La struttura di una sottostazione può essere progettata utilizzando cemento o acciaio, con configurazioni come telai a portale e strutture a forma di π. La scelta dipende anche dal fatto che l'attrezzatura sia disposta su un unico strato o su più strati.

1. Trasformatori

I trasformatori sono le apparecchiature principali nelle sottostazioni e possono essere classificati in trasformatori a doppio avvolgimento, trasformatori a tre avvolgimenti e autotrasformatori (che condividono un avvolgimento sia per l'alta che per la bassa tensione, con una presa presa dall'avvolgimento dell'alta tensione per fungere da bassa tensione). uscita in tensione). I livelli di tensione sono proporzionali al numero di spire degli avvolgimenti, mentre la corrente è inversamente proporzionale.

I trasformatori possono essere classificati in base alla loro funzione in trasformatori elevati (utilizzati nelle sottostazioni di invio) e trasformatori abbassatori (utilizzati nelle sottostazioni riceventi). La tensione del trasformatore deve corrispondere alla tensione del sistema di alimentazione. Per mantenere livelli di tensione accettabili sotto carichi variabili, potrebbe essere necessario commutare le connessioni dei trasformatori.

In base al metodo di commutazione, i trasformatori possono essere classificati in trasformatori di commutazione sotto carico e trasformatori di commutazione a vuoto. I trasformatori sotto carico vengono utilizzati principalmente nelle sottostazioni riceventi.

2. Trasformatori di strumenti

I trasformatori di tensione e i trasformatori di corrente funzionano in modo simile ai trasformatori, convertendo l'alta tensione e le grandi correnti provenienti da apparecchiature e sbarre collettrici in livelli di tensione e corrente più bassi adatti per strumenti di misurazione, protezione relè e dispositivi di controllo. Nelle condizioni operative nominali, la tensione secondaria di un trasformatore di tensione è 100 V, mentre la corrente secondaria di un trasformatore di corrente è generalmente 5 A o 1 A. È fondamentale evitare di aprire il circuito secondario di un trasformatore di corrente, poiché ciò può portare a tensioni elevate che comportano rischi per le apparecchiature e il personale.

3. Attrezzatura di commutazione

Ciò include interruttori automatici, isolatori, interruttori di carico e fusibili ad alta tensione, che vengono utilizzati per aprire e chiudere i circuiti. Gli interruttori automatici vengono utilizzati per collegare e scollegare i circuiti durante il normale funzionamento e isolare automaticamente apparecchiature e linee difettose sotto il controllo dei dispositivi di protezione relè. In Cina, gli interruttori automatici in aria e gli interruttori automatici in esafluoruro di zolfo (SF6) sono comunemente utilizzati nelle sottostazioni con tensione superiore a 220 kV.

La funzione principale degli isolatori (interruttori a coltello) è quella di isolare la tensione durante la manutenzione dell'apparecchiatura o della linea per garantire la sicurezza. Non possono interrompere le correnti di carico o di guasto e devono essere utilizzati insieme agli interruttori automatici. Durante le interruzioni di corrente, l'interruttore deve essere aperto prima dell'isolatore e durante il ripristino dell'alimentazione, l'isolatore deve essere chiuso prima dell'interruttore. Un funzionamento errato può causare danni alle apparecchiature e lesioni personali.

Gli interruttori di carico possono interrompere le correnti di carico durante il normale funzionamento ma non hanno la capacità di interrompere le correnti di guasto. Vengono generalmente utilizzati insieme a fusibili ad alta tensione per trasformatori o linee in uscita con tensione nominale di 10 kV e superiore che non vengono utilizzate frequentemente.

Per ridurre l’ingombro delle sottostazioni, sono ampiamente utilizzati quadri isolati in SF6 (GIS). Questa tecnologia integra interruttori automatici, isolatori, sbarre collettrici, interruttori di messa a terra, trasformatori di strumenti e terminazioni di cavi in ​​un'unità compatta e sigillata riempita di gas SF6 come mezzo isolante. GIS offre vantaggi quali struttura compatta, leggerezza, immunità alle condizioni ambientali, intervalli di manutenzione prolungati e rischio ridotto di scosse elettriche e interferenze acustiche. È stato implementato in sottostazioni fino a 765kV. Tuttavia, è relativamente costoso e richiede elevati standard di produzione e manutenzione.

4. Dispositivi di protezione contro i fulmini

Le sottostazioni sono inoltre dotate di dispositivi di protezione contro i fulmini, principalmente parafulmini e scaricatori di sovratensione. I parafulmini impediscono i fulmini diretti dirigendo la corrente del fulmine nel terreno. Quando un fulmine colpisce le linee vicine, può provocare sovratensione all'interno della sottostazione. Inoltre, anche il funzionamento degli interruttori automatici può causare sovratensione. Gli scaricatori di sovratensione si scaricano automaticamente a terra quando la sovratensione supera una determinata soglia, proteggendo così le apparecchiature. Dopo la scarica, estinguono rapidamente l'arco per garantire il normale funzionamento del sistema, come nel caso degli scaricatori di sovratensione all'ossido di zinco.