11-kV-Mittelspannungs-Vakuum-Leistungsschalter mit Trennschalter

Der 11-kV-Mittelspannungs-Vakuum-Leistungsschalter mit Trennschalter ist ein wichtiges Gerät in Mittelspannungs-Stromverteilungssystemen. Es vereint die überlegene Stromunterbrechungsfähigkeit des Vakuum-Leistungsschalters mit der zuverlässigen elektrischen Trennfunktion des Trennschalters in einer einzigen Einheit. Der Vakuum-Leistungsschalter unterbricht mit seiner Vakuum-Schaltkammer sowohl normale Last- als auch Fehlerströme sicher und eignet sich daher besonders für den häufigen Betrieb bei minimalem Wartungsaufwand. Der Trennschalter sorgt für einen sichtbaren Luftspalt nach dem Öffnen des Leistungsschalters und gewährleistet so absolute Sicherheit bei der Wartung.

Modell und Bedeutungen

Die Definition eines Vakuum-Leistungsschalters

Ein 11-kV-Mittelspannungs-Vakuum-Leistungsschalter mit Trennschalter ist eine elektrische Gerätekombination. Diese Einheit besteht im Wesentlichen aus zwei Hauptteilen:

Vakuum-Leistungsschaltereinheit

Der VCB ist dafür verantwortlich, normale Lastströme sicher zu unterbrechen und Fehlerströme kurzzuschließen. Es nutzt eine vakuumbasierte Lichtbogenlöschtechnologie, um eine sichere Stromunterbrechung zu gewährleisten.

Trennschalter

Der Trennschalter ist mechanisch mit dem VCB verbunden oder integriert. In der geöffneten Position sorgt es für einen physisch sichtbaren Luftspalt und sorgt so für eine sichere Isolierung der nachgeschalteten Geräte von der Stromquelle während der Wartung.

Diese sichtbare Unterbrechung gewährleistet, dass das Gerät isoliert und geerdet ist und somit für die Arbeiter sicher betrieben werden kann.

Es ist wichtig zu beachten, dass der VCB zwar unter Last betrieben werden kann, der Trennschalter jedoch ein entlastetes Gerät ist. Aus Sicherheitsgründen darf es erst betrieben werden, nachdem der VCB den Stromkreis bereits geöffnet hat.

Funktionsprinzip

Die Operation beinhaltet die koordinierte Funktion zweier unterschiedlicher Mechanismen:

Stromkreisunterbrechung (VCB-Funktion):Wenn der Betätigungsmechanismus (Feder oder elektromagnetisch) zum Öffnen aktiviert wird, trennen sich die beweglichen Kontakte in der Vakuumschaltkammer. Im aus den Kontaktflächen freigesetzten Metalldampf wird ein Lichtbogen gezündet. Die speziell geformten Kontakte (häufig mit einem longitudinalen Magnetfelddesign) steuern diesen Lichtbogen und bewirken, dass er sich schnell dreht. Der Metalldampf kondensiert an den umgebenden Abschirmungen und der Lichtbogen erlischt beim natürlichen Stromnullpunkt des Wechselstromzyklus. Das Vakuummedium erlangt schnell seine hohe Spannungsfestigkeit zurück und unterbricht den Strom.

Trennfunktion:Nach dem Öffnen des Stromkreises durch den Vakuumschalter kann der Trennmechanismus aktiviert werden (manuell oder motorisch). Der Vakuum-Leistungsschalter treibt physisch die Trennkontakte an, die von den Vakuum-Unterbrechern des VCB getrennt werden, sich öffnen und einen klaren, sichtbaren Luftspalt im Hauptstromkreis erzeugen. Nach Abschluss des entsprechenden Erdungsverfahrens können Arbeiter innerhalb des Isolationsbereichs sicher arbeiten, indem sie sich auf den zuverlässigen Isolationspunkt verlassen, der durch die Lücke gebildet wird.

Die Struktur des Vakuum-Leistungsschalters

Die Struktur des 11-kV-Mittelspannungs-Vakuum-Leistungsschalters mit Trennschalter umfasst folgende Merkmale:

Vakuumunterbrechungseinheit (Kernkomponenten):Dies ist die wichtigste Funktion. Jede Phase enthält einen versiegelten Vakuumunterbrecher. Seine Hauptkomponenten sind: die hermetische Isolierhülle (Keramik-/Glashülle), das Leitsystem (feste/bewegliche Kontakte und Leiter, oft mit axialem Magnetfelddesign für hohe Schaltleistung) und das Abschirmsystem (metallische Abschirmungen zum Schutz der Isolierung und zur Kontrolle elektrischer Felder).

Betriebsmechanismus:Ein einzelner gemeinsamer Mechanismus (z. B. ein federbetätigter oder elektromagnetischer Typ) liefert normalerweise die Energie sowohl für die schnellen Ein-/Ausschaltvorgänge des VCB als auch für die sequentielle Betätigung des Trennschalters. Verriegelungen sorgen für den richtigen Ablauf und zuverlässige Sicherheit: Der Trennschalter kann nur bei geöffnetem VCB betätigt werden.

Trennschalterbaugruppe:Dieser besteht aus einem Satz Trennkontakte (Messerschaltertyp oder moderne Linearbewegungstypen) für jede Phase, die in Reihe mit den VCB-Unterbrechern montiert sind. Sie sind mechanisch mit dem Hauptantrieb verbunden oder verfügen über einen speziellen manuellen/motorischen Antrieb mit strenger Ablauflogik.

Stützstruktur und Isolierung:Die Baugruppe ist auf einem stabilen Rahmen montiert. Isolierstäbe, Säulen oder Epoxid-Isolatoren sorgen für die notwendige dielektrische und mechanische Unterstützung zwischen spannungsführenden Teilen, dem geerdeten Rahmen und zwischen Phasen.

Anwendungen

Der 11-KV-Mittelspannungs-Vakuum-Leistungsschalter mit Trennschalter von Cotenele wird häufig verwendet in:

Städtische und industrielle Umspannwerke

Bahn- und U-Bahn-Bahnstromsysteme

Petrochemische und Energieanlagen

Verteilungssysteme für erneuerbare Energien

Smart Grid und kommunale Infrastruktur

Stahl-, Bergbau- und Schwerindustrieanlagen

Leistungsschalter vs. Trennschalter

Die Funktionen eines Vakuum-Leistungsschalters und eines Isolators sind unterschiedlich. Hier ein Vergleich:

Hauptfunktion:

1. Leistungsschalter: Ein Schutzschaltgerät. Es ist darauf ausgelegt, Ströme sowohl unter normalen Lastbedingungen als auch unter anormalen Bedingungen (wie Kurzschlüssen) automatisch oder manuell zu erzeugen, zu führen und zu unterbrechen. Seine beste Funktion besteht darin, den Strom zu unterbrechen und den Lichtbogen sicher zu löschen.

2. Trennschalter (Isolator): Eine Sicherheitstrennvorrichtung. Seine einzige Funktion besteht darin, eine sichtbare Unterbrechung im Stromkreis zu schaffen und so eine zuverlässige Isolationslücke für die Sicherheit bei Wartungsarbeiten zu gewährleisten. Es ist nicht darauf ausgelegt, einen nennenswerten Strom zu erzeugen oder zu unterbrechen.

Betrieb unter Strom:

1. Leistungsschalter: Muss betätigt werden, um den Strom zu unterbrechen. Seine Kontakte öffnen sich unter Last und er ist speziell darauf ausgelegt, den entstehenden Lichtbogen in seiner versiegelten Vakuumkammer zu löschen.

2. Trennschalter: Darf niemals betätigt werden, wenn Strom fließt (außer bei vernachlässigbaren kapazitiven Strömen in einigen Ausführungen). Der Betrieb unter Last würde einen gefährlichen, unkontrollierten Lichtbogen im Freien verursachen.

Designkerne:

1. Leistungsschalter: Bei der Technik geht es hauptsächlich um Kontaktmaterialien, zum Beispiel Kupfer-Chrom-Legierungen, Kontaktdruck (der einen geringen Widerstand gewährleisten und elektrodynamischen Kräften standhalten soll), Kontaktweg/-geschwindigkeit, optimale Öffnungs-/Schließgeschwindigkeit, um die Lichtbogenzeit zu kontrollieren und Rückprall zu verhindern, und das Erreichen einer hohen dielektrischen Erholung im Vakuum.

2. Trennschalter: Die Konstruktion konzentriert sich hauptsächlich auf mechanische Steifigkeit, Klarheit der offenen/geschlossenen Position, z. B. sichtbarer Spalt, Kriech-/Luftstrecken zur Luftisolierung, und die Trennkontaktschnittstelle im geschlossenen Zustand unter Dauerstrom ist robust.

Sequenz:

Im kombinierten Gerät muss immer zuerst der Vakuum-Leistungsschalter (VCB) auslösen, um den Stromkreis zu trennen. Erst nachdem bestätigt wurde, dass der Stromfluss unterbrochen wurde, kann der Trennschalter sicher betätigt werden, um die physische Isolationslücke zu schaffen. Diese Reihenfolge wird durch mechanische oder elektrische Verriegelungen erzwungen.

Technische Parameter

Aussehen und Dimension

Qualitätssicherung

Typprüfung und Stückprüfung vor Auslieferung

Hochspannungsfestigkeits- und Isolationsprüfung

Mechanische und Lebensdauertests

Optionale Inspektion durch Dritte

Zertifiziert durch:

ISO9001-Qualitätsmanagementsystem

ISO14001-Umweltmanagementsystem

ISO45001 Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz

FAQ

1. Was ist der Unterschied zwischen einem Vakuum-Leistungsschalter und einem Isolator?

Ein Vakuum-Leistungsschalter unterbricht den Strom unter Last, während ein Isolator eine sichtbare Trennstelle darstellt und nur dann funktionieren darf, wenn kein Strom fließt.

2. Warum einen 11-kV-Mittelspannungs-Vakuum-Leistungsschalter mit Trennschalter verwenden?

Weil er im Vergleich zu Öl- oder SF6-Leistungsschaltern eine hohe Zuverlässigkeit, schnelle Lichtbogenlöschung, geringen Wartungsaufwand und eine lange Lebensdauer bietet.

3. Kann der Trennschalter den Strom unterbrechen?

Nein. Der Trenner ist ausschließlich ein entlastetes Gerät und sollte nur betrieben werden, nachdem der Leistungsschalter geöffnet wurde.

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