De structuur van een onderstation kan worden ontworpen met behulp van beton of staal, met configuraties zoals portaalframes en π-vormige constructies. De keuze hangt ook af van de vraag of de apparatuur in één laag of in meerdere lagen wordt opgesteld.

1. Transformatoren

Transformatoren zijn de belangrijkste apparatuur in onderstations en kunnen worden onderverdeeld in transformatoren met dubbele wikkeling, transformatoren met drie wikkelingen en autotransformatoren (die een wikkeling delen voor zowel hoge als lage spanning, waarbij een aftakking uit de hoogspanningswikkeling wordt genomen om als laagspanningswikkeling te dienen). uitgangsspanning). De spanningsniveaus zijn evenredig met het aantal windingen in de wikkelingen, terwijl de stroom omgekeerd evenredig is.

Transformatoren kunnen op basis van hun functie worden geclassificeerd in step-up transformatoren (gebruikt bij zendende onderstations) en step-down transformatoren (gebruikt bij ontvangende onderstations). De spanning van de transformator moet overeenkomen met de spanning van het voedingssysteem. Om aanvaardbare spanningsniveaus onder variërende belastingen te behouden, moeten transformatoren mogelijk van kraanaansluiting wisselen.

Op basis van de tap-switchingmethode kunnen transformatoren worden onderverdeeld in on-load tap-changing transformatoren en off-load tap-changing transformatoren. On-load tap-veranderende transformatoren worden voornamelijk gebruikt in ontvangststations.

2. Instrumenttransformatoren

Spanningstransformatoren en stroomtransformatoren werken op dezelfde manier als transformatoren, waarbij hoge spanning en grote stromen van apparatuur en rails worden omgezet in lagere spannings- en stroomniveaus die geschikt zijn voor meetinstrumenten, relaisbescherming en besturingsapparatuur. Onder nominale bedrijfsomstandigheden is de secundaire spanning van een spanningstransformator 100 V, terwijl de secundaire stroom van een stroomtransformator doorgaans 5A of 1A is. Het is van cruciaal belang om te voorkomen dat het secundaire circuit van een stroomtransformator wordt geopend, omdat dit kan leiden tot hoge spanning die risico's met zich meebrengt voor apparatuur en personeel.

3. Schakelapparatuur

Dit omvat stroomonderbrekers, isolatoren, lastschakelaars en hoogspanningszekeringen, die worden gebruikt om circuits te openen en te sluiten. Stroomonderbrekers worden gebruikt om circuits aan te sluiten en te ontkoppelen tijdens normaal bedrijf en om defecte apparatuur en lijnen automatisch te isoleren onder controle van relaisbeveiligingsapparaten. In China worden luchtstroomonderbrekers en zwavelhexafluoride (SF6) stroomonderbrekers vaak gebruikt in onderstations met een vermogen boven 220 kV.

De primaire functie van isolatoren (messchakelaars) is het isoleren van spanning tijdens apparatuur- of lijnonderhoud om de veiligheid te garanderen. Ze kunnen geen belastings- of foutstromen onderbreken en moeten worden gebruikt in combinatie met stroomonderbrekers. Tijdens stroomuitval moet de stroomonderbreker vóór de isolator worden geopend, en tijdens stroomherstel moet de isolator vóór de stroomonderbreker worden gesloten. Een onjuiste bediening kan leiden tot schade aan de apparatuur en persoonlijk letsel.

Belastingsschakelaars kunnen belastingsstromen onderbreken tijdens normaal bedrijf, maar missen de mogelijkheid om foutstromen te onderbreken. Ze worden doorgaans gebruikt in combinatie met hoogspanningszekeringen voor transformatoren of uitgaande lijnen met een vermogen van 10 kV en hoger die niet vaak worden gebruikt.

Om de voetafdruk van onderstations te verkleinen, wordt op grote schaal SF6-geïsoleerde schakelapparatuur (GIS) gebruikt. Deze technologie integreert stroomonderbrekers, isolatoren, rails, aardingsschakelaars, instrumenttransformatoren en kabelafsluitingen in een compacte, afgedichte eenheid gevuld met SF6-gas als isolatiemedium. GIS biedt voordelen zoals compacte structuur, lichtgewicht, immuniteit voor omgevingscondities, langere onderhoudsintervallen en minder risico op elektrische schokken en geluidsinterferentie. Het is geïmplementeerd in onderstations tot 765 kV. Het is echter relatief duur en vereist hoge productie- en onderhoudsnormen.

4. Bliksembeveiligingsapparatuur

Onderstations zijn ook uitgerust met bliksembeveiligingsapparatuur, voornamelijk bliksemafleiders en overspanningsafleiders. Bliksemafleiders voorkomen directe blikseminslagen door de bliksemstroom de grond in te leiden. Wanneer de bliksem inslaat op nabijgelegen leidingen, kan dit overspanning in het onderstation veroorzaken. Bovendien kunnen de werking van stroomonderbrekers ook overspanning veroorzaken. Overspanningsafleiders ontladen automatisch naar de aarde wanneer de overspanning een bepaalde drempel overschrijdt, waardoor de apparatuur wordt beschermd. Na het ontladen doven ze de boog snel om een ​​normale werking van het systeem te garanderen, zoals zinkoxide-overspanningsafleiders.