Umspannwerk für Fabriken: Überblick und gängige Typen

Umspannwerke sind statische elektrische Geräte, die in Fabriken unerlässlich sind, um elektrische Energie zu übertragen und umzuwandeln, was die Sicherheit und Effizienz des internen Stromversorgungssystems gewährleistet.

Definition und Rolle von Umspannwerken in der Fabrik

Ein Umspannwerk ist ein statisches Elektrogerät, das Spannungen umwandelt zwischen verschiedenen Stromkreisen durch elektromagnetische Induktion. Es spielt eine wesentliche Rolle bei der Umwandlung von Hochspannung aus Übertragungsleitungen auf einen für die Fabrik geeigneten Spannungslevel. Dies gewährleistet nicht nur Sicherheit, sondern optimiert auch die Effizienz der Geräteoperation. Industrielle Umspannwerke verteilen elektrische Energie in Produktionsbereiche und Hilfssysteme und schützen das Stromnetz durch Schaltgeräte.

Hauptfunktionen von Umspannwerken in der Fabrik

Umspannwerke spielen eine unverzichtbare Rolle bei der Sicherstellung einer effektiven und stabilen Stromversorgungsoperation der Fabrik. Die Hauptaufgaben umfassen:

1. Spannungsumwandlung

• Hoch- und Niedervoltage: Umspannwerke wandeln Spannungen von hohen Ebenen wie 110kV – 220kV auf niedrigere Ebenen wie 22kV – 35kV oder unter 1kV um, um den spezifischen Strombedarf der Fabrik zu erfüllen. Dies optimiert die Energietransmission und reduziert Verluste während des Transports.
• Energieübertragung optimieren: Wenn Strom bei hoher Spannung übertragen wird, werden Energieverluste erheblich reduziert, wodurch die Gesamtleistung der Fabrik erhöht wird.

1. Verteilung von elektrischer Energie

• Vielzellige Zuleitungswechsel: Gleichmäßige Verteilung der elektrischen Energie auf Produktionslinien, Hilfseinrichtungen und andere wichtige Geräte in der Fabrik.
• Netzstabilität: Umspannwerke unterstützen bei der Lastregulierung und -balance und sichern die Stabilität der Stromversorgung.

1. Systemschutz

• Automatisches Schalten: Integrierte Schaltsysteme wie MCCBs oder ACBs sorgen für effektives Abschalten bei Überlast oder Kurzschluss.
• Überspannungsschutz: Verwendung von Geräten zum Schutz vor plötzlichen Spannungsspitzen, die Schäden verursachen könnten.

1. Betriebsunterstützung

• Notfallstromversorgung: Umspannwerke integrieren Notsysteme wie USV und Notstromerzeuger, um eine kontinuierliche Stromversorgung für kritische Produktionsprozesse zu gewährleisten.
• Integration von SCADA-Systemen: Mit SCADA können Fabrikmanager das Stromnetz aus der Ferne überwachen und automatisieren.

Besondere Konstruktionsanforderungen für Umspannwerke

Um die Sicherheits- und Effizienzstandards zu erfüllen, sollte das Design von Umspannwerken folgende Aspekte berücksichtigen:

• Optimale Lage: Umspannwerke sollten im Zentrum der Last platziert werden, um Leitungswege zu minimieren und unerwünschte Spannungsabfälle zu vermeiden.
• Sicherheitsstandards: Strikte Einhaltung internationaler und nationaler Standards wie IEC und TCVN in Bezug auf Isolierung, Sicherheitsabstände und Explosionsschutz.
• Erweiterbarkeit: Reservekapazität des Umspannwerks von mindestens 20-30% für zukünftige Wachstumsanforderungen.

Klassifizierung von Umspannwerken in der Industrie

Industrielle Umspannwerke werden basierend auf Eingangs- und Ausgangsspannungen sowie konkreten Anwendungen klassifiziert:

• Zwischenstationen: Erhalten Spannungen von 110kV – 220kV und reduzieren sie auf 22kV – 35kV, oft zur Verbindung mit dem nationalen Übertragungsnetz verwendet.
• Verteilungsstationen: Spezialisieren sich darauf, Spannungen von 22kV – 35kV auf 0.4kV – 15kV zu reduzieren, um den internen Bedarf der Fabrik zu decken.
• GIS-Stationen: Mit Spannungen von 72.5kV bis 550kV, geeignet für große Fabriken oder in räumlich begrenzten Umgebungen.

Das Herz der elektrischen Systeme in Fabriken ist das Umspannwerk, das nicht nur Effizienz sicherstellt, sondern auch alle Produktionsprozesse sicher und reibungslos betreibt.

Klassifizierung von Umspannwerken für Fabriken

In Fabriken können Umspannwerke nach Spannungslevel kategorisiert werden. Zwischenstationen wandeln von 220 kV auf 35 kV um und bedienen große Bereiche. Demgegenüber sind Verteilungsstationen mit einer Ausgangsspannung von 0,22 kV bis 0,4 kV oft nahe dem endgültigen Verbrauchsort platziert, um Energieverluste zu reduzieren. Umspannwerke von 35 kV und 220 kV sind je nach Größe und Kapazitätsanforderungen der Fabrik üblich.

Umspannwerke spielen eine wichtige Rolle im Stromversorgungssystem von Fabriken, wo sie nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden, um eine maximale Betriebsleistung sicherzustellen.

• Klassifizierung nach Spannung:
  • Sehr hohe Spannung: Über 500 kV, für großflächige Energietransmission.
  • Hochspannung: 66 kV, 110 kV, 220 kV und 500 kV, für Energieübertragung und Verteilung.
  • Mittelspannung: 6 kV, 10 kV, 15 kV, 22 kV und 35 kV für industrielle Anwendungen.
  • Niederspannung: 0,4 kV und 0,22 kV, zur direkten Versorgung der Verbrauchsgeräte.
• Klassifizierung nach Funktion und Position im Stromnetz:
  • Zwischentransformatoren: Empfangen Strom von 110 kV – 220 kV, wandeln auf 22 kV – 35 kV zum Verteilen, in Systemen mit großer Kapazität verwendet.
  • Verteilungsumspannwerke: Empfangen Mittelspannung, wandeln für Maschinen in Fabriken oder Wohngebiete herunter.
• Klassifizierung nach Struktur und Installationsmethode:
  • Innenraumstationen: Geräte sind in geschlossenen Kabinen untergebracht, geeignet für städtische Bereiche wegen Sicherheit und Lärmminderung.
  • Außenstationen: Geeignet für Zwischenstationen mit großer Kapazität, benötigen viel Platz.
  • Kioskstationen: Geschlossene Boxstationen, leicht zu installieren und zu transportieren, für Gebiete mit hohen Sicherheitsanforderungen.

Die Auswahl des Umspannwerks richtet sich nach den spezifischen technischen Anforderungen und dem Bedarf der jeweiligen Fabrik, einschließlich Faktoren wie Kapazität, Betriebsumgebung und erforderlichere Sicherheitsebene.

Faktoren zur Auswahl des passenden Umspannwerks

Bei der Auswahl eines Umspannwerks für Fabriken sollte die Kapazität und der Stromverbrauch berücksichtigt werden. Der Typ des Umspannwerks sollte ebenfalls abhängig von der Umgebung und dem Fabrikdesign gewählt werden, zum Beispiel ob es sich um ein Innen- oder Außenumspannwerk handelt. Die Sicherheit ist ein Schlüsselfaktor, der eine Ausstattung mit Schaltanlagen und Schutzvorrichtungen erfordert. Auch der Installationsort ist wichtig, um Installationskosten und Energieverluste zu reduzieren und sollte nah an der Energiequelle und dem Hauptverbrauchsbereich liegen.

Kraftbedarf

• Erforderliche Leistung: Das ausgewählte Umspannwerk muss über die passende Kapazität verfügen, um die Gesamtlast des Systems zu decken. Dies ist ein entscheidender Faktor für die Dimensionierung und Übertragungsfähigkeit des Umspannwerks.
• Größe des Umspannwerks: Die Größe des Umspannwerks muss mit der elektrischen Last, die es versorgen soll, übereinstimmen. Beispielsweise sind Anwendungen mit mehr als 500 kV Hochspannung für sehr hohe Spannung erforderlich.

Anzahl der Phasen

• Art des Stroms: Das Umspannwerk muss zu einem 1-Phasen- oder 3-Phasen-Stromsystem passen, je nach spezifischen Projektanforderungen.

Eingangs- und Ausgangsspannung

• Passende Spannung: Die genaue Bestimmung von Eingangs- und Ausgangsspannung verhindert Geräteschäden und verringert das Risiko von Explosionen.

Betriebsfrequenz

• Standardfrequenz: Umspannwerke arbeiten typischerweise bei 50 Hz oder 60 Hz, abhängig von den Gebietsanforderungen.

Effizienz und Leistungsfaktor

• Hohe Effizienz: Das Umspannwerk sollte eine hohe Umwandlungseffizienz bieten, um Effektivität zu gewährleisten und Energieverluste zu minimieren.
• Leistungsfaktor: Spiegelt die Fähigkeit zur effektiven Energietransmission wider und ist ein wichtiger Faktor bei Einrichtung und Design.

Design und Standort

• Installationsposition: Wählen Sie einen Ort aus, der die Sicherheit gewährleistet, Installationskosten optimiert und Wartungsfreundlichkeit wie auch Energieverlustminimierung fördert.
• Art des Umspannwerks: Das Umspannwerk kann je nach den besonderen Bedingungen des Projekts entweder innerhalb oder außerhalb platziert werden.

Brandschutz

• Sicherheitsvorrichtungen: Das Umspannwerk muss mit einem vollständigen Brandschutzsystem ausgestattet sein, was in Gebieten mit hohem Risiko besonders wichtig ist.

Technische Standards

• Einhaltung von Vorschriften: Die Einhaltung technischer Standards und Sicherheitsrichtlinien ist die Grundlage für ein stabiles und sicheres Stromversorgungssystem.

Umspannwerke spielen eine zentrale Rolle bei der Sicherstellung der effizienten Verteilung und Nutzung elektrischer Energie in Fabriken. Die richtige Auswahl eines Umspannwerks verbessert nicht nur die Produktionseffizienz, sondern erhöht auch die Sicherheit und senkt die Betriebskosten für das Unternehmen.

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