Schlüssel zur Sicherheit des Stromsystems

Im Kern jedes elektrischen Stromsystems liegen die unbekannten Wächter der Stromübertragung und -verteilung, die Schaltanlagen.kritische Schutzfunktionen erfüllenDie Auswahl der geeigneten Schaltanlagen ist von entscheidender Bedeutung, um einen sicheren, zuverlässigen und effizienten Betrieb des Stromnetzes zu gewährleisten.Dieser Artikel untersucht die wesentlichen Aspekte von Mittelspannungs­Schaltanlagen, um eine fundierte Entscheidungsfindung zu erleichtern..

Elektrische Schaltanlagen stellen grundsätzlich eine integrierte Ansammlung von Schaltschutzeinrichtungen dar, einschließlich Schaltschalter, Sicherungen und Schalter, die zusammenarbeiten, um zu schützen, zu steuern,und isolierte elektrische GeräteDiese Schutzelemente sind in Metallkonstruktionen untergebracht, wobei eine oder mehrere solcher Baugruppen eine Schaltanlage oder eine Baugruppe darstellen.Schaltanlagen finden in Versorgungssystemen umfassende AnwendungWährend die IEEE-Standards in Nordamerika für elektrische Schaltanlagen gelten, herrschen die IEC-Standards in Europa und anderen Regionen der Welt.

Die primäre Funktion der elektrischen Schaltanlage besteht darin, Strom in verschiedene Bereiche einer Anlage und die elektrischen Belastungen innerhalb dieser Bereiche zu verteilen.Es schützt Personal und Ausrüstung, indem es die Systemströme innerhalb sicherer Betriebsgrenzen hält..

Gasisolierte Schaltanlagen (GIS) verwenden versiegelte Gehäuse, die mit Schwefelhexafluorid (SF6) -Gas oder SF6-Mischungen mit anderen isolierenden Gasen gefüllt sind.NiedrigprofilanlagenIm Vergleich zu ähnlichen luftisolierten Schaltgeräten ermöglicht die Verwendung gasförmiger Isolierung eine geringere Freiraumung zwischen Stromunterbrechungskomponenten.60 und C37.72Das ist das IEEE C37.20.9 Standard für gasisolierte Schaltanlagen wurde im Sommer 2019 veröffentlicht; zuvor erfüllte die GIS-Ausrüstung den Leistungsstandard 62271 der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC).

Definition nach IEEE C37.20.3, Metallschaltanlagen umfassen Schaltschutzvorrichtungen einschließlich Schaltschalter, Sicherungen und Schaltschalter, sowie Steuerungs- und Messgeräte.Diese Komponenten können in gemeinsamen Abteilungen ohne die in metallbeschichteten Schaltanlagen erforderlichen getrennten Barrieren oder Trennungen eingebaut werden.Metallschaltanlagen bedienen gewerbliche und viele Industrieanlagen mit elektrischen Leistungen von mehr als 480/600 V.

Nach IEEE C37.20.2"Metallverschlussgerät" bezeichnet elektrische Schaltanlagen mit mittlerer Spannung, bei denen alle elektrischen Komponenten “einschließlich Eingangs- und Ausgangsbus, Instrumenten,und Hauptbremser oder -schalter sind in getrennten Metallräumen eingeschlossenDiese Konfiguration bietet eine verbesserte Sicherheit, Robustheit und Wartungsfreundlichkeit.Metallverschaltungsgeräte verfügen über Zugschalter für eine vereinfachte Wartung, so daß sie besonders für Industrieanlagen sowie für Stromerzeugungs- und Übertragungsgeräte geeignet ist.

Definition nach IEEE C37.74, padmontierte Schaltanlagen sind speziell für unterirdische Verteilungssysteme mit einer Leistung von 5 kV bis 38 kV ausgelegt, die oberirdischen Betrieb erfordern.und manipulationsbeständige Konstruktion, sind diese Geräte ideal für Versorgungsunternehmen, Feeder-Sektionierung und Schaltkreisschutz Anwendungen.und Ausfallminimierung. Pad-montierte Schaltanlagen können bis zu sechs Wege in einem gemeinsamen isolierten, versiegelten Tank mit Isolationsoptionen wie Luft, SF6-Gas, Flüssigkeit, Festwasserdilektrische Lufttechnologie und feste Materialien aufnehmen.

Auch definiert durch IEEE C37.74, Schaltanlagen oder unterirdische Schaltanlagen dienen 15 kV bis 38 kV Verteilernetzwerken, bei denen der Schaltbetrieb von Schaltanlagen oder unterirdischen Standorten aus erfolgt, ob trocken oder anfällig für Eintritt von Wasser.Diese Konfiguration ermöglicht die manuelle oder mit einem Relais betriebenen Schalterbetrieb vom Boden ausInsulationsmethoden umfassen SF6-Gas, Festwasserdilektrische Lufttechnologie und feste Materialien.

• Typ 1 erfordert nur Bogenwiderstand an der Front der Ausrüstung
• Typ 2 erfordert Bogenwiderstand um den gesamten Gerätemeter
• Typ 2B ­ Beibehält den Bogenwiderstand um den gesamten Umfang auch mit offenen Instrumenten- oder Steuerraumtüren
• Typ 2C ️ erfordert Bogenwiderstand zwischen angrenzenden Abteilungen innerhalb der Ausrüstungsanlage und rund um den gesamten Umfang

Conventional electrical switchgear manufactured to IEEE (North America) or IEC (Europe and elsewhere) standards provides relatively safe environments for equipment and personnel during normal operationAber herkömmliche Schaltanlagen sind nicht so konzipiert, dass sie der enormen Energie, die bei elektrischen Störungen freigesetzt wird, standhalten.Bogenbeständige zertifizierte Schaltanlagen sind so konstruiert, dass sie die Energie des Bogenblitzes sicher enthalten und von den Bedienern wegleiten, typischerweise durch Druckkammern, die die Energie in sichere Freisetzungsbereiche leiten, ohne Personal oder Ausrüstung zu gefährden.

Die Angabe des Anwendungsbereichs ist in Anhang I zu entnehmen, wenn die Anwendungsbereichsbestimmungen nicht erfüllt sind.20.7 definiert Bogenprüfstandards, die zwei Zugänglichkeitsstufen für Schaltanlagenanlagen festlegen. Typ 1 bietet Schutz nur an der Front der Ausrüstung, während Typ 2 Schutz auf allen Seiten bietet.Zusätzliche Suffixe definieren die Lichtbogenleistung zwischen Bedieneinheiten und vertikalen Abschnitten der Schaltanlage: Das Suffix B bedeutet, dass bei normalen Betriebsbedingungen Türen/Abdeckungen in Spezialräumen für Niederspannungssteuerungen oder Instrumentenräume geöffnet werden;Das Suffix C erfordert die Isolierung der inneren Lichtbogenfehlwirkungen zwischen allen benachbarten Abteilungen innerhalb der Anlage und um den gesamten Umfang.; Das Suffix D bezieht sich auf Anlagen, bei denen bestimmte Außenflächen unzugänglich bleiben und keine Konstruktion des Typs 2 erforderlich sind.

Fernbedienmechanismen ermöglichen Operationen wie Trennen, Testen,mit einer Leistung von mehr als 50 W und einer Leistung von mehr als 50 W,.

Mittelspannungsschalter bieten verschiedene Gehäuseoptionen, die für Innen- und Außenanwendungen geeignet sind.Außengehäuse sind für bestimmte Spannungsklassen sowohl in Ein- als auch Nicht-Ein-Geh-Konfigurationen erhältlich.

Die meisten Mittelspannungsschalter erfordern für die Montage und Wartung einen vorderen und hinteren Zugang.beträchtliche Platzersparnisse im Vergleich zu herkömmlichen Schaltanlagen bietet.

Das Isolationsmedium bezieht sich auf die Umgebung innerhalb der Schaltanlagen, die leistungsfähige Komponenten (wie Buschungen, Busstangen usw.) vor versehentlichen Lichtbogenfehlern schützt.Während Luft die häufigste Isolierung darstellt, gasförmige und flüssige Isolierung eine höhere dielektrische Festigkeit bieten, was kompaktere Schaltanlagen ermöglicht.

• Luft- Der wirtschaftlichste und am weitesten verbreitete Isolator, jedoch mit den geringsten Eigenschaften der dielektrischen Festigkeit, der physikalisch größere, robustere Geräte benötigt, um Bogenwirkungen zu widerstehen.
• Gasisolierung bietet im Vergleich zur Luft eine deutlich verbesserte dielektrische Festigkeit, wobei Schwefelhexafluorid (SF6) das häufigste Isoliergas für Schaltanlagen ist.Die elektrischen Kontakte sind in mit SF6-Gas unter Druck gesetzten Tanks versiegelt, wodurch die Wartung der Kontaktoranlagen abgeschafft wird.
• Festdilektrische Lufttechnologie- Verwendet isolierende, nicht leitfähige Materialien, um Struktur und Isolierung für Fehlerunterbrecher, Busstangen und Hochspannungskomponenten in versiegelten Tanks mit geringer Luftfeuchtigkeit zu liefern.Die Kombination aus nicht leitfähigem Material und Luftlücken sorgt für geringe dielektrische VerlusteDie Konstruktion des Tankes mit der Totenwand verhindert eine teilweise Entladung und leitet den Fehlerstrom an die Erde.
• Flüssigkeitsdämmung✓ Bietet verbesserte dielektrische Eigenschaften gegenüber Luft sowie Kühleffekte. Verschiedene Flüssigkeiten dienen als elektrische Isolatoren in Schaltanlagen, Transformatoren und anderen Geräten.Zu den Auswahlkriterien gehören Brandbeständigkeit und Umweltaspekte.

Zu den Schaltgeräten, die den Stromstrom unterbrechen, gehören Schutzvorrichtungen gegen Überströmung (Schutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutzschutz

• Luftschalter¢ Luft als dielektrisches Medium verwenden, das in der Regel eine geringere Unterbrechungsfähigkeit bietet als Öl- oder Vakuumschalter, aber eine größere Wirtschaftlichkeit und sichtbare Trennfähigkeit bietet.
• Schließungen- Übermäßiger Strom durch Schmelzen von für bestimmte Zeit-/Temperaturmerkmale bestimmten Drähten oder Streifen unterbrechen.Sicherungen werden häufig mit Schaltern kombiniert, um einen Überstromschutz sowie eine Schalt-/Schließfähigkeit zu bieten.
• Ölschalter- Schaltanlagen, die in mit Öl gefüllte Gehäuse eingetaucht sind, die üblicherweise in Schaltanlagen verwendet werden, bei denen eine Ölisolierung eine kompakte, niedrig ausgestattete Konstruktion ermöglicht.
• Vakuum-Schaltkreisbrecher- Funktionelle Lichtbogenunterbrechung und -auslöschung in versiegelten Vakuumflaschen, die eine schnelle Lichtbogenlöschung ermöglichen, die die Lichtbogenenergie reduziert.Diese Geräte können höhere Spannungsfehler unterbrechen als Luft-Schaltkreisbrecher mit signifikant reduzierten Platzanforderungen.
• Unterbrecher für Vakuumfehler Funktionieren als Überstromschutzgeräte und Lastbremsschalter, wodurch keine separaten Sicherungen/Schalter erforderlich sind.
• Vakuumschalter- Elektrische Schalter, bei denen der Strom in versiegelten Vakuumflaschen unterbrochen wird, so dass der Lichtbogen schnell gelöscht wird.Diese platzsparenden Schalter können höhere Spannungen aufnehmen als Luft- oder Ölschalter.

Bei der Auswahl von Mittelspannungs-Schaltgeräten sind folgende kritische elektrische Parameter sorgfältig zu berücksichtigen:

in der Regel in symmetrischen Strommengen angegeben,Diese Einstufung gibt den maximalen Strom an, den eine Überstromschutzvorrichtung (in der Regel ein Vakuum-Schaltbrenner) sicher unterbrechen kann, ohne sich selbst oder die Schaltanlage zu beschädigenBei mittleren Spannungsüberströmungsschutzgeräten gelten auch Spitzen- und asymmetrische Nennwerte.Es ist zu beachten, dass die Einstufungen für Unterbrechungen nur für die tatsächlichen Überstromschutzvorrichtungen gelten, die Schaltkreise unter Fehlbedingungen unterbrechen., nicht auf die Schaltanlage selbst.Mittelspannungs-Vakuum-Schaltkreislaufbrecher bieten typischerweise Unterbrechungswerte von 25 kAIC bis 63 kAIC symmetrisch (in IEC-Geräten als Brechstrom bezeichnet).

Diese Einstufung gibt den maximalen Strom an, den die Schaltanlage ohne Beschädigung sicher aushalten kann.Gewährleistung der Integrität des Busses bei der Leitung von hohen Strömen aufgrund von Störungen im nachgelagerten Strom. Vorgelagerte Schaltanlagen müssen den durch sie während der nachgelagerten Störungen passierenden Worst-Case-Strom überschreiten, um Schäden an vorgelagerter Ausrüstung im Störstromweg zu verhindern.typische Kurzschluss- (oder Widerstands-) Leistungen von 25 kA bis 63 kA symmetrisch für 2-Sekunden-Leistungen, und 40 kA bis 101 kA asymmetrisch für 10-Zyklus-Einstufungen.

Dieser Parameter gibt den maximalen Strom an, den die Hauptüberstromschutzvorrichtungen und der Hauptbus des Schaltgeräts kontinuierlich tragen können, ohne dass ein Ausprung ausgelöst oder die Ausrüstung beschädigt wird.Mittelspannungsschalter bieten typischerweise kontinuierliche Stromwerte von 600A bis 4000A.

ANSI- und IEEE-Standards definieren folgende Spannungsklassifizierungen:

• Niedrigspannung: bis zu 600 V
• Mittelspannung: 600 V bis 69 kV
• Hochspannung: 69 kV bis 230 kV

Während die ANSI/IEEE-Standards auch besonders hohe und ultrahohe Spannungsklassen definieren, erweiterte die NEC 2014 die Niederspannungsdefinition auf bis zu 1.000 V.

Mittelspannungsschalter werden nach ihrer maximalen Betriebsspannung klassifiziert. Zum Beispiel bedienen 15 kV-Schalter (maximale Spannungsbewertung) in der Regel verschiedene tatsächliche Spannungen, einschließlich 12,47 kV, 13,2 kV, 13.8 kV und 14,4 kV.

Die Auswahl geeigneter Mittelspannungsschalter ist von grundlegender Bedeutung für die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Effizienz des Stromsystems.und einschlägigen Normen, können die Interessenträger bei der Auswahl der optimalen Lösungen für ihre elektrischen Systeme fundierte Entscheidungen treffen.Umweltbedingungen, und Budgetbeschränkungen, wobei eine Beratung durch Fachleute des Elektrotechnikwesens empfohlen wird, um eine langfristige Eignung zu gewährleisten.