Schalter in Hochspannungsanlagen


 
Prinzipiell unterscheidet man zwischen Trenn- und Leistungsschaltern.

Trennschalter dürfen nur leistungslos geschaltet werden, das heißt, dass keine Stromabnehmer, keine Trafos im Leerlauf angeschlossen sind. Sie benötigen daher keine Vorrichtung zum Löschen des Lichtbogens.

Leistungsschalter müssen die Strom führenden Leitungen auch unter maximaler Strombelastung (z. B. im Kurzschlussfall) abschalten können.

Trennschalter

Die Aufgabe von Trennschaltern ist die sichtbare Abtrennung von Anlagenteilen für Revisionsarbeiten, um diese im spannungslosen Zustand gefahrlos durchführen zu können. Trennschalter werden stets auf der spannungsführenden Seite von Schaltanlagen eingebaut. Bei doppelseitiger Speisung von Anlagen werden sie daher auf beiden Seiten des Leistungsschalters eingesetzt. Je nach Spannungsebene werden unterschiedliche Bauformen verwendet.
 

 

 


Im Mittelspannungsbereich und Hochspannungsbereich bis zu 110 kV werden so genannte Hebel-Stech-Trennschalter oder kurz Hebeltrennschalter bzw. Drehtrennschalter verwendet. In Mittelspannungsanlagen (10 kV bis 30 kV) können für relativ geringe Nennströme so genannte Lasttrennschalter verwendet werden. Das sind Trennschalter mit einer sichtbaren Trennstrecke und einer Lichtbogenlöscheinrichtung an den Stützen des Einschlagkontaktes.

Im Hochspannungsbereich von 220 kV aufwärts werden Greifer- oder Scherentrennschalter eingesetzt. Der Schaltvorgang kann bei Spannungen von weniger als 30 kV händisch oder sonst durch eine Motor- bzw. Druckluftsteuerung erfolgen. Die Schaltgeschwindigkeit ist in allen Fällen sehr gering. Bei den Schaltvorgängen kommt es oft zu kleineren Funkenüberschlägen.

Die Ursache dafür liegt nur in der Kapazität der Anlage und entspricht mehr oder weniger elektrostatischen Entladungserscheinungen. Die dabei auftretenden Ströme sind geringer als 1 Ampere. Bedingt durch die hohe Spannung ist jedoch die Leistung relativ hoch.

Leistungsschalter

Leistungsschalter müssen die Strom führenden Leitungen auch unter maximaler Strombelastung (z. B. im Kurzschlussfall) abschalten können. Da beim bloßen Öffnen der Strom führenden Kontakte ein Lichtbogen entsteht, müssen dies geeignete Vorrichtungen verhindern. Unter Lichtbogen versteht man den Stromfluss, das heißt die Bewegung der Ladungsträger in der Luft zwischen den Kontaktstellen. Dieser Lichtbogen ist sehr heiß (bis zu 10 000 °C) und würde sofort den gesamten Schalter zerstören.

Im Leistungsschalter müssen daher die beweglichen Teile des Schalters sehr schnell getrennt werden (50 bis 100 Millisekunden). Die dafür notwendigen hohen Schaltkräfte werden durch Druckluft- oder Hydraulikantriebe oder Federkraftspeicher erreicht. Jeder Schaltvorgang ist daher auch mit einem lauten Knall verbunden.

Die Löschung des Lichtbogens durch Kühlung und Entionisierung erfolgt in den meisten Fällen durch Öl oder Gas (SF6). Dementsprechend werden in Umspannwerken auch so genannte Ölstrahlleistungsschalter und SF6-Leistungsschalter verwendet.

   

Außerdem werden noch Druckluft- und Vakuumleistungsschalter verwendet.

Die geschalteten Stromstärken betragen im Normalfall 1 000 bis 2 000 Ampere. Im Kurzschlussfall kann die Stromstärke bis zu 50 000 Ampere betragen.