Ein 35-kV-Vakuum-Leistungsschalter ist eine entscheidende Komponente in elektrischen Energiesystemen und dient dazu, den Stromfluss im Fehlerfall oder während normaler Schaltvorgänge zu unterbrechen. Als führender Anbieter von 35-kV-Vakuum-Leistungsschaltern bin ich mit den Hauptkomponenten, aus denen diese wesentlichen Geräte bestehen, bestens vertraut. In diesem Blog werde ich die wichtigsten Teile eines 35-kV-Vakuum-Leistungsschalters und ihre Funktionen untersuchen.
1. Vakuumunterbrecher
Die Vakuum-Schaltkammer ist die Kernkomponente eines 35-kV-Vakuum-Leistungsschalters. Es handelt sich um einen versiegelten Behälter, der mit einer Hochvakuumumgebung gefüllt ist. Die Hauptfunktion der Vakuumschaltröhre besteht darin, den elektrischen Strom im Fehlerfall oder im Normalbetrieb zu unterbrechen.
Im Inneren der Vakuumschaltröhre befinden sich zwei Kontakte: der feste Kontakt und der bewegliche Kontakt. Wenn sich der Leistungsschalter in der geschlossenen Position befindet, steht der bewegliche Kontakt mit dem festen Kontakt in Kontakt und ermöglicht so den Fluss von elektrischem Strom. Wenn der Leistungsschalter geöffnet werden muss, wird der bewegliche Kontakt vom festen Kontakt weggezogen. In einer Vakuumumgebung gibt es nur sehr wenige Gasmoleküle, sodass der Lichtbogen, der beim Trennen der Kontakte entsteht, schnell gelöscht werden kann. Dies liegt daran, dass die Hochvakuumumgebung die Ionisierung von Gasmolekülen verhindert, die für die Aufrechterhaltung eines Lichtbogens erforderlich ist.
Die Leistung des Vakuumschalters ist entscheidend für die Gesamtleistung des Leistungsschalters. Faktoren wie das Material der Kontakte, das Vakuumniveau und die Konstruktion des Unterbrechers können sich alle auf seine Fähigkeit, den Strom zu unterbrechen, auswirken. Einige Hochleistungs-Vakuumschalter verwenden beispielsweise spezielle Kontaktmaterialien, die hohen Temperaturen und hohen Strömen standhalten, was zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des Leistungsschalters beiträgt.
2. Betriebsmechanismus
Der Betätigungsmechanismus ist für das Öffnen und Schließen der Kontakte der Vakuumschaltröhre verantwortlich. Es gibt verschiedene Arten von Betätigungsmechanismen, die üblicherweise in 35-kV-Vakuum-Leistungsschaltern verwendet werden, darunter federbetätigte Mechanismen, elektromagnetisch betätigte Mechanismen und hydraulisch betätigte Mechanismen.
Federbetätigte Mechanismen werden aufgrund ihrer Einfachheit, Zuverlässigkeit und relativ geringen Kosten häufig verwendet. Bei einem federbetätigten Mechanismus wird eine Feder entweder manuell oder durch einen Elektromotor gespannt. Wenn der Leistungsschalter geöffnet oder geschlossen werden muss, wird die in der Feder gespeicherte Energie freigesetzt, was den beweglichen Kontakt des Vakuum-Schaltkammers in Bewegung setzt.
Elektromagnetisch betriebene Mechanismen nutzen ein elektromagnetisches Feld, um die Bewegung der Kontakte anzutreiben. Sie sind für ihre schnelle Betriebsgeschwindigkeit und hohe Zuverlässigkeit bekannt. Allerdings benötigen sie meist eine relativ hohe Leistungsaufnahme.
Hydraulisch betriebene Mechanismen nutzen hydraulischen Druck, um die Bewegung der Kontakte anzutreiben. Sie können eine große Antriebskraft bereitstellen und eignen sich für Hochspannungs- und Hochstromanwendungen. Sie sind jedoch komplexer und erfordern im Vergleich zu federbetriebenen Mechanismen einen höheren Wartungsaufwand.
Die Wahl des Betätigungsmechanismus hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B. den Anwendungsanforderungen, Kosten und Zuverlässigkeitsanforderungen. Beispielsweise kann in einem Umspannwerk, in dem eine schnelle Betriebsgeschwindigkeit von entscheidender Bedeutung ist, ein elektromagnetisch betriebener Mechanismus bevorzugt werden.
3. Isoliersystem
Das Isolationssystem eines 35-kV-Vakuum-Leistungsschalters ist wichtig, um Stromausfälle zu verhindern und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Es umfasst sowohl eine Innen- als auch eine Außenisolierung.
Die innere Isolierung bezieht sich hauptsächlich auf die Isolierung zwischen den leitenden Teilen im Inneren des Leistungsschalters, beispielsweise die Isolierung zwischen den Kontakten des Vakuum-Unterbrechers und die Isolierung zwischen den leitenden Schienen. Für eine gute Dämmleistung werden hochwertige Dämmstoffe verwendet. Beispielsweise wird Epoxidharz aufgrund seiner hervorragenden elektrischen und mechanischen Eigenschaften häufig zur Innenisolierung verwendet.
Eine Außenisolierung dient der Isolierung des Leistungsschalters von der Umgebung. Es besteht normalerweise aus Porzellan- oder Verbundisolatoren. Porzellanisolatoren sind traditionell und haben sich in Hochspannungsanwendungen seit langem bewährt. Sie verfügen über eine gute mechanische Festigkeit und elektrische Isolationseigenschaften. Verbundisolatoren hingegen sind leichter und widerstandsfähiger gegen Verschmutzung und Vandalismus. Sie erfreuen sich in modernen Energiesystemen immer größerer Beliebtheit.
4. Stromwandler
Stromwandler (CTs) sind ein wichtiger Bestandteil eines 35-kV-Vakuum-Leistungsschalters. Ihre Hauptfunktion besteht darin, den durch den Leistungsschalter fließenden elektrischen Strom zu messen. Stromwandler reduzieren den hohen Strom im Hauptstromkreis auf einen niedrigen Strom, der leicht mit Instrumenten wie Amperemetern und Schutzrelais gemessen werden kann.
Der Ausgang der Stromwandler wird für verschiedene Zwecke genutzt. Es kann beispielsweise zur Messung der im Stromkreis verbrauchten elektrischen Energie verwendet werden. Es wird auch von Schutzrelais verwendet, um Fehler im Stromkreis zu erkennen. Wenn der von den Stromwandlern gemessene Strom einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, sendet das Schutzrelais ein Signal an den Betätigungsmechanismus des Leistungsschalters, um die Kontakte zu öffnen und den Stromfluss zu unterbrechen.
5. Kontroll- und Schutzsystem
Das Steuer- und Schutzsystem eines 35-kV-Vakuum-Leistungsschalters ist für die Steuerung des Betriebs des Leistungsschalters und den Schutz des elektrischen Systems vor Fehlern verantwortlich. Es umfasst Bedienfelder, Schutzrelais und die zugehörige Verkabelung.
Über das Bedienfeld werden Befehle an den Betätigungsmechanismus des Leistungsschalters gesendet, beispielsweise das Öffnen oder Schließen der Kontakte. Es kann manuell oder ferngesteuert werden. Beispielsweise können in einem modernen Umspannwerk die Leistungsschalter von einem zentralen Kontrollraum aus über ein Kommunikationsnetzwerk gesteuert werden.
Schutzrelais sind die Schlüsselkomponenten des Schutzsystems. Sie überwachen kontinuierlich die elektrischen Parameter wie Strom, Spannung und Frequenz im Stromkreis. Wenn ein Fehler erkannt wird, beispielsweise ein Kurzschluss oder eine Überlastung, sendet das Schutzrelais ein Auslösesignal an den Betätigungsmechanismus des Leistungsschalters, um den fehlerhaften Teil des elektrischen Systems schnell zu isolieren.
Unsere Produktangebote
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Ein weiteres beliebtes Produkt ist unserZN39 – 40,5 Vakuum-Leistungsschalter. Es ist bekannt für seine hervorragende Unterbrechungskapazität und seinen geringen Wartungsaufwand. Der Leistungsschalter ist mit fortschrittlichen Stromwandlern und einem ausgeklügelten Steuerungs- und Schutzsystem ausgestattet, um genaue Messungen und zuverlässigen Schutz zu gewährleisten.
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Abschluss
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein 35-kV-Vakuum-Leistungsschalter ein komplexes Gerät ist, das aus mehreren Schlüsselkomponenten besteht, von denen jede ihre eigene wichtige Funktion hat. Der Vakuum-Schaltröhre ist das Herzstück des Leistungsschalters und für die Unterbrechung des Stroms zuständig. Der Antriebsmechanismus treibt die Bewegung der Kontakte an, das Isolationssystem gewährleistet die elektrische Sicherheit, die Stromwandler messen den Strom und das Steuer- und Schutzsystem verwaltet den Betrieb und schützt das elektrische System.
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Referenzen
- Elektrische Energiesysteme: Analyse und Steuerung von Claudio A. Cañizares
- Hochspannungstechnik: Theorie und Praxis von MS Naidu und V. Kamaraju
