22-kV-Vakuum-Leistungsschalter mit Lasttrennschalter

Ringhaupteinheiten (RMUs) sind eine weit verbreitete Lösung für Stromverteilungsnetze, insbesondere in städtischen Gebieten, in denen der Platz begrenzt ist. Diese Einheiten bieten eine kompakte, robuste und zuverlässige Schaltanlagenlösung. Der 22-kV-Vakuum-Leistungsschalter mit Lasttrennschalter ist ein wesentlicher Bestandteil umweltfreundlicher Ringkabelanlagen und Mittelspannungsschaltanlagen. Es wurde speziell für das sichere Ein- und Ausschalten von Stromkreisen unter normalen Lastbedingungen entwickelt.

Technologische Fortschritte im RMU-Design

Die Entwicklung der Ringkabel-Technologie ist eng mit den Fortschritten bei der Konstruktion von Lastschutzschaltern synchronisiert. Moderne RMUs sind typischerweise mit Vakuum-Lasttrennschaltern oder gasisolierten Schwefelhexafluorid-Schaltern ausgestattet, die in versiegelten Edelstahltanks untergebracht sind. Diese Konfiguration stellt sicher, dass das Gerät während seiner gesamten Lebensdauer normal funktioniert und keine Wartung erfordert.

Zuverlässigkeit und Fehlerisolierung

Einer der Hauptvorteile von RMUs ist die Möglichkeit für Netzbetreiber, das Verteilungssystem zu unterteilen, Fehlerbereiche zu isolieren und Gerätewartungen durchzuführen, ohne die Stromversorgung nicht betroffener Kunden zu unterbrechen. Diese Funktionalität ist entscheidend für die Erfüllung der hohen Zuverlässigkeitsstandards, die von modernen Stromnetzen erwartet werden.

Erhöhte Sicherheit und kompaktes Design

In RMUs eingesetzte Lasttrennschalter bieten deutliche Vorteile gegenüber anderen Schaltgeräten. Sie können normale Lastströme unterbrechen und gleichzeitig durch eine innovative Drei-Positions-Schalterkonfiguration für sichtbare Isolierung und integrierte Erdung sorgen. Diese Kombination von Funktionen in einem einzigen Gerät trägt erheblich zur kompakten Stellfläche der RMU bei und macht sie ideal für Installationen mit begrenztem Platzangebot. Zu den Anwendungen gehören vorgefertigte Umspannwerke, Windturminstallationen und städtische Verteilungszentren.

Modell und Bedeutungen

Funktionsprinzip des Lasttrennschalters

Die Hauptfunktion eines 22-kV-Vakuum-Leistungsschalters mit Lasttrennschalter ist die Steuerung des Lichtbogens, der entsteht, wenn sich Kontakte bei Stromfluss trennen. Wenn der Lasttrennschalter unter Last öffnet, fließt der Strom kurzzeitig durch ionisierte Luft zwischen den Trennkontakten weiter und es entsteht ein Lichtbogen mit Temperaturen von mehreren tausend Grad. Es ist sehr wichtig, dass der Lichtbogen innerhalb von Millisekunden effektiv gelöscht wird, um Kontakterosion, Isolationsschäden und möglichen Geräteausfällen vorzubeugen.

Moderne Lasttrennschalter für die RMU erreichen die Lichtbogenlöschung durch zwei Haupttechnologien: SF6-Gas- und Vakuumunterbrechung.

In SF6-isolierten Ringleitungen oder Schaltanlagen arbeiten diese Kontaktkomponenten in versiegelten Behältern, die Schwefelhexafluoridgas enthalten und unter Druck stehen. Die lichtbogenlöschenden Eigenschaften dieses Gases sind außergewöhnlich, da das SF6-Gas elektronegative Eigenschaften hat, die leicht freie Elektronen einfangen, den Lichtbogenpfad schnell entionisieren und die Spannungsfestigkeit wiederherstellen. Wenn sich die Kontakte des Lasttrennschalters trennen, entsteht der Lichtbogen in der SF6-Atmosphäre, und die Wärmeleitfähigkeit und die chemischen Eigenschaften des Gases sorgen zusammen für eine Abkühlung und Löschung des Lichtbogens innerhalb von Millisekunden.

Der Drei-Positions-Mechanismus stellt eine bedeutende Innovation im Schalterdesign dar. Eine einzelne bewegliche Kontaktbaugruppe bewegt sich vertikal oder rotierend, um die drei erforderlichen Positionen zu erreichen. In geschlossener Stellung überbrückt der bewegliche Kontakt die Stromschienen- und Kabelverbindungen. Durch die Bewegung in die offene Position wird der Kontakt in eine neutrale Position zurückgezogen, in der beide Stromkreise isoliert sind. Durch weitere Bewegung wird der Erdungskontakt aktiviert und das Kabel mit der Erde verbunden, während die Isolierung von der Sammelschiene erhalten bleibt.

Mechanische Verriegelungen verhindern Fehlbedienungen, beispielsweise den Versuch, den Erdungsschalter zu schließen, während der Hauptschalter geschlossen bleibt, oder den Schalter in einen Fehlerzustand zu versetzen. Diese Verriegelungen sind typischerweise mechanisch und können nicht außer Kraft gesetzt werden, ohne den Verriegelungsmechanismus zu zerstören, wodurch absolute Sicherheit im Normalbetrieb gewährleistet ist.

Der Hauptzweck des Lasttrennschalters

Eine sehr wichtige Funktion von Lasttrennschaltern in Ringhauptanlagen ist die Gewährleistung einer sicheren und kontrollierten Verwaltung von Stromverteilungsnetzen unter normalen Betriebsbedingungen. Mehrere spezifische Ziele leiten diese Anwendung:

Netzwerkaufteilung – Lasttrennschalter ermöglichen es Betreibern, Verteilungsnetze in überschaubare Abschnitte zu unterteilen und bestimmte Teile für Wartungs- oder Fehlerortungszwecke zu isolieren, ohne das gesamte System abzuschalten. Diese Fähigkeit untermauert die hohe Verfügbarkeit, die von modernen Netzwerken mit Ringleitungskonfiguration erwartet wird.

Laststromunterbrechung – Der Schalter muss zuverlässig alle Ströme innerhalb seiner Nennleistung unterbrechen, von minimalen Transformatormagnetisierungsströmen bis zum vollen Nennlaststrom. Diese Betriebsfähigkeit kann sicher und systematisch für geplante Ausfallzeiten für Wartungsarbeiten oder Netzwerkneukonfigurationen sorgen.

Sichtbare Isolierung – Wenn der Lasttrennschalter geöffnet wird, sorgt er für eine sichtbare Unterbrechung zwischen stromführenden Leitern und dem isolierten Abschnitt. Diese visuelle Bestätigung der Isolation ist für die Sicherheit bei Wartungsarbeiten sehr wichtig und wird häufig mit mechanischen Positionsanzeigen und Beobachtungsfenstern versehen.

Integrierte Erdung – Das Drei-Positionen-Design stellt sicher, dass ausgehende Stromkreise positiv geerdet werden können, bevor Personal auf Kabel oder angeschlossene Geräte zugreift. Diese Funktion kann die Notwendigkeit externer Erdungsgeräte ersetzen und sicherstellen, dass Erdungsvorgänge erst durchgeführt werden, nachdem die entsprechende Isolierung abgeschlossen ist.

Koordinierung des Transformatorschutzes – In der Kombination aus Lasttrennschalter und Sicherung arbeitet der Lasttrennschalter in Abstimmung mit Mittelspannungssicherungen, um den Transformatorschutz zu gewährleisten. Wenn eine Sicherung auslöst, gibt ein Schlagstift den Schaltmechanismus frei und löst ihn aus, wodurch alle drei Phasen geöffnet und einphasiger Betrieb verhindert wird.

Anwendungsbereich des Lasttrennschalters

Die 22-kV-Vakuum-Leistungsschalter mit Lasttrennschalter in ländlichen Stromnetzen eignen sich für einen weiten Spannungsbereich von 6 kV bis 40,5 kV.

Versorgungsverteilungsnetze – RMUs werden üblicherweise in Stromverteilungssystemen städtischer Gebiete eingesetzt. Diese Mittelspannungsschaltanlagen oder RMUs verbinden primäre Umspannwerke mit Stromverteilungstransformatoren, die Wohn-, Gewerbe- und gemischt genutzte Siedlungen versorgen.

Industrieanlagen – Die RMUs werden normalerweise in Produktionsanlagen, Verarbeitungsanlagen und Industriekomplexen für die Mittelspannungsstromverteilung montiert. Die Eigenschaften des Lasttrennschalters sind durch seine kompakte Größe sehr wichtig für ein hohes Preis-Leistungs-Verhältnis und der wartungsfreie Betrieb minimiert Produktionsunterbrechungen.

Gewerbliche Gebäude – Die RMUs werden auch in großen Gewerbegebieten, Einkaufszentren und Bürokomplexen eingesetzt. Dadurch lässt sich der Strom einfach und zuverlässig in der gesamten Anlage verteilen. Die Möglichkeit, Abschnitte für Wartungszwecke zu isolieren, ohne die Mietbereiche zu beeinträchtigen, sorgt für betriebliche Flexibilität.

Anwendungen für erneuerbare Energien – Die Ringhaupteinheiten werden zunehmend in Photovoltaik-Solaranlagen, Windparks und Batterieenergiespeichersystemen für den Netzanschluss und die interne Verteilung eingesetzt. Diese Mittelspannungsschalter zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus: Küstenkorrosionsbeständigkeit, Staubschutz und kompakte Abmessungen für die Installation in Windtürmen.

Vorgefertigte Umspannwerke – Kompakte Umspannwerke für städtische und industrielle Anwendungen integrieren RMUs als Hochspannungs-Schalt- und Schutzabschnitt, typischerweise neben Verteilungstransformatoren in einem gemeinsamen Gehäuse montiert. Diese Anordnung minimiert den Installationsaufwand vor Ort und sorgt für einen wetterfesten, sicheren Stromversorgungspunkt.

Technische Parameter des Lasttrennschalters

Aussehen und Dimension

FAQ

Was ist der Unterschied zwischen einem Lasttrennschalter und einem Leistungsschalter in einer RMU?

Ein Lasttrennschalter dient dazu, normale Lastströme bei routinemäßigen Schaltvorgängen zu unterbrechen, während ein Leistungsschalter bei Kurzschlüssen wesentlich höhere Fehlerströme unterbrechen kann. In RMU-Konfigurationen übernehmen Lasttrennschalter das tägliche Schalten, und separate Sicherungen oder Leistungsschalter sorgen für den Fehlerschutz.

Wie funktioniert der Dreistellungsschalter?

Der Dreistellungsschalter verwendet einen einzelnen beweglichen Kontakt, der zwischen drei Stellungen wechselt: geschlossen (Sammelschiene mit Kabel verbinden), offen (beide isolieren) und geerdet (Kabel mit Erde verbinden und dabei die Sammelschienenisolierung aufrechterhalten). Dieses integrierte Design gewährleistet eine ordnungsgemäße Reihenfolge und sichtbare Isolierung.

Kann ein Lasttrennschalter einen Fehlerstrom unterbrechen?

Nein, Lasttrennschalter sind nicht für die Fehlerstromunterbrechung ausgelegt. Bei Schalter-Sicherungs-Kombinationen unterbrechen die Sicherungen den Fehlerstrom und der Schalter öffnet erst, nachdem die Sicherung ausgelöst hat. Bei höheren Fehlerpegeln sind Leistungsschalter mit Schutzrelais erforderlich.

Welche Wartung erfordern Lasttrennschalter?

Moderne SF6-isolierte Lasttrennschalter in versiegelten RMU-Tanks sind lebenslang wartungsfrei. Alle internen Komponenten sind in einem Tank versiegelt, um vor Verunreinigungen zu schützen, und SF6-Gas muss während der normalen Lebensdauer nicht nachgefüllt werden. Alle internen Komponenten sind in einem Tank versiegelt, um vor Verunreinigungen zu schützen, und SF6-Gas muss während der normalen Lebensdauer nicht nachgefüllt werden. Externe Mechanismen müssen möglicherweise regelmäßig gemäß der Bedienungsanleitung des Herstellers überprüft und geschmiert werden.

Wie erhalte ich den Status, dass der Schalter offen oder geschlossen ist?

Lasttrennschalter bieten mehrere Positionsanzeigen: Mechanische Anzeigen am Betätigungsmechanismus zeigen den aktuellen Zustand an, Blinddiagramme stellen die tatsächliche Schaltungskonfiguration dar und viele RMUs verfügen über Beobachtungsfenster zur direkten visuellen Bestätigung der Kontaktposition. Einige Geräte verfügen über Hilfsschalter zur Fernanzeige.

Welche Spannungsbereiche stehen zur Verfügung?

Der Nennspannungsbereich der Lasttrennschalter liegt normalerweise zwischen 6 kV und 40,5 kV, im Allgemeinen liegen die Nennspannungen bei 11 kV, 17,5 kV, 24 kV und 33 kV. Jede Nennspannung gilt für bestimmte Isolationsniveaus und Prüfanforderungen.

Sind die Lasttrennschalter für die Außenmontage geeignet?

Ja, aber eine Konfiguration mit Gehäusen und Netzteilen ist erforderlich. Viele RMUs für den Außenbereich verfügen über wetterfeste Schränke, korrosionsbeständige Materialien und versiegelte Tanks, die interne Komponenten vor Umwelteinflüssen schützen. die häufig zusammen mit den Transformatoren in der vorgefertigten Umspannstation montiert werden. Außengeräte müssen zusätzliche Anforderungen an den Eindringenschutz und die UV-Beständigkeit erfüllen.

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