
Hintergrund
Während der Modernisierung städtischer Stromnetze stellt die begrenzte Fläche ein zentrales Problem dar. Traditionelle GIS-Ausrüstung beansprucht aufgrund der getrennten Strukturen von Stromwandlern (CTs) und Erdungsschaltern erheblichen vertikalen Raum, was eine Flaschenhalsstelle in der Miniaturisierung von Umspannwerken darstellt.
Lösung: Modulares integriertes Design
Diese Lösung integriert die CT-Funktionalität innovativ tief in den Betriebsmechanismus des Erdungsschalters, wodurch räumliche Wiederverwendung und Leistungsfortschritte erreicht werden:
- Raumsparende Wiederverwendung:
- Eingebettete CT-Spule: Entfernt den traditionellen eigenständigen CT-Isolator und integriert hochpräzise Messspulen direkt in die innere Hohlstruktur des isolierten Betriebsstabs des Erdungsschalters.
- Magnetkreisschließung der GIS-Gehäuse: Durch die bahnbrechende Nutzung des hochfesten Metallgehäuses der GIS-Ausrüstung selbst als Kernpfad mit niedrigem Widerstand für den CT-Magnetfluss wird ein vollständiger geschlossener Magnetkreis gebildet. Die Besetzung des vertikalen Raums wird erheblich reduziert.
- Präzise Magnetkreiskompensation:
- Doppelter C-Laminierte Siliziumstahl: Um mögliche Unregelmäßigkeiten in der Magnetfeldverteilung durch nicht-achsen-symmetrische Ausrüstungsstruktur (geschätzte Linearitätsabweichung ≤5%) zu beheben, verwendet der Kern doppelte C-förmige 0,23 mm hochempfindliche laminierte Siliziumstahlmodule.
- Geführter Magnetfluss: Das symmetrische C-förmige Strukturentwurf kompensiert präzise die Asymmetrie des Magnetkreises und gewährleistet, dass die Abweichung der Strommesslinearität sowohl im stationären als auch im transitorischen Zustand (bis zu 40kA Spitze) stabil bei ≤0,5% bleibt, was den Genauigkeitsanforderungen der Klasse 0,2S entspricht.
- Kontakt-Synchronisierungsüberwachung:
- Synchronisation durch Doppel-Hall-Effekt-Sensoren: Hochsensible Hall-Effekt-Sensorarrays sind an den Schlüsselübertragungsknoten der Erdungsklinge eingebettet.
- Zustands-Synchronisierungsausgabe: Echtzeit-Erfassung des mechanischen Positionszustands des Öffnens/Schließens der Klinge, wodurch eine hohe zeitliche Synchronisation (Zeitstempelgenauigkeit ≤1ms) mit dem Phasenstromsignal des CT erreicht wird.
Kernszenario-Wert: Städtische kompakte GIS-Umspannwerke
- Durchbruch in der Raumkompression: Die vertikale Struktur der Ausrüstung wird um 1,2 Meter reduziert, was die Optimierung des gesamten Umspannwerklayouts antreibt. Der durchschnittliche Fußeindruck des Umspannwerks wird erfolgreich um 30% reduziert (z.B. 220kV GIS-Verteilungsbereich).
- Lebensdauer-Konsistenz-Design: Die integrierte Struktur vereinfacht die Übertragungskette. CT und Erdungsschalter teilen sich wichtige bewegliche Teile (z.B. Betriebsstab-Lagersystem). Über 10.000 vollständige Kapazitätsöffnen/Schließen-Zyklen validiert, um synchronisierte mechanische Lebensdauerziele zu erreichen.
- Intelligente O&M-Unterstützung: Die hochzuverlässige Millisekunden-Synchronisation von Hall-Positionsdaten und CT-Daten bietet bisher unvorstellbare Gerätedaten zur Analyse von Transientströmen beim Betrieb des Erdungsschalters und zur Bewertung von Risiken der Bogenwiederentzündung.
Zusammenfassung der technischen Vorteile
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Dimension
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Traditionelle Lösung
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Diese integrierte Lösung
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Wesentliche Verbesserungen
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Ausrüstungsstruktur
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CT und Erdungsschalter unabhängig
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Eingebetteter CT im Betriebsstab, wiederverwendeter Gehäusemagnetkreis
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Vertikale Höhe um 1,2m reduziert
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Fußabdruck
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Großer Grundflächenbedarf
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Optimiertes Gesamtlayout
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Sparsame Nutzung von 30% Fläche
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Messleistung
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Anfällig für Näheffekte
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Doppelter C-Siliziumstahl kompensiert asymmetrisches Magnetfeld
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Stabile/Transiente Genauigkeit ≤0,5%
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Lebensdauer-Koordination
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Unabhängige Teile, unsynchronisierte Lebensdauer
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Geteilte Übertragungskette, optimiertes Design
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Synchronisierte Betriebslebensdauer bis 10.000 Zyklen
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Zustandsüberwachung
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Position und Stromüberwachung getrennt
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Hall-Sensoren liefern Echtzeit-Synchronisationsphase-Daten
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Bietet millisekundengenaue Betriebs-Transientendaten
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