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Was ist eine Schaltanlage?

Eine Schaltanlage (auch bekannt als metallgekapselte Schaltanlage oder zusammengebaute Verteilerausrüstung) ist ein integriertes elektrisches System, das hauptsächlich aus Leistungsschaltern und zugehörigen Steuergeräten besteht.

Es vereint Komponenten wie Leistungsschalter, Lasttrennschalter, Trennschalter, Sicherungen, Messwandler, Überspannungsschutzgeräte, Sammelschienen und Isolationssysteme in einem Metallgehäuse.

Diese Komponenten werden nach einem definierten elektrischen Single-Line-Schema zusammengefügt und bilden eine standardisierte und modulare Verteilereinheit.

Zu den Hauptfunktionen von Schaltanlagen gehören:

• Stromkreise schalten
• Systemsteuerung und -schutz
• Messung und Überwachung elektrischer Parameter

Niederspannungsschaltanlagen werden typischerweise in Verteilungsnetzen bis 1000 V Wechselstrom eingesetzt, während Mittelspannungsschaltanlagen in Systemen von 3,6 kV bis 40,5 kV eingesetzt werden.

Arten von Schaltanlagen

Schaltanlagen können nach Spannungsniveau, Isolationstechnologie, konstruktivem Aufbau und Anwendungsfunktion klassifiziert werden.

1. Klassifizierung nach Spannungsniveau

2. Klassifizierung nach Isoliermedium

Luftisolierte Schaltanlage

Es verwendet Luft als primäres Isolationsmedium. Es zeichnet sich durch eine ausgereifte Struktur und einfache Wartung aus und wird häufig in traditionellen Vertriebssystemen eingesetzt. Typische Beispiele sind Niederspannungsschränke und metallgekapselte Mittelspannungsschaltanlagen.

Gasisolierte Schaltanlage

Es umschließt alle Hochspannungskomponenten in einem versiegelten Raum, der mit SF₆, Stickstoff oder trockener Luft gefüllt ist. Es bietet eine hervorragende Isolationsleistung, eine kompakte Struktur und eine starke Anpassungsfähigkeit an die Umwelt.

Feststoffisolierte Schaltanlage

Es verwendet Epoxidharz zum Einkapseln stromführender Komponenten und bietet so eine hohe Beständigkeit gegen raue Umgebungen wie Feuchtigkeit, Staub und Verschmutzung.

3. Klassifizierung nach Struktur

Feste Schaltanlage

Alle Komponenten sind im Schrank befestigt. Es zeichnet sich durch eine einfache Struktur und ein kostengünstiges Design aus und wird häufig in Standard-Verteilungssystemen verwendet.

Ausfahrbare Schaltanlage

Der Leistungsschalter bzw. die Funktionseinheit ist auf einem beweglichen Wagen montiert, was eine einfache Wartung und einen einfachen Austausch ermöglicht. Diese Struktur verbessert die Modularität und betriebliche Flexibilität. Ein typisches Beispiel sind zentralmontierte Mittelspannungsschaltanlagen.

Typische Schaltanlagentypen

Ring-Haupteinheit

Ringhauptgeräte sind kompakte Verteilersysteme, die für die Stromversorgung von Ringnetzen konzipiert sind. Sie verwenden Lasttrennschalter in Kombination mit einem Sicherungsschutz, um Fehler zu kontrollieren und zu isolieren.

RMUs werden häufig in städtischen Verteilernetzen, Wohnanlagen, Gewerbegebäuden und Industrieanlagen eingesetzt. Sie sind in luft- und gasisolierter Ausführung erhältlich und bieten kompakte Größe, einfache Bedienung und zuverlässige Leistung.

Zentralmontierte Schaltanlage

Bei einer mittig montierten Schaltanlage handelt es sich um ein metallgekapseltes ausfahrbares Mittelspannungsverteilungssystem, das typischerweise bei 3,6 kV–12 kV eingesetzt wird.

Seine Struktur ist in drei Abschnitte unterteilt:

• Sammelschiene und Geräteraum
• Leistungsschalterfach
• Kabelfach

Dieses Design verbessert die Sicherheit und Isolierung zwischen Funktionseinheiten. Es wird häufig in Kraftwerken, Industrieanlagen, Umspannwerken und zum Starten von Hochspannungsmotoren eingesetzt. Es unterstützt außerdem Verriegelungsschutzfunktionen, um einen sicheren Betrieb des Systems zu gewährleisten.

Gasisolierte Schaltanlage

Gasisolierte Schaltanlagen umfassen alle elektrischen Komponenten in einem versiegelten, mit Isoliergas gefüllten Metallgehäuse.

Es weist eine hohe Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit, Staub, Verschmutzung und korrosive Atmosphären auf. Es wird häufig im städtischen Schienenverkehr, in petrochemischen Anlagen, in der Metallurgie und in hochgelegenen Regionen eingesetzt.

Im Vergleich zu luftisolierten Systemen ist C-GIS kompakter, benötigt deutlich weniger Bauraum und bietet eine lange Lebensdauer bei minimalem Wartungsaufwand.

Anwendungsbereiche von Schaltanlagen

Schaltanlagen werden häufig verwendet in:

• Energieerzeugungssysteme
• Übertragungs- und Verteilungsstationen
• Industrie- und Bergbauanlagen
• Städtische Wohn- und Gewerbebauten
• Rechenzentren und Infrastrukturprojekte

RMUs werden häufig in Verteilungsnetzen und kompakten Umspannwerken eingesetzt. Zentralmontierte Schaltanlagen werden hauptsächlich in Mittelspannungssteuerungs- und Motorstartsystemen eingesetzt. Gasisolierte Schaltanlagen werden in rauen Umgebungen mit begrenztem Platzangebot bevorzugt.

So wählen Sie eine geeignete Schaltanlage aus

Die Auswahl der richtigen Schaltanlage erfordert die Bewertung mehrerer Schlüsselfaktoren:

1. Elektrische Betriebsbedingungen

Spannungspegel, Stromkapazität, Frequenz und Lasteigenschaften müssen berücksichtigt werden, um einen stabilen und sicheren Betrieb zu gewährleisten.

2. Umgebungsbedingungen

Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Höhe, seismische Stärke und Verschmutzungsgrad wirken sich direkt auf die Isolationsleistung und die Lebensdauer der Ausrüstung aus.

3. Kurzschlussanforderungen

Der Nennkurzzeitstrom und das Ausschaltvermögen müssen mit den Fehlerpegeln des Systems übereinstimmen. Mittelspannungssysteme verwenden normalerweise eine 3-Sekunden-Bewertung, während Niederspannungssysteme häufig eine 1-Sekunden-Bewertung verwenden.

4. Ladeeigenschaften

Unterschiedliche Lasttypen erfordern unterschiedliche Konfigurationen, beispielsweise Leistungsschalterfelder oder Lasttrennschaltersysteme.

5. Anwendungsumgebung

• Allgemeine Binnenbereiche: Luftisolierte Schaltanlagen
• Platzbegrenzte Bereiche: Kompakt- oder gasisolierte Systeme
• Sekundärverteilung: RMU-Systeme
• Industrielle Erweiterung: Nutzt ein modulares und ausziehbares System.

6. Projekttyp

Bei Neuinstallationen kommen in der Regel moderne, hocheffiziente Systeme zum Einsatz, bei Nachrüstungsprojekten können bestehende Konfigurationen übernommen werden.

7. Wartungsanforderungen

Das Gerätedesign sollte eine einfache Wartung ermöglichen und einen starken Korrosions- und Schadstoffschutz bieten.

Schaltanlagen in vorgefertigten Umspannwerken

Eine vorgefertigte Umspannstation integriert Hochspannungsschaltanlagen, Transformatoren, Niederspannungsschaltanlagen und Steuerungssysteme in einem kompakten Gehäuse.

Hochspannungsseite

Beinhaltet Mittelspannungsschaltanlagen wie KYN28A-12 oder RMU-Systeme, ausgestattet mit Schutzrelais und Kommunikationssystemen.

Transformator

Verwendet typischerweise Öltransformatoren oder Trockentransformatoren mit geringem Verlust und hohem Wirkungsgrad.

Niederspannungsseite

Verwendet ausziehbare Niederspannungsschaltanlagen für einfache Wartung und zuverlässige Stromverteilung.