Elektrische Unterstation

Ein Umspannwerk ist ein Teil einer Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer System. Umspannwerke verwandeln Spannung von hoch zu niedrig oder umgekehrt, oder führen Sie eine von mehreren anderen wichtigen Funktionen. Zwischen dem Kraftwerk und Verbraucher, kann elektrische Leistung über mehrere Unterstationen mit verschiedenen Spannungspegeln zu fließen.

Die Unterstationen kann besessen werden und durch ein elektrisches Dienstprogramm betrieben wird, oder sie können durch eine große industrielle oder gewerbliche Kunden gehören. Im allgemeinen Unterstationen sind unbeaufsichtigt, die sich auf SCADA für Remote-Überwachung und Kontrolle.

Eine Unterstation kann Wandler enthalten, um Spannungspegel zwischen hohen Übertragungsspannungen und unteren Verteilungsspannungen oder an der Verbindung von zwei unterschiedlichen Übertragungsspannungen ändern. Das Wort kommt aus dem Umspannwerk Tage vor dem Verteilungssystem wurde ein Raster. Als Generation Stationen Zentral größer wurde, wurden kleinere Erzeugungsanlagen an Verteilerstationen umgewandelt werden, erhalten ihre Energieversorgung aus einer größeren Anlage, anstatt ihre eigenen Generatoren. Die ersten Stationen waren nur ein Kraftwerk, in dem die Generatoren untergebracht waren verbunden, und waren der Tochtergesellschaften dieses Kraftwerk.

Elemente einer Unterstation

Die Unterstationen haben in der Regel Schalt-, Schutz- und Steuergeräte und Transformatoren. In einem großen Unterstation werden Leistungsschalter verwendet werden, um irgendwelche Kurzschlüsse oder Überlastströmen, die im Netzwerk auftreten können, zu unterbrechen. Kleineren Verteilstationen kann Recloser Leistungsschalter oder Sicherungen zum Schutz der Vertriebswege zu nutzen. Die Unterstationen sich in der Regel nicht haben Generatoren, auch wenn ein Kraftwerk kann eine Unterstation in der Nähe haben. Andere Vorrichtungen, wie Kondensatoren und Spannungsregler kann auch in einer Unterstation angeordnet sein.

Die Unterstationen können auf der Oberfläche in Umzäunungen, U-Bahn, oder in Spezialgebäuden befinden. Hohe Gebäude kann mehrere Innenstationen. Innenstationen sind in der Regel in städtischen Gebieten festgestellt, dass der Lärm von den Transformatoren zu verringern, aus optischen Gründen oder Schaltanlagen von extremen Klimabedingungen oder Verschmutzung zu schützen.

Wo eine Unterstation weist einen metallischen Zaun, muß es richtig geerdet sein, um Menschen vor hohen Spannungen, die bei einem Fehler im Netz auftreten können, zu schützen. Erdschluss an einer Unterstation kann dazu führen, eine Massepotentialanstieg. Ströme in der Erdoberfläche während eines Fehlers fließenden können Metallobjekte, um eine deutlich unterschiedliche Spannung als der Boden unter den Füßen einer Person zu haben; diese Berührungsspannung stellt eine Gefahr durch Stromschlag.

Typen

Die Unterstationen können durch ihre Spannungsklasse, ihre Anwendungen im Energiesystem, das verwendet wird, um die meisten Verbindungen zu isolieren Methode und durch den Stil und Material der verwendeten Strukturen beschrieben werden. Diese Kategorien sind nicht unzusammenhängend; um ein bestimmtes Problem zu lösen, kann eine Übertragungsstation erhebliche Verteilungsfunktionen, beispielsweise enthalten.

Sendestation

Eine Übertragungsstation verbindet zwei oder mehr Übertragungsleitungen. Der einfachste Fall ist, in dem alle Übertragungsleitungen die gleiche Spannung haben. In solchen Fällen enthält Umspannwerk Hochspannungs-Schalter, die Linien verbunden oder zur Störungsbeseitigung oder Wartung getrennt werden können. Eine Sendestation kann Transformatoren zwischen zwei Übertragungsspannungen zu konvertieren, Spannungssteuerung / Leistungsfaktor-Korrektur-Geräte wie Kondensatoren, Reaktoren oder statische VAR-Kompensatoren und Geräte wie Phasenschiebertransformatoren zur Stromfluss zwischen zwei benachbarten Stromanlagen zu steuern.

Sendestationen können von einfach bis komplex reichen. Eine kleine "Schaltstelle" kann etwas mehr als einem Bus plus einige Leistungsschalter sein. Die größten Sendestationen kann ein großes Gebiet mit mehreren Spannungsebenen, viele Leistungsschalter und einer großen Menge von Schutz- und Steuergeräte. Moderne Unterstationen können unter Verwendung von internationalen Standards wie IEC-Norm 61850 durchgeführt werden.

Verteilerstation

Ein Verteilerstation überträgt Energie von der Übertragungssystem an das Verteilungssystem eines Raumes. Es ist unwirtschaftlich, direkt an die Stromverbraucher zu dem Hauptübertragungsnetz, es sei denn sie große Energiemengen zu verwenden, so dass die Verteilerstation reduziert die Spannung auf einen für lokale Verteilerebene.

Der Eingang für eine Verteilerstation ist in der Regel zumindest zwei Übertragungsleitungen oder Nebengetriebe. Eingangsspannung kann es sich beispielsweise 115 kV, oder was auch immer in der Umgebung verbreitet. Die Ausgabe ist eine Reihe von Abzweigen. Verteilungsspannungen sind in der Regel Mittelspannung zwischen 2,4 kV und 33 kV in Abhängigkeit von der Größe der Fläche diente und den Praktiken der lokalen Versorgungs. Die Anleger Entlang Straßen laufen Overhead und die Macht des Verteilungstransformatoren an oder nahe den Kundenstandort.

Neben der Umwandlung von Spannung, Verteilerstationen auch isolieren Fehler entweder in der Übertragungs- oder Verteilernetze. Verteilerstationen sind in der Regel die Punkte der Spannungsregelung, obwohl sie auf lange Verteilerschaltungen, Spannungsregelung Geräte können auch entlang der Linie installiert werden.

Die Innenstädte von großen Städten verfügen komplizierten Verteilerstationen mit Hochspannungsschaltanlage sowie Schalt- und Sicherungssysteme auf der Niederspannungsseite. Weitere typische Verteilerstationen haben einen Schalter, einen Transformator und minimale Einrichtungen auf der Niederspannungsseite.

Collector Station

In Projekten der dezentralen Erzeugung, wie einem Windpark kann eine Sammelstation erforderlich. Es ähnelt einem Verteilerstation, obwohl Leistungsfluss in umgekehrter Richtung, von vielen Windkraftanlagen bis in das Übertragungsnetz. In der Regel für Ökonomie der Konstruktion der Kollektorsystem betreibt rund 35 kV, und der Kollektor Umspannwerk tritt Spannung auf eine Übertragungsspannung für das Raster. Der Kollektor Station kann auch Leistungsfaktor-Korrektur, wenn es gebraucht wird, Dosier- und Regel des Windparks. In einigen Sonderfällen kann ein Sammler Station auch eine Stromrichterstation enthalten.

Collector Stationen gibt es auch in der mehrere Wärme- oder Wasserkraftwerken vergleichbarer Ausgangsleistung sind in der Nähe. Beispiele für solche Unterstationen sind Brauweiler in Deutschland und Hradec in der Tschechischen Republik, wo die Macht ist vom nahe gelegenen Braunkohlekraftwerken gesammelt. Wenn keine Transformatoren sind für die Erhöhung der Spannung auf Übertragungsebene erforderlich ist, ist die Unterstation eine Schaltstation.

Converter Stationen

Die Unterstationen können mit HGÜ-Konverteranlagen, Fahrstrom, oder miteinander verbundenen nicht-synchronen Netzwerken verbunden sein. Diese Stationen enthalten, Leistungselektronik-Geräte, um die Frequenz des Stroms verändern, oder zu konvertieren aus alternierenden Gleichstrom oder umgekehrt. Früher rotierende Umformer verändert Frequenz auf zwei Systeme miteinander zu verbinden; solche Unterstationen sind heute selten.

Schaltstation

Ein Schaltstation ist eine Unterstation ohne Transformatoren und Betrieb nur an einer einzigen Spannungspegel. Schaltstationen werden manchmal als Sammler und Verteilerstationen eingesetzt. Manchmal sind sie für das Schalten des Stroms zu Back-up-Linien oder zur Parallelisierung Schaltungen im Fehlerfall verwendet. Ein Beispiel ist die Schaltstationen für HGÜ Inga-Shaba Übertragungsleitung.

Ein Schaltstation kann auch als eine Schaltanlage bekannt werden, und diese werden üblicherweise direkt an oder in der Nähe ein Kraftwerk entfernt. In diesem Fall wird die Generatoren des Kraftwerks liefern ihre Macht in den Hof auf den Generator Bus auf der einen Seite des Hofes, und die Übertragungsleitungen nehmen ihre Energie von einem Feeder Bus auf der anderen Seite des Hofes.

Klassifizierung durch Isolations

Schalter, Leistungsschalter, Transformatoren und anderen Geräten kann durch luftisolierte blanken Leitern auf Tragstrukturen aufgereiht miteinander verbunden werden. Die Luftraumbedarf steigt mit der Netzspannung und mit der Blitzstoßspannungsfestigkeit. Für Mittelspannungsverteilerstationen kann metallgekapselte Schaltanlage verwendet werden und keine stromführende Leiter freihaupt. Für höhere Spannungen reduziert gasisolierte Schaltanlage den Raum um Live-Bus erforderlich. Statt der blanke Leiter, sind Bus und Gerät in druckrohrförmigen Behälter mit Schwefelhexafluoridgas gefüllt gebaut. Dieses Gas hat einen höheren Isolierwert als Luft, so dass die Abmessungen der Vorrichtung zu reduzieren. Neben Luft oder SF6-Gas, wird Gerät andere Dämmstoffe wie Transformatorenöl, Papier, Porzellan, und Polymer-Isolatoren zu verwenden.

Klassifizierung durch Struktur

Outdoor, sind oberirdischen Umspannwerk Strukturen Holz-Stange, Gittermetallturm und röhrenförmigen Metallstrukturen, obwohl auch andere Varianten zur Verfügung. Wo Platz ist reichlich und das Erscheinungsbild der Station ist kein Faktor, bieten Stahlgittermasten Low-Cost-Träger für Übertragungsleitungen und Apparaten. Low-Profile-Unterstationen können in vorstädtischen Gebieten festgelegt werden, wenn der Beklagte ist kritischer. Innenstationen können gasisolierte Schaltanlage oder metallgekapselte oder metallgekapselte Schaltanlagen bei niedrigeren Spannungen sein. Urbanen und suburbanen Innenstationen können auf der Außenseite abgeschlossen werden, um mit anderen Gebäuden in der Umgebung verschmelzen.

Ein Kompaktstation ist in der Regel ein unbemanntes Außenstation in einem kleinen geschlossenen Metallbehälter, in dem jeder der elektrischen Einrichtung ist sehr nahe zueinander angeordnet sind, um eine relativ kleinere Grundfläche Größe der Unterstation zu erstellen setzen.

Design

Die wichtigsten Fragen, mit denen ein Netzingenieur sind Zuverlässigkeit und Kosten. Ein gutes Design versucht, ein Gleichgewicht zwischen diesen beiden zu schlagen, um die Zuverlässigkeit, ohne übermäßige Kosten zu erreichen. Das Design sollte auch ermöglichen Ausbau der Station, wenn erforderlich.

Auswahl der Position einer Unterstation müssen viele Faktoren zu berücksichtigen. Ausreichende Fläche für die Installation von Geräten mit den notwendigen Freiräume für die elektrische Sicherheit erforderlich ist, und für den Zugriff auf große Geräte wie Transformatoren erhalten. Wo Land ist teuer, wie in städtischen Gebieten, können gasisolierte Schaltanlagen Geld insgesamt zu retten. Die Website muss Raum für Expansion haben aufgrund von Last Wachstum oder die geplante Sende Ergänzungen. Umweltauswirkungen der Unterstation berücksichtigt werden müssen, wie beispielsweise Drainage, Lärm und Straßenverkehr Wirkungen. Ein Erdungssystem muss so konzipiert sein. Der Gesamtmassepotentialanstieg und die Gradienten des Potentials während einer Störung muss berechnet werden, um Passanten während eines Kurzschlusses in dem Übertragungssystem zu schützen. Das Umspannwerk Website muss einigermaßen zentraler Bedeutung für die Verbreitungsgebiet bedient werden können. Der Standort muss von Passanten vor Eindringlingen sicher sein, sowohl um Personen vor Verletzungen durch Stromschlag oder Lichtbögen zu schützen und um das elektrische System von Fehlbedienung durch Vandalismus zu schützen.

Der erste Schritt bei der Planung einer Unterstation Layout ist die Herstellung einer Ein-Liniendiagramm, das in vereinfachter Form die Schalt- und Schutzanordnung erforderlich ist, sowie die ankommenden Versorgungsleitungen und Abgänge oder Übertragungsleitungen zeigt. Es ist eine übliche Praxis von vielen Stromversorgungsunternehmen, um eine Online-Diagramme mit auf der Seite ähnlich wie die Art und Weise die Vorrichtung würde in der aktuellen Station verlegt werden angeordneten Hauptelemente herzustellen.

In einem gemeinsamen Design, haben eingehenden Leitungen einen Trennschalter und einen Leistungsschalter. In einigen Fällen werden die Linien nicht beide, entweder einen Schalter oder einen Schaltungsunterbrecher als alles, was notwendig erachtet wird. Ein Trennschalter wird verwendet, um die Isolierung zu schaffen, da er Laststrom nicht unterbrechen. Ein Leistungsschalter ist als Schutzeinrichtung, um Fehlerströme automatisch unterbrechen, verwendet werden, und kann verwendet werden, um Lasten ein- und ausschalten oder abzuschneiden eine Linie, wenn der Strom in der "falschen" Richtung strömt werden. Wenn ein großer Fehlerstrom durch den Leistungsschalter fließt, wird dies durch die Verwendung von Stromwandlern erkannt werden. Die Größe der Stromwandlerausgänge können verwendet werden, um den Leistungsschalter, was zu einer Unterbrechung der durch die Schaltung Pause vom Einspeisepunkt versorgt Last stolpern werden. Dies soll die Fehlerstelle aus dem Rest des Systems zu isolieren und es dem Rest des Systems weiterarbeiten mit minimalen Auswirkungen. Beide Schalter und Leistungsschalter kann lokal oder remote von einer Überwachungssteuerungszentrum betrieben werden.

Hinter dem Schaltkomponenten, die Zeilen in einer gegebenen Spannung zu verbinden, um einen oder mehrere Busse. Das sind Gruppen von Sammelschienen in der Regel ein Vielfaches von drei, da dreiphasigen elektrischen Energieverteilungs weitgehend universellen ganzen Welt.

Die Anordnung der Schalter, Leistungsschalter und Busse verwendet, wirkt sich auf die Kosten und Zuverlässigkeit der Unterstation. Wichtige Stationen ein Ringbus, Doppelbus oder sogenannten "Unterbrecher und eine Hälfte" Einrichtung verwendet werden kann, so dass der Ausfall einer der Leistungsschalter nicht Strom an andere Schaltungen zu unterbrechen, und so, dass Teile der Unterstation können für die Wartung und Reparatur werden stromlos. Die Unterstationen Fütterung nur eine einzige Industrie Last kann eine minimale Schalt Bestimmungen, insbesondere für kleine Installationen.

Einmal mit etablierten Busse für die verschiedenen Spannungspegel können Transformatoren zwischen den Spannungspegeln verbunden werden. Diese werden wiederum einen Leistungsschalter, so wie Übertragungsleitungen, bei einem Transformator einen Fehler hat.

Zusammen mit diesem, ist eine Unterstation immer Steuerschaltung benötigt, um die verschiedenen Leistungsschalter zu befehlen, bei Ausfall irgendeiner Komponente zu öffnen in.

Schaltfunktion

Eine wichtige Funktion von einer Unterstation durchgeführt wird, Schalten, was Verbinden und Trennen von Übertragungsleitungen oder andere Komponenten zu und von dem System ist. Schaltereignisse können "geplant" oder "ungeplante". Eine Übertragungsleitung oder eine andere Komponente muss möglicherweise für die Wartung oder für den Neubau, beispielsweise stromlos geschaltet werden, Hinzufügen oder Entfernen einer Übertragungsleitung oder einen Transformator. Um die Versorgungssicherheit zu erhalten, überhaupt bringt kein Unternehmen sich ihre ganze System für die Wartung. Alle Arbeiten durchgeführt werden, vom Routine-Test, um das Hinzufügen völlig neuer Unterstationen müssen, während das ganze System läuft durchgeführt werden.

Vielleicht noch wichtiger ist, kann ein Fehler in einer Übertragungsleitung oder einer anderen Komponente zu entwickeln. Einige Beispiele hierfür: eine Linie von einem Blitz getroffen und entwickelt einen Bogen oder ein Turm nach unten durch hohe Wind geblasen. Die Funktion der Unterstation ist, die fehlerhaften Teil des Systems in möglichst kurzer Zeit zu isolieren. Freischaltung fehlerhaften Ausrüstung schützt sie vor weiteren Schäden und Isolieren eines Fehlers hilft, den Rest des Stromnetzes, die mit Stabilität.

Automation

Frühe Umspannstationen erforderlichen manuellen Schalten oder Einrichtung der Anlagen und manuelle Erfassung von Daten zur Belastung, Energieverbrauch, und abnormale Ereignisse. Da die Komplexität der Vertriebsnetze wuchs, wurde es wirtschaftlich notwendig, um Überwachung und Kontrolle der Unterstationen von einer zentral besuchte Punkt zu automatisieren, um die Gesamtkoordinierung in Notfällen ermöglichen und die Betriebskosten zu senken. Frühe Bemühungen zur Fernbedienung Stationen verwendet dedizierte Kommunikationsleitungen, oft zusammen mit Stromkreisen ausgeführt. Power-Line-Carrier, Richtfunk, Glasfaserkabel, sowie spezielle Kabelfernbedienung Schaltungen haben zu Supervisory Control and Data Acquisition für die Unterstationen angewendet. Die Entwicklung des Mikroprozessors für eine exponentielle Zunahme der Anzahl von Punkten, die wirtschaftlich gesteuert und überwacht werden konnten. Heute, standardisierte Kommunikationsprotokolle wie DNP3, IEC 61850 und Modbus, um ein paar Liste, werden verwendet, um damit mehrere intelligente elektronische Geräte untereinander und mit Aufsichtszentralen kommunizieren. Verteilte automatische Steuerung bei Unterstationen ist ein Element des sogenannten Smart Grid.

Eisenbahnen

Elektrische Bahnen benutzen auch Unterstationen, die oft Verteilerstationen. In einigen Fällen ist eine Konvertierung des aktuellen Typs erfolgt üblicherweise mit Gleichrichter für Gleichstrom Züge oder rotierende Umformer für Züge mit Wechselstrom bei anderen als der von dem öffentlichen Netz-Frequenzen. Manchmal sind sie auch Sendestationen oder Sammler Stationen, wenn das Eisenbahnnetz betreibt auch ein eigenes Netz und Generatoren.

Listen

  • Liste der EHV-Unterstationen in Österreich
  • Liste der EHV-Unterstationen in Deutschland
  • Liste der EHV-Unterstationen in der Schweiz
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