEC 62271-200

Wo eine integrierte Unterstation passt

Die Konfiguration zahlt sich dort aus, wo Land knapp ist oder Bauarbeiten teuer sind. Typische Fälle sind dichte Stadtblöcke, in denen ein herkömmliches umzäuntes Umspannwerksgrundstück nicht errichtet werden kann; Standorte mit eingeschränktem Zugang, Ausgrabungsgrenzen oder hoher Seismizität; Industrieanlagen mit starkem Kabelverkehr, bei denen die ein- und ausgehenden Wege kurz gehalten werden sollten; Bergbau- und Baustellen, bei denen die Anlage mit fortschreitender Ortsbrust verlegt werden muss; und an öffentlichen Orten wie Bahnhöfen, Krankenhäusern und Gewerbegebäuden, an denen ölgefüllte Geräte im Freien in der Nähe einer Gebäudefassade unerwünscht sind.

Luftverschmutzung ist genauso wichtig wie der Weltraum. Eine Einheit mit einem versiegelten, abgedichteten Gehäuse und einem Gehäuse aus rostfreiem oder lackiertem{1}Stahl eignet sich weitaus besser für Küsten- und Industrieatmosphären als eine isolierte Anordnung im Freien-, aber die gleiche Abdichtung, die Verunreinigungen fernhält, hält auch Wärme drinnen, sodass die Belüftungsrate zu einem Bewertungsproblem wird.

Thermisches Design, Belüftung und Schutz

Belüftete Gehäuse basieren auf dem Kamineffekt: Lamellen sind auf einer Seite niedrig und auf der gegenüberliegenden Seite hoch und so dimensioniert, dass der Luftweg keinen Kurzschluss-über den Transformator verursacht. Wenn das Gehäuse abgedichtet sein muss oder der Schallgrenzwert die Verwendung von Lüftungsschlitzen ausschließt, wird die Wärme durch zusätzliche Maßnahmen wie eine höhere Isolationsklasse des Transformators abgeführt. Der begrenzende Faktor ist dann jedoch die Innenlufttemperatur des Gehäuses und nicht der Transformator allein. Dachbeschattung und helle Außenfarben sind in heißen Klimazonen mehr wert, als sie kosten.

Der Schutz innerhalb einer geschlossenen Umspannstation muss mit dem begrenzten Lichtbogenraum koordiniert werden. Der Hochspannungsabschnitt verfügt über einen Überstrom- und Erdschlussschutz mit Verriegelungen am Erdungsschalter. Der LV-Abschnitt trägt das Haupteingangsgerät, die Ausgangs--Gehäuseschutzschalter und den Überspannungsschutz. Die Temperaturüberwachung der Transformatorwicklung und der Gehäuseluft bei abgedichteten Ausführungen sollte mit einem Auslöser oder Alarm an derselben Hilfsversorgung wie der Schutz verbunden sein.

Spezifikationscheckliste vor der Bestellung

Legen Sie die Nennspannung, die Transformatorkapazität und -impedanz, den Typ der HV-Schaltanlage und ihre Kurzschlussleistung, die Anordnung des LV-Abgangs und die Form der internen Trennung fest. Geben Sie die Umgebungsreichweite, die Höhe, die seismische Anforderung und den Verschmutzungsgrad an, da sich dadurch jeweils der Isolationsabstand oder die Kühlung ändert. Bestätigen Sie die Erdungsanordnung, die Kabeleinführungsrichtung und die Größe der Anschlusskammern, da eine elektrisch korrekte Einheit vor Ort immer noch nicht terminiert werden kann. Schließlich ist es erforderlich, dass die Routine- und Typprüfberichte, einschließlich der internen Lichtbogenprüfung, wenn diese Klassifizierung beansprucht wird, zusammen mit dem Gehäuse selbst ausgestellt werden.

Häufig gestellte Fragen

Q:Was ist der Unterschied zwischen einer integrierten Umspannstation und einer herkömmlichen Freiluft-Umspannstation?
A: Eine integrierte Umspannstation ist ein werksseitig zusammengebautes und werksgeprüftes Gehäuse, das den Transformator, die Hoch- und Niederspannungsschaltanlage sowie die Hilfsstromkreise enthält. Eine herkömmliche Umspannstation hat die gleichen Funktionen, wird jedoch vor Ort aus separaten Geräten zusammengesetzt, die in einem Gebäude oder auf einem offenen Gelände untergebracht sind.

Q:Welcher Standard sollte in einer Bestellung angegeben werden?
A: IEC 62271-202 für eine vorgefertigte Hoch--Umspannstation oder GB/T 17467, wenn die nationale Spezifikation gilt. Der darin befindliche Transformator ist separat zur IEC 60076-Serie und die Schaltanlage gemäß IEC 62271-200 zu bestellen.

Q:Wie viel Platz spart eine integrierte Umspannstation?
A: Die Einsparung ergibt sich hauptsächlich aus dem Wegfall des separaten Schaltraums, des Kabelkellers und des Transformatorengeländes. Eine typische Einheit nimmt bei einer Nennleistung von 1000 kVA eine Grundfläche in der Größenordnung von 3 x 5 m ein, wobei nur an den Türen und Kabeleinführungen Freiraum erforderlich ist.

Q:Kann ein versiegeltes Gehäuse auch in heißem Klima verwendet werden?
A: Ja, aber der Anstieg der Innenlufttemperatur muss für die schlechteste Umgebungstemperatur in der Spezifikation berechnet werden. Abgedichtete Einheiten verwenden normalerweise eine höhere Isolationsklasse für den Transformator und manchmal eine größere Kühleroberfläche, und die Gehäusetemperatur wird überwacht, anstatt sich auf eine natürliche Belüftung zu verlassen.

Q:Welches Fundament braucht eine integrierte Umspannstation?
A: Eine ebene Stahlbetonplatte mit einem Kabelgraben oder einer Kanaleinführung, einem Erdungsgitter, das an zwei Punkten mit dem Geräterahmen verbunden ist, und einer Entwässerung, wenn das Gerät unter dem umgebenden Boden platziert ist. Einige Designs verwenden einen erhöhten Sockel mit abnehmbaren Platten für die Kabeleinführung an der Unterseite.

Q:Wie wird der Hochspannungsraum wartungssicher gemacht?
A: Durch mechanische Verriegelungen, die das Schließen des Erdungsschalters verhindern, während der Stromkreis unter Spannung steht, und das Öffnen der Tür, während der Schalter geschlossen ist, zusammen mit einem Sichtfenster oder kapazitiven Spannungsanzeigen, um den Zustand vor dem Zugriff zu bestätigen.