Mit der rasanten Entwicklung der weltweiten im Industriebau , Modernisierung der Energieinfrastruktur und bei Projekten für erneuerbare Energien die Nachfrage nach schnell einsatzbereiten , , äußerst zuverlässigen und modularen Stromverteilungsgeräten weiter. wächst Der herkömmliche Bau von Umspannwerken erfordert in der Regel einen langen Prozess, einschließlich der , der Beschaffung von Bauausrüstung, , Installation vor Ort, , der Sekundärverkabelung und der Inbetriebnahme . Bei großen Industrieprojekten , abgelegenen Energieprojekten und Projekten mit engen Zeitplänen stehen herkömmliche Ansätze häufig vor Herausforderungen wie langen Bauzeiten, komplexer Standortkoordination und Schwierigkeiten bei der Qualitätskontrolle.

die Articulated Unit Substation als fortschrittliche integrierte Stromverteilungslösung herausgestellt. Als Antwort auf diese Herausforderungen hat sich Durch ein werkseitig vorgefertigtes Design integriert das System wichtige elektrische Komponenten, darunter Leistungstransformatoren, , Mittelspannungsschaltanlagen, , Niederspannungsverteilungssysteme, , Schutz- und Steuergeräte sowie Hilfsgeräte, in eine vollständige modulare Umspannwerkseinheit.

die Hauptmontage, der elektrische Anschluss und die Werksprüfung abgeschlossen. Vor dem Transport zum Projektstandort sind Im Vergleich zu herkömmlichen Baumethoden reduziert dieser Ansatz den Installationsaufwand vor Ort erheblich , verbessert die Zuverlässigkeit und Konsistenz der Ausrüstung , verkürzt die Projektinbetriebnahmezeit und verbessert die Gesamteffizienz des Energiesystems.

Die Articulated Unit Substation wird häufig in Industrieparks, , städtischen Stromverteilungsnetzen, , Projekten für erneuerbare Energien, , Solarkraftwerken, , Windenergieprojekten , , Infrastrukturentwicklungen und temporären Stromversorgungssystemen eingesetzt.

Laut Marktforschungsdaten Markt für vorgefertigte Umspannwerke weiterhin ein stetiges Wachstum. verzeichnet der globale Der Ausbau der industriellen Fertigung , der schnelle Bau von Rechenzentren , zunehmende Investitionen in Solar-PV- und Windkraftprojekte sowie die Modernisierung der Stromnetze führen zu einer starken Nachfrage nach modularen Umspannwerken und integrierten elektrischen Lösungen.

Für Energieversorger , , EPC-Auftragnehmer , , Industrieunternehmen und Entwickler erneuerbarer Energien kann ein umfassendes Verständnis der Struktur, der technischen Spezifikationen und Anwendungsszenarien von Gelenkumspannwerken verbessern die Projektplanungseffizienz , das Stromverteilungsdesign optimieren und langfristige Betriebs- und Wartungsrisiken reduzieren.

I. Was ist eine Gelenk-Umspannstation?

Eine Articulated Unit Substation ist ein komplettes, werkseitig entworfenes und hergestelltes Stromverteilungssystem , das durch einen mehrere elektrische Komponenten zu einer vollständig integrierten Stromversorgungseinheit kombiniert modularen Designansatz .

Herkömmliche Umspannwerkssysteme werden in der Regel schrittweise vor Ort installiert: Mittelspannungsschaltanlage → Leistungstransformator → Niederspannungsverteilungsausrüstung → Schutz- und Steuerungssystem . Jede Komponente wird separat zum Projektstandort transportiert, gefolgt von der mechanischen Installation, den elektrischen Anschlüssen , der Sekundärverkabelung und der Inbetriebnahme des Systems.

Im Gegensatz dazu führt eine Umspannstation mit Gelenkeinheiten die wichtigsten Entwurfs- und Montageprozesse während der Fabrikproduktion durch, einschließlich der Gestaltung des Gerätelayouts, , der internen Sammelschienenverbindungen, , der Steuerstromkreisinstallation , , der Konfiguration des Schutzsystems und der Werksabnahmeprüfung (FAT) . Nach dem Transport zum Standort sind lediglich grundlegende Fundamentvorbereitungen, das Anheben und Positionieren der Ausrüstung, der Kabelanschluss und die endgültige Inbetriebnahme erforderlich, bevor das System mit Strom versorgt und in Betrieb genommen werden kann.

Der Begriff „artikuliert“ spiegelt die koordinierte Verbindung und Interaktion zwischen mehreren Funktionsmodulen innerhalb der Umspannstation wider. Obwohl das System aus mehreren unabhängigen elektrischen Einheiten besteht, ist es als vollständig integrierte konzipiert, betrieben und verwaltet Stromverteilungslösung .

Gemäß IEEE C37.121-2020 wird eine Umspannstation hauptsächlich zur verwendet Spannungsumwandlung in dreiphasigen Stromsystemen und besteht aus einem Transformator sowie zugehörigen primären und sekundären elektrischen Geräten . Es deckt dreiphasige Umspannwerksanwendungen mit Primärspannungsnennwerten von 601 V bis 52 kV ab.

Auf dem chinesischen Markt werden ähnliche Produkte üblicherweise als bezeichnet vorgefertigte Umspannwerke , , Paketumspannwerke oder Kompaktumspannwerke . Gemäß GB/T 17467-2020 Standard für vorgefertigte Hochspannungs-/Niederspannungs-Umspannwerke ist eine vorgefertigte Umspannstation eine komplette elektrische Baugruppe, die Hochspannungs-Schaltanlagen - , Leistungstransformatoren und Niederspannungs-Verteilungsgeräte in derselben Gehäusestruktur integriert.

Eine typische Umspannstation besteht hauptsächlich aus den folgenden Schlüsselkomponenten:

1. Leistungstransformator

Der Leistungstransformator ist die Kernkomponente einer Gelenkumspannstation und für die Umwandlung elektrischer Energie zwischen verschiedenen Spannungsebenen verantwortlich. Zu den gängigen Spannungskombinationen gehören 33 kV/11 kV, , 69 kV/13,8 kV , , 132 kV/33 kV und 220 kV/33 kV.

Das System kann entweder mit einem Öltransformator oder einem mit Epoxidharz vergossenen Trockentransformator ausgestattet werden.

• Öltransformatoren zeichnen sich durch große Kapazität, hervorragende Wärmeableitungsleistung und hohe Betriebszuverlässigkeit aus. Sie werden häufig in Stromnetzprojekten , , großen Industrieanlagen und Umspannwerken für erneuerbare Energien eingesetzt.

• Epoxidharzgegossene Trockentransformatoren bieten Vorteile wie kein Risiko von Öllecks, hohe Brandschutzleistung und geringen Wartungsaufwand. Sie werden häufig in Gewerbegebäuden, , Rechenzentren , , städtischen Stromverteilungssystemen und anderen Standorten mit strengen Sicherheits- und Umweltanforderungen eingesetzt.

2. Mittelspannungsschaltanlage

Die Mittelspannungsschaltanlage ist für der Stromverteilungsleitungen , den Schutz und die Geräteisolierung innerhalb der Umspannstation verantwortlich.

Es umfasst typischerweise:

• Vakuum-Leistungsschalter (VCB)

• SF₆-Leistungsschalter

• Lastschalter

• Trennen Sie die Schalter

• Erdungsschalter

Diese Geräte ermöglichen eine schnelle Störungsunterbrechung , eine sichere Gerätewartung und eine flexible Anpassung der Betriebsmodi und gewährleisten so die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Mittelspannungs-Stromverteilungssystems.

3. Niederspannungsverteilungssystem

Das Niederspannungsverteilungssystem liefert elektrische Energie an Endverbraucher und Endverbraucher.

Es umfasst typischerweise:

• Niederspannungs-Eingangsschaltanlage

• Abgangsfelder

• Kondensatorschränke zur Leistungsfaktorkorrektur

• Intelligente Überwachungsmodule

Die Systemkonfiguration sollte entsprechend den Lasteigenschaften angepasst werden, einschließlich der Anzahl der Abgänge, der Nennstrom , -Kurzschlusskapazität und den Anforderungen an den Notstromkreis, um eine stabile und effiziente Niederspannungsstromverteilung zu gewährleisten.

4. Schutz- und Kontrollsystem

Moderne Umspannwerke setzen zunehmend auf digitale Schutz- und Steuerungslösungen, um die Betriebszuverlässigkeit und den Automatisierungsgrad zu verbessern.

Zu den Hauptfunktionen gehören:

• Überstromschutz

• Kurzschlussschutz

• Erdschlussschutz

• Temperaturüberwachung

• Fernkommunikation und -überwachung

Durch die Übernahme des Kommunikationsprotokolls IEC 61850 kann das System die Anzahl der Steuerkabel reduzieren, die Effizienz der Datenübertragung verbessern, intelligenten Betrieb und Wartung unterstützen und erweiterte Funktionen wie Fernüberwachung , Zustandsbewertung der und vorausschauende Wartung ermöglichen.

5. Gehäusestruktur

Das Umspannwerksgehäuse schützt nicht nur die interne elektrische Ausrüstung, sondern gewährleistet auch einen zuverlässigen Betrieb unter verschiedenen Umgebungsbedingungen.

Zu den wichtigsten Designüberlegungen gehören:

• Wasserdichter Schutz

• Staubschutz

• Korrosionsbeständigkeit

• UV-Beständigkeit

• Mechanischer Aufprallschutz

Zu den gängigen Schutzarten gehören IP54 , , IP55 und IP65.

Für raue Umgebungen wie Küstengebiete, Hochtemperaturregionen und Wüstengebiete sind zusätzliche Konstruktionsmaßnahmen erforderlich, darunter verbesserte Korrosionsschutzbeschichtungen , verbesserte Dichtungsstrukturen , optimierte Belüftungssysteme und fortschrittliche Wärmemanagementlösungen , um eine langfristige Gerätezuverlässigkeit sicherzustellen.

II. Typische technische Spezifikationen

Technische Spezifikationen der Umspannstation mit Gelenkeinheit

Das Design einer Gelenk-Umspannstation ist äußerst flexibel und kann an verschiedene Anwendungsszenarien, , Spannungsniveaus der Stromversorgung und Lastanforderungen angepasst werden . Typische technische Spezifikationen sind wie folgt:

Die Konfiguration einer Articulated Unit Substation kann entsprechend den spezifischen Projektanforderungen angepasst werden.

Für große Industrieparks umfassen typische Konfigurationen 11-kV-/0,4-kV- oder 22-kV-/0,4-kV -Systeme mit Transformatorkapazitäten von 2500 kVA bis 5000 kVA.

Zu den wichtigsten Überlegungen bei Projekten im Bereich der erneuerbaren Energien gehören 35-kV-Aufwärtstransformatoren , mit großer Kapazität Leistungstransformatoren , Netzanschlussschutzsysteme für und Fernüberwachungsfunktionen.

Bei städtischen Stromverteilungsprojekten wird in der Regel Wert auf kompaktes Design, geräuscharmen Betrieb, ästhetisches Erscheinungsbild sowie intelligente Betriebs- und Managementfunktionen gelegt.

Gängige Arten von Umspannwerken auf dem chinesischen Markt

III. Analyse der Kernkomponenten

1. Leistungstransformator

Der Leistungstransformator ist die Kernkomponente einer Gelenk-Umspannstation und bestimmt die der Stromversorgungskapazität , Gesamtenergieeffizienz und die Betriebszuverlässigkeit des Systems.

Bei der Auswahl des Transformators sollten die folgenden Schlüsselfaktoren berücksichtigt werden:

Ladeanforderungen

Es müssen der aktuelle Lastbedarf und zukünftige Ausbaubedarfe berechnet werden, darunter:

• Industrielle Produktionsausrüstung

• Motorlasten

• HVAC-Systeme

• Beleuchtungssysteme

• IT-Ausrüstung

• Ausrüstung für erneuerbare Energien

Wenn die Transformatorkapazität nicht ausreicht, kann dies zu einem langfristigen Überlastbetrieb, einem erhöhten Temperaturanstieg, einer beschleunigten Alterung der Isolierung und einer verkürzten Lebensdauer führen.

Andererseits erhöht eine übermäßige Transformatorkapazität die anfänglichen Investitionskosten und Leerlaufverluste, wodurch die Gesamtbetriebseffizienz sinkt.

Daher reserviert das technische Design in der Regel einen angemessenen Kapazitätsspielraum , um künftigen Lastzuwächsen Rechnung zu tragen.

Kurzschlussniveau

Bei der Auswahl des Transformators müssen der maximale Kurzschlussstrom , das Ausschaltvermögen des Leistungsschalters und die Belastbarkeit der Sammelschiene sorgfältig bewertet werden.

Große Industrieprojekte erfordern in der Regel folgende Kurzschlussfestigkeitswerte:

• 25kA

• 31,5 kA

• 40 kA oder mehr

um einen sicheren Betrieb unter Fehlerbedingungen zu gewährleisten.

Fähigkeit zur Spannungsregelung

Industrielle Lasten unterliegen häufig erheblichen Schwankungen und erfordern Transformatoren mit hervorragender Spannungsregelungsleistung.

Zu den gängigen Methoden zur Spannungsanpassung gehören:

• Off-Circuit-Stufenschalter (OCTC)

• Laststufenschalter (OLTC)

Für kritische Lastanwendungen wie:

• Stahlwerke

• Chemiefabriken

• Rechenzentren

• Große Produktionsanlagen

Laststufenschaltertransformatoren (OLTC) werden häufiger eingesetzt, da sie die Spannung regulieren können, ohne die Stromversorgung zu unterbrechen, wodurch die Systemstabilität und die Stromqualität verbessert werden.

2. Schaltanlagensystem

Das Schaltanlagensystem übernimmt Funktionen wie Leistungssteuerung, Schutz und elektrische Isolierung. . Vakuum-Leistungsschalter bieten eine hervorragende Lichtbogenlöschleistung, geringen Wartungsaufwand und eine lange Lebensdauer und werden häufig in 10-kV-, 20-kV- und 35-kV-Mittelspannungssystemen eingesetzt.

SF₆-Leistungsschalter bieten ein höheres Ausschaltvermögen und werden hauptsächlich in Hochspannungsübertragungssystemen und Umspannwerken mit großer Kapazität eingesetzt . Mit zunehmenden Umweltschutzanforderungen führen einige Märkte jedoch nach und nach umweltfreundlichere Alternativen ein.

Lastschalter werden zum normalen Lastschalten, zur Ringnetz-Stromversorgung und für grundlegende Schutzfunktionen verwendet und sind häufig in Verteilungsnetzen und kompakten Umspannwerken zu finden. . Trennschalter bieten einen sichtbaren Isolationspunkt während der Gerätewartung und gewährleisten so die Sicherheit des Bedienpersonals.

3. Schutz- und Kontrollsystem

In modernen Umspannwerken werden weitgehend mikroprozessorbasierte Schutzsysteme, intelligente Überwachungssysteme und Kommunikationsnetzwerke eingesetzt.

Zu den Hauptfunktionen gehören:

• Echtzeitüberwachung von anormalem Strom, anormaler Spannung, Erdschlüssen und anormalen Temperaturbedingungen;

• Schnelle Fehlererkennung und Schutzmaßnahmen;

• Isolierung von Fehlerbereichen durch Leistungsschalter und Schutzlogik bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Stromversorgung nicht betroffener Bereiche.

Das Kommunikationsprotokoll IEC 61850 ist zu einem wichtigen Standard für moderne Umspannwerke geworden. Zu seinen Vorteilen gehören:

• Reduzierung der Anzahl der Steuerkabel;

• Verbesserung der Geräteinteroperabilität;

• Unterstützung der Fernbedienung und -wartung;

• Erleichterung der Datenanalyse und intelligentes Betriebsmanagement.

4. Gehäuse und Strukturdesign

Die Gehäusestruktur bestimmt die Anpassungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Ausrüstung an die Umwelt.

Zum wasserdichten Schutz umfasst das Design normalerweise Folgendes:

• Wasserdichte Dichtungsstreifen;

• Regensichere Strukturen;

• Kabelabdichtungsgeräte.

Zu den gängigen Lösungen für den Korrosionsschutz gehören:

• Verzinkte Stahlplatten;

• Edelstahlkonstruktionen;

• Korrosionsschutzbeschichtungssysteme.

Bei Küstenprojekten ist ein verbesserter Salzsprühkorrosionsschutz erforderlich.

Für das Wärmemanagement muss das Gehäusedesign Folgendes umfassen:

• Richtige Belüftungsöffnungen;

• Optimierte Luftstromkanäle;

• Kühlventilatorsysteme.

In Umgebungen mit hohen Temperaturen können zusätzliche Zwangsluftkühlsysteme und Temperaturkontrollgeräte erforderlich sein, um einen stabilen Betrieb aufrechtzuerhalten.

5. Erdungssystem

Das Erdungssystem gewährleistet die Sicherheit des Personals und den zuverlässigen Betrieb der Geräte.

Zu seinen Hauptfunktionen gehören:

• Stromschlag verhindern;

• Fehlerspannung reduzieren;

• Bereitstellung eines sicheren Ableitungspfades für Blitzströme.

Zu den typischen Designanforderungen gehören:

• Erdungswiderstand ≤ 4Ω;

• Zuverlässige Erdung des Transformators;

• Anschluss des Metallgehäuses an das Erdungssystem;

• Blitzschutzerdung gemäß den örtlichen Standards.

Bei großen Industrieprojekten müssen zusätzliche Faktoren berücksichtigt werden, darunter:

• Potenzialausgleich;

• Erdungsgitterdesign;

• Bedingungen des Bodenwiderstands.

IV. Hauptvorteile

Im Vergleich zu herkömmlichen zivil gebauten Umspannwerken integrieren Gelenkumspannwerke mehrere elektrische Funktionsmodule in einem äußerst kompakten System. Durch werksseitige Vorfertigung und modulare Fertigung verbessern sie die Baueffizienz und Betriebssicherheit.

1. Deutlich reduzierter Platzbedarf

Herkömmliche Umspannwerke erfordern normalerweise:

• Unabhängige Schaltanlagenräume;

• Transformatorfundamente;

• Niederspannungsverteilerräume;

• Kontrollräume;

• Kabelgräben;

• Nebengebäude.

Dies führt zu hohen Baukosten und einem großen Flächenverbrauch.

Durch eine integrierte Bauweise kann die benötigte Installationsfläche deutlich reduziert werden. Bei einigen städtischen Verteilerprojekten kann der Platzbedarf im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen um mehr als 60 % reduziert werden.

Dieser Vorteil ist besonders wichtig bei:

• Städtische Gebiete;

• Gewerbebauten;

• Industrieparks;

• Standorte mit hohen Grundstückskosten.

2. Deutlich verkürzte Installationszeit

Herkömmliche Umspannwerke umfassen mehrere Bauphasen, darunter:

• Bauarbeiten;

• Beschaffung von Ausrüstung;

• Installation vor Ort;

• Kabelverlegung;

• Sekundärverkabelung;

• Systeminbetriebnahme.

Der gesamte Prozess dauert oft mehrere Monate.

Bei Gelenkumspannwerken sind wichtige Prozesse wie:

• Strukturelle Fertigung;

• Elektromontage;

• Interne Verkabelung;

• Leistungstests

werden im Werk fertiggestellt.

Zu den Arbeiten vor Ort gehören im Wesentlichen:

• Vorbereitung des Fundaments;

• Heben und Positionieren von Geräten;

• Kabelverbindung;

• Endgültige Inbetriebnahme und Stromversorgung.

Dadurch verkürzt sich die Bauzeit deutlich.

Die Fähigkeit zur schnellen Bereitstellung bietet klare Vorteile in folgenden Bereichen:

• Projekte für erneuerbare Energien;

• Ingenieurprojekte im Ausland;

• Temporäre Stromversorgungsanwendungen.

3. Bequemerer Transport und Logistik

Herkömmliche Installationsmethoden erfordern den Transport mehrerer unabhängiger Geräteteile, darunter:

• Transformatoren;

• Schalttafeln;

• Schaltschränke;

• Zusatzausrüstung.

Nach der Anlieferung auf der Baustelle sind umfangreiche Montagearbeiten erforderlich.

Bei Gelenk-Umspannwerken wird der Großteil der Fertigungs- und Integrationsarbeiten im Werk erledigt, was dazu beiträgt:

• Transportmengen reduzieren;

• Vereinfachen Sie die Verwaltung der Baustellenausrüstung;

• Installationsfehler minimieren;

• Koordinationszeit verkürzen.

Bei Auslandsprojekten können hochintegrierte Geräte die Risiken bei der Projektabwicklung wirksam reduzieren.

4. Besser kontrollierbare Produktqualität

Herkömmliche Umspannwerke erfordern einen hohen Arbeitsaufwand vor Ort, der beeinträchtigt werden kann durch:

• Bauumgebung;

• Berufserfahrung;

• Wetterbedingungen;

• Druck auf den Projektzeitplan.

Die werksbasierte Produktion ermöglicht:

• Standardisierte Montage;

• Kontrollierte Herstellungsprozesse;

• Werksabnahmeprüfung;

• Parameterüberprüfung.

Typische Werkstests umfassen:

• Isolationsprüfungen;

• Kontaktwiderstandsprüfungen;

• Schutzfunktionstests;

• Kommunikationstests;

• Temperaturanstiegstests.

Dies sorgt für eine stabilere und gleichbleibende Produktqualität.

5. Höhere Sicherheit und Umweltanpassungsfähigkeit

Die geschlossene Struktur reduziert die Auswirkungen äußerer Umweltfaktoren durch:

• Verhinderung unbeabsichtigter Kontakte durch Personal;

• Verringerung des Risikos des Eindringens von Tieren;

• Minimierung der Staubverschmutzung;

• Verbesserung der Wetterbeständigkeit.

Für unterschiedliche Umgebungsbedingungen:

Küstengebiete:

• Verbesserter Korrosionsschutz durch Salzsprühnebel;

• Feuchtigkeitsbeständiges Design;

• Antikondensationsmaßnahmen.

Wüstengebiete:

• Höhere Staubschutzstufen;

• Verbesserte Wärmeableitung;

• UV-beständiger Schutz.

Gebiete mit kaltem Klima:

• Niedertemperatur-Startsysteme;

• Heizsysteme;

• Wärmedämmkonstruktionen.

6. Hervorragende Erweiterungsfähigkeit

Der Strombedarf der modernen Industrie ändert sich weiterhin aufgrund von:

• Fabrikerweiterung;

• Neue Produktionslinien;

• Erhöhte Kapazität für erneuerbare Energien;

• Erweiterung des Rechenzentrums.

Der modulare Aufbau der Umspannwerke ermöglicht eine zukünftige Erweiterung durch:

• Hinzufügen zusätzlicher Transformatoreinheiten;

• Erhöhung der Standby-Kapazität;

• Modulkonfigurationen anpassen.

Dadurch sind sie besonders geeignet für:

• Industrieparks;

• Erneuerbare Energiequellen;

• Große Logistikzentren.

7. Einfachere Bedienung und Wartung

Der standardisierte modulare Aufbau vereinfacht die zukünftige Wartung.

Bediener können den Gerätestatus überwachen durch:

• Online-Überwachungssysteme;

• Temperaturüberwachungsgeräte;

• Systeme zur Erfassung elektrischer Parameter.

Mit intelligenten Konfigurationen kann das System Folgendes erreichen:

• Datenfernüberwachung;

• Fehleralarme;

• Betriebsanalyse;

• Vorausschauende Wartung.

Dies bietet einen erheblichen Mehrwert für:

• Unbemannte Umspannwerke;

• Auslandsprojekte;

• Abgelegene Industrieanlagen.

V. Typische Anwendungsszenarien

1. Städtische Vertriebsnetze

Mit der Beschleunigung der Urbanisierung stehen traditionelle Umspannwerke vor Herausforderungen wie:

• Begrenzte Landverfügbarkeit;

• Strenge Anforderungen an die Umgebung;

• Auswirkungen der Bauarbeiten auf Anwohner.

Gelenk-Umspannwerke können vielfältig eingesetzt werden in:

• Handelszentren;

• Wohngebiete;

• Metro-Projekte;

• Öffentliche Gebäude.

Zu ihren Vorteilen gehören:

• Geringer Platzbedarf;

• Einfache Lärmkontrolle;

• Verbessertes Erscheinungsbild;

• Schnellere Baugeschwindigkeit.

Beispielsweise ersetzte ein Projekt zur Modernisierung des Küstenstadtnetzes herkömmliche zivil gebaute Umspannwerke durch vorgefertigte 10-kV-Umspannwerke . Das System integriert:

• Hochspannungs-Einspeisungen;

• Leistungstransformatoren;

• Niederspannungsverteilungssysteme.

Ausgestattet mit einem intelligenten Überwachungssystem wurde Folgendes erreicht:

• Spannungsüberwachung;

• Aktuelle Datenerfassung;

• Temperaturüberwachung;

• Fernalarme bei Störungen.

2. Industrieparks und Produktionsanlagen

Fertigungsindustrien, metallverarbeitende Betriebe, chemische Industrien und Automobilfabriken stellen äußerst hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Stromversorgung.

Unterstationen mit Gelenkeinheiten können gemäß den Anforderungen des Unternehmens konfiguriert werden, einschließlich:

• Mehrere parallel arbeitende Einheiten;

• Duale Stromversorgungssysteme;

• Intelligente Schutzsysteme.

Beispielsweise hat ein Industriepark in Übersee mehrere kompakte 2500-kVA-Umspannwerke eingeführt . Durch ein modulares Stromverteilungslayout wurde mit dem Projekt Folgendes erreicht:

• Regionale Stromversorgung;

• Reduzierte Leitungsverluste;

• Verbesserte Stromversorgungszuverlässigkeit.

Bei zukünftigen Erweiterungen können schnell weitere Netzteile hinzugefügt werden, um den steigenden Strombedarf zu decken.

3. Projekte für erneuerbare Energien

Solar-Photovoltaikanlagen und Windparks befinden sich normalerweise in abgelegenen Gebieten, in denen die Umweltbedingungen komplex und die Bauzeitpläne anspruchsvoll sind.

Diese Projekte erfordern in der Regel den Abschluss des gesamten Energieumwandlungsprozesses:

Niederspannungs-Stromerzeugungsausgang → Spannungserhöhung → Mittelspannungsnetzanschluss

Zu den gängigen Konfigurationen gehören:

• 0,8 kV/35 kV

• 690V/35kV

• 1,14 kV/35 kV

Die Ausrüstung integriert:

• Aufwärtstransformatoren;

• Hochspannungsschaltanlagen;

• Schutzgeräte;

• Überwachungssysteme.

Dieses integrierte Design reduziert den Installationsaufwand vor Ort und verbessert die Effizienz der Projektkonstruktion.

4. Infrastruktur- und Transportprojekte

Projekte wie:

• Eisenbahnen;

• Flughäfen;

• Häfen;

• Städtische Schienenverkehrssysteme

stellen extrem hohe Anforderungen an die Kontinuität der Stromversorgung.

Gleichzeitig stehen diese Projekte häufig vor Folgendem:

• Enge Bauzeitpläne;

• Komplexe Bauumgebungen;

• Verteilte Stromversorgungsstandorte.

Gelenk-Umspannwerke können schnell Folgendes bereitstellen:

• Strom für mechanische Geräte;

• Stromversorgung für Beleuchtung;

• Leistung des Steuersystems.

Sie werden häufig verwendet in:

• Eisenbahnstromsysteme;

• Stromversorgung von Hafenmaschinen;

• Flughafeneinrichtungen;

• Städtische Verkehrsinfrastruktur.

5. Temporäre Stromversorgung und Notstromanwendungen

Notfallsituationen wie:

• Notfallwiederherstellung;

• Temporäre Baustellen;

• Großveranstaltungen;

• Kurzfristige Industrieprojekte

erfordern eine schnelle und zuverlässige Stromversorgung.

Merkmale der Gelenk-Umspannwerke :

• Mobilität;

• Schnelle Installation;

• Wiederverwendbarkeit.

Im Vergleich zu temporären traditionellen Vertriebssystemen können sie Folgendes erheblich verbessern:

• Betriebssicherheit;

• Zuverlässigkeit der Stromversorgung;

• Bereitstellungseffizienz.

VI. Installationsanleitung

1. Städtische Vertriebsnetze

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Urbanisierung stehen traditionelle Umspannwerke vor Herausforderungen wie begrenzten Landressourcen, strengen Anforderungen an die Umgebung und baulichen Auswirkungen auf die Bewohner. Gelenk-Umspannwerke können in großem Umfang in Gewerbezentren, Wohngebieten, U-Bahn-Projekten und öffentlichen Gebäuden eingesetzt werden. Zu ihren Hauptvorteilen zählen die kompakte Stellfläche, die praktische Geräuschdämmung, das attraktive Erscheinungsbild und die schnelle Bereitstellung.

Bei einem Netzausbauprojekt in einer Küstenstadt wurde ein vorgefertigtes 10-kV-Umspannwerk eingeführt, um herkömmliche zivil gebaute Umspannwerke zu ersetzen. Das System integriert Mittelspannungs-Eingangsschaltanlagen, Leistungstransformatoren und Niederspannungsverteilungsgeräte in einer einzigen Einheit. Zur Erzielung wurde ein intelligentes Überwachungssystem installiert von Spannungsüberwachung, Strommessung, Temperaturüberwachung und Fernalarmfunktionen .

2. Industrieparks und Produktionsanlagen

Fertigungsbetriebe, metallverarbeitende Industrien, Chemieunternehmen und Automobilfabriken stellen höchste Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Stromversorgung. Unterstationen mit Gelenkeinheiten können je nach Kundenwunsch mit mehreren parallel arbeitenden Einheiten, dualen Stromversorgungssystemen und intelligenten Schutzsystemen konfiguriert werden.

Beispielsweise hat ein Industriepark in Übersee mehrere 2500-kVA-Umspannwerke eingeführt . Durch das modulare Verteilungsdesign erreichte das Projekt eine regionale Stromversorgung, reduzierte Leitungsverluste, eine verbesserte Stromversorgungszuverlässigkeit und ermöglichte eine schnelle Erweiterung durch die Hinzufügung neuer Stromversorgungseinheiten während der zukünftigen Entwicklung.

3. Projekte für erneuerbare Energien

Photovoltaikkraftwerke und Windparks befinden sich meist in abgelegenen Gebieten, wo die Umweltbedingungen komplex und die Bauzeitpläne anspruchsvoll sind.

Diese Projekte erfordern typischerweise einen vollständigen Stromumwandlungsprozess:

Niederspannungsleistungsabgabe → Spannungserhöhung → Mittelspannungsnetzanbindung

Zu den gängigen Konfigurationen gehören:

• 0,8 kV/35 kV

• 690V/35kV

• 1,14 kV/35 kV

Das integrierte System vereint:

• Aufwärtstransformator

• Hochspannungsschaltanlage

• Schutzgeräte

• Überwachungs- und Kontrollsysteme

Dies reduziert den Installationsaufwand vor Ort erheblich und verbessert die Effizienz der Projektkonstruktion.

4. Infrastruktur- und Transportprojekte

Eisenbahnen, Flughäfen, Häfen und andere Infrastrukturprojekte erfordern eine äußerst zuverlässige Stromversorgung. Gleichzeitig beinhalten diese Projekte häufig enge Zeitpläne, komplexe Bauumgebungen und verteilte Strombedarfspunkte.

Umspannwerke mit Gelenkeinheiten können schnelle Stromversorgungslösungen bieten für:

• Eisenbahnstromsysteme

• Stromversorgung der Hafenausrüstung

• Flughafeneinrichtungen

• Städtische Schienenverkehrssysteme

Sie können schnell Folgendes bereitstellen:

• Stromversorgung für mechanische Geräte

• Lichtleistung

• Leistung des Steuersystems

5. Temporäre Stromversorgung und Notstromanwendungen

Katastrophenhilfe, temporäre Baustellen, Großveranstaltungen und kurzfristige Industrieprojekte erfordern einen schnellen und zuverlässigen Energieeinsatz.

der Gelenk-Umspannwerke : Merkmale

• Mobilität

• Schnelle Installation

• Wiederverwendbarkeit

Im Vergleich zu temporären herkömmlichen Verteilungssystemen verbessern sie die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Einsatzeffizienz erheblich.

VI. Installationsrichtlinien

Obwohl Gelenk-Umspannwerke werkseitig vorgefertigte Fertigungsmethoden verwenden, wirkt sich die Qualität der Installation vor Ort direkt auf die langfristige Betriebszuverlässigkeit aus. Bei großen Industrieprojekten, Projekten für erneuerbare Energien und technischen Anwendungen im Ausland muss die Installation strikt den technischen Anforderungen entsprechen.

1. Vorbereitende Vorbereitung

Bevor die Ausrüstung vor Ort eintrifft, müssen folgende Arbeiten abgeschlossen sein:

• Fundamentbau

• Vorbereitung des Kabelgrabens und der Kabelführung

• Installation des Erdungssystems

Das Fundament muss folgende Anforderungen erfüllen:

• Gewicht der Ausrüstung

• Erdbebensicherheit

• Drainage

• Kabeleinführungs- und -ausgangsanordnung

Zu den wichtigsten Inspektionspunkten gehören:

Genauigkeit auf Foundation-Niveau

Das Fundamentniveau sollte wie folgt gemessen werden:

• Lasermessgeräte

• Nivellierinstrumente

Eine übermäßige Abweichung kann Folgendes verursachen:

• Verformung des Gehäuses

• Probleme beim Schließen der Tür

• Ungleichmäßige mechanische Belastung der internen Ausrüstung

Eingebettete Komponenten

Eingebettete Teile müssen genau zum Gerätegrundrahmen passen.

Kabeleinführungsdesign

Die Stiftung sollte reservieren:

• Öffnungen für Hochspannungskabel

• Öffnungen für Niederspannungskabel

• Steuerkabelkanäle

Das Design sollte Folgendes berücksichtigen:

• Wasserdichter Schutz

• Verhinderung des Eindringens von Kleintieren

• Zukünftiger Wartungskomfort

Bei Installationen im Freien sind normalerweise Entwässerungsschrägen und Strukturen zum Schutz vor Wasseransammlungen erforderlich.

Erdungssystem

Das Erdungssystem umfasst:

• Schutzerdung

• Arbeitserdung

• Blitzschutzerdung

Typische Anforderungen:

• Erdungswiderstand ≤4Ω

• Zuverlässige Erdung des Metallgehäuses

• Sichere Erdungsverbindungen

Sonderprojekte wie:

• Rechenzentren

• Umspannwerke

• Erneuerbare Energieanlagen

Möglicherweise ist gemäß den örtlichen Normen ein geringerer Erdungswiderstand erforderlich.

2. Eingangskontrolle der Ausrüstung

Zu den Inspektionsgegenständen gehören:

Aussehensprüfung

Überprüfen:

• Verformung des Gehäuses

• Oberflächenkratzer

• Integrität der Korrosionsschutzbeschichtung

• Türschlösser und Scharniere

Bei Transportprojekten im Ausland sollte besonderes Augenmerk auf Folgendes gelegt werden:

• Auswirkungen von Vibrationen auf den Seetransport

• Feuchtigkeitsschäden an der Verpackung

Zubehörinspektion

Verifizieren:

• Bedienungsanleitungen

• Elektrische Zeichnungen

• Werkstestberichte

• Zertifikate

• Ersatzteile

• Betriebswerkzeuge

• Erdungszubehör

• Ersatzkomponenten

Interne Geräteinspektion

Überprüfen:

• Zustand des Transformators

• Zustand der Schaltanlage

• Sammelschienenverbindungen

• Sekundärverkabelung

Sicherstellen:

• Keine Lockerheit

• Kein Schaden

• Keine ungewöhnlichen Bedingungen

3. Heben und Positionieren

Vor dem Heben müssen ein detaillierter Hebeplan, Sicherheitsmaßnahmen und Verantwortlichkeiten des Personals festgelegt werden.

Es sollten geeignete Hebegeräte ausgewählt werden, wie zum Beispiel:

• Mobilkrane

• Raupenkrane

Es ist strengstens verboten, Geräte anzuheben mit:

• Nicht standardmäßige Hebepunkte

• Die obere Struktur des Gehäuses

Verwenden Sie die vom Hersteller angegebenen Hebepunkte, um:

• Halten Sie das Gleichgewicht

• Kollision vermeiden

• Verhindern Sie eine Verformung des Gehäuses

• Verhindern Sie eine interne Verschiebung der Ausrüstung

Überprüfen Sie nach der Installation auf dem Fundament Folgendes:

• Ebenheit

• Vertikale Ausrichtung

• Zustand der Ankerbolzen

4. Elektrische Anschlüsse

Primäre Kabelverbindung

Bestätigen Sie, dass die Kabelspezifikationen die folgenden Anforderungen erfüllen:

• Nennspannung

• Aktuelle Tragfähigkeit

• Kurzschlussfestigkeit

Nach der Verbindung:

• Überprüfen Sie die Phasenfolge A/B/C

• Phasenbeziehung bestätigen

Dies verhindert:

• Rückwärtsdrehung des Motors

• Anormaler Gerätebetrieb

Sekundäre Steuerverkabelung

Beinhaltet:

• Schutzschaltungen

• Steuerkreise

• Kommunikationsleitungen

• Signalerfassungssysteme

Moderne Umspannwerke mit intelligenten Einheiten umfassen normalerweise:

• SPS-Steuerungen

• Intelligente Schutzrelais

• Fernkommunikationsmodule

Durch die IEC 61850-Kommunikation ermöglicht das System:

• Datenerfassung

• Zustandsüberwachung

• Fernwartung

Erdungsanschluss

Sorgen Sie für eine zuverlässige Erdung von:

• Gehäuse

• Transformatortank

• Metallteile von Schaltanlagen

5. Inbetriebnahme und Test

Individuelle Gerätetests

Transformatorprüfung

Beinhaltet:

• Prüfung der Isolationsleistung

• Prüfung des Transformatorverhältnisses

• Prüfung des Wicklungswiderstands

• Prüfung des Temperaturkontrollsystems

Prüfung von Schaltanlagen

Beinhaltet:

• Öffnungs- und Schließvorgang des Leistungsschalters

• Mechanische Funktionstests

• Schutzfunktionstests

Prüfung des Steuerungssystems

Beinhaltet:

• Überprüfung der Signalrückmeldung

• Testen des Kommunikationsstatus

• Überprüfung der Alarmfunktion

Systemintegrationstests

Verifizieren:

• Schutzlogik

• Steuerfunktionen

• Kommunikationsfunktionen

• Ineinandergreifende Beziehungen

Energetisierungstest

Vor dem offiziellen Betrieb:

• Leerlauftest

• Phasenüberprüfung

• Spannungsmessung

• Beobachtung des Temperaturanstiegs

Bestätigen:

• Keine ungewöhnlichen Geräusche

• Kein ungewöhnlicher Temperaturanstieg

• Kein falscher Schutzbetrieb

6. Abnahme und endgültiger Betrieb

Die Annahme umfasst:

Überprüfung der technischen Parameter

Bestätigen:

• Nennkapazität

• Spannungsniveau

• Schutzart

• Schutzkonfiguration

Elektrische Prüfung

Einschließlich:

• Isolationstest

• Erdungstest

• Schutzrelaistest

Überprüfung der Dokumentation

Zu den erforderlichen Unterlagen gehören:

• Werkstestberichte

• Installationsaufzeichnungen

• Inbetriebnahmeberichte

• Gerätezeichnungen

• Wartungshandbücher

Eine vollständige Dokumentation bietet eine wichtige Grundlage für den zukünftigen Betrieb und die Wartung.

VII. Zukünftige Entwicklungstrends

Mit der globalen Energiewende und der industriellen Digitalisierung entwickeln sich Umspannwerke mit Gelenkeinheiten zu höherer Effizienz, intelligenterem Betrieb und besserer Anpassungsfähigkeit an die Umwelt.

1. Steigerung der Intelligenz

Zukünftige Umspannwerke werden Folgendes integrieren:

• Online-Überwachung

• Datenanalyse

• Fernbedienung

• Zustandsvorhersage

Durch intelligente Sensoren können Systeme Folgendes überwachen:

• Temperatur

• Aktuell

• Stromspannung

• Teilentladung

• Betriebsbedingungen der Ausrüstung

Dies ermöglicht eine frühzeitige Erkennung möglicher Ausfälle.

2. Wachsende Anwendungen erneuerbarer Energien

Das schnelle Wachstum von:

• Solarenergie

• Windenergie

• Energiespeicher

wird die Nachfrage nach modularen Umspannwerken weiter erhöhen.

Zukünftige erneuerbare Projekte werden zunehmend auf Folgendes angewiesen sein:

• Integrierte Umspannwerke

• Intelligente Umspannwerke

• Digitale Überwachungssysteme

3. Verbesserte Anpassungsfähigkeit an die Umwelt

Komplexe Umgebungen wie:

• Wüstenregionen

• Küstengebiete

• Kaltes Klima

• Tropische Zonen

erfordern eine höhere Gerätezuverlässigkeit.

Zukünftige Designs werden sich stärker auf Folgendes konzentrieren:

• Korrosionsbeständigkeit

• Feuchtigkeitsschutz

• Wärmeableitung

• Staubschutz

durch:

• Fortschrittliche Materialien

• Optimierte Strukturen

zur Verbesserung der Lebenszykluszuverlässigkeit.

VIII. Zusammenfassung

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der globalen Industrialisierungs-, Elektrifizierungs- und erneuerbaren Energiebranchen bewegt sich die Energieinfrastruktur in Richtung schnellerer Bereitstellung, höherer Effizienz und intelligenterem Betrieb.

Obwohl herkömmliche Umspannwerke technisch ausgereift sind, werden sie aufgrund von Einschränkungen in folgenden Bereichen für einige moderne Projekte immer weniger geeignet:

• Bauzeit

• Landbesetzung

• Komplexität der Installation vor Ort

• Anpassungsfähigkeit an die Umwelt

Unterstationen mit Gelenkeinheiten integrieren:

• Leistungstransformatoren

• Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen

• Niederspannungsverteilungssysteme

• Schutz- und Kontrollsysteme

• Intelligente Kommunikationsausrüstung

zu einer kompletten, werksgefertigten Einheit zusammenzufassen und so eine effiziente Verbindung von der Fertigung bis zum Betrieb vor Ort zu ermöglichen.

Aus der praktischen Anwendung heraus haben sich Umspannwerke mit Gelenkeinheiten zu wichtigen Lösungen für Folgendes entwickelt:

• Modernisierung der städtischen Verteilung

• Industrieparks

• Projekte für erneuerbare Energien

• Stromversorgung für Rechenzentren

• Häfen und Flughäfen

• Temporäre und Notstromsysteme

Mit dem schnellen Bau von KI-Rechenzentren, dem Ausbau erneuerbarer Energien, der Entwicklung industrieller Automatisierung und der globalen Netzmodernisierung wird die Nachfrage nach schnell einsetzbaren, hochzuverlässigen und hochintegrierten Stromverteilungsgeräten weiter steigen.

IX. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

F1: Was ist der Unterschied zwischen einer Gelenk-Umspannstation und einer herkömmlichen Umspannstation?

Herkömmliche Umspannwerke werden vor Ort errichtet und erfordern eine separate Installation von Transformatoren, Schaltanlagen, Steuerungsgeräten und unterstützenden Gebäuden, was zu längeren Bauzeiten führt.

Eine Gelenk-Umspannstation übernimmt die werkseitig vorgefertigte Fertigung. Vor der Auslieferung hat das Gerät die strukturelle Montage, den elektrischen Anschluss und die Leistungsprüfung abgeschlossen. Zu den Arbeiten vor Ort gehören im Wesentlichen:

• Vorbereitung des Fundaments

• Hebeanlage

• Kabelverbindung

• Inbetriebnahme

Es sorgt für eine schnellere Konstruktion, eine einfachere Installation und eine stabilere Qualität.

F2: Welche Branchen nutzen Gelenk-Umspannwerke?

Zu den Anwendungen gehören:

Industriesektor

• Produktionsstätten

• Stahlfabriken

• Chemieanlagen

• Bergbauunternehmen

Sektor für erneuerbare Energien

• Solarkraftwerke

• Windparks

• Energiespeicherprojekte

Städtische Infrastruktur

• Gewerbebauten

• Wohngebiete

• Metrosysteme

• Flughäfen

• Häfen

Spezielle Anwendungen

• Temporäre Macht

• Notstromversorgung

• Ingenieurprojekte im Ausland

F3: Was sind die üblichen Schutzklassen für Umspannwerke?

Zu den gängigen Schutzklassen gehören:

IP54

Geeignet für:

• Normale Außenumgebungen

• Städtische Vertriebsprojekte

• Industrieparks

Bietet:

• Staubschutz

• Spritzwasserschutz

IP65

Geeignet für:

• Bereiche mit hoher Luftfeuchtigkeit

• Wüstenumgebungen

• Küstenregionen

Bietet eine höhere Schutzfähigkeit.

Spezielle Umgebungen wie:

• Meeressalzspray

• Chemische Korrosion

• Hochtemperaturregionen

erfordern zusätzliches Design, einschließlich:

• Korrosionsschutzmaterialien

• Abdichtungsstrukturen

• Umweltkontrollsysteme

F4: Können Gelenk-Umspannwerke in Projekten für erneuerbare Energien eingesetzt werden?

Ja.

Projekte im Bereich erneuerbare Energien gehören zu den Hauptanwendungsfeldern.

Bei Photovoltaikprojekten übernimmt die Ausrüstung in der Regel Folgendes:

PV-Wechselrichterausgang → Spannungserhöhung → Mittelspannungsnetzanschluss

Zu den gängigen Konfigurationen gehören:

• 0,8 kV/35 kV

• 1kV/35kV

• 10 kV/35 kV

Zu den Vorteilen gehören:

• Schnelle Installation

• Bequemer Transport

• Anpassungsfähigkeit an entfernte Umgebungen

F5: Wie hoch ist die typische Lebensdauer?

Die Designlebensdauer beträgt in der Regel:

30-40 Jahre

Die tatsächliche Lebensdauer hängt ab von:

• Betriebsumgebung

• Ladestufe

• Wartungsqualität

• Schutzart

Küstengebiete erfordern Aufmerksamkeit auf:

• Korrosionsschutz

• Feuchtigkeitsschutz

In Hochtemperaturregionen muss man sich auf Folgendes konzentrieren:

• Kühlleistung

• Lebensdauer der Isolierung

Durch die richtige Konstruktion und Wartung kann die Betriebslebensdauer erheblich verlängert werden.

F6: Was ist bei der Auswahl von Umspannwerken für Auslandsprojekte zu beachten?

Wichtige Faktoren sind:

Spannungsstandards

• Nordamerika: 480-V-Systeme

• Europa: 10-kV-/20-kV-Systeme

• Naher Osten: 11-kV-/22-kV-Systeme

Umgebungsbedingungen

• Temperatur

• Luftfeuchtigkeit

• Höhe

• Salzspray

• Staub

Zertifizierungsanforderungen

• IEC-Standards

• Örtliche Elektrovorschriften

• Projektspezifikationen

Transportbedingungen

• Schutz vor Meeresfeuchtigkeit

• Verpackungsschutz

• Stabilität beim Transport über große Entfernungen

F7: Was sind die zukünftigen Entwicklungsrichtungen?

Die zukünftige Entwicklung wird sich auf drei Bereiche konzentrieren:

1. Intelligenz

• Online-Überwachung

• Fernkommunikation

• Zustandsdiagnose

• Unbemannter Betrieb

• Vorausschauende Wartung

2. Höhere Effizienz

• Hocheffiziente Transformatoren

• Verlustarmes Design

• Intelligentes Energiemanagement

• Reduzierte Betriebskosten über den gesamten Lebenszyklus

3. Modularisierung

• Standardisierte Module

• Rasante Expansion

• Flexible Kombinationen

• Anpassung an unterschiedliche Projektmaßstäbe