Hochspannungsschalter
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Hochspannungsschalter sind elektrische Schalter für Spannungen über 1000 V. Schalter für Spannungen unterhalb von 1000 V werden Niederspannungsschalter genannt.
Bei den Hochspannungsschaltern unterscheidet man Leistungsschalter, Lasttrennschalter und Trennschalter.
Hochspannungsschalter können mit Motorantrieb, mit Federspeicherantrieb oder mit Druckluftantrieb ausgestattet sein.
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[Bearbeiten] Leistungsschalter
Das Schaltvermögen, also die Möglichkeit eine bestehende elektrische Verbindung zu lösen, ist bei Leistungsschaltern am größten. Es können elektrische Ströme bis zu 160 kA geschaltet werden. Diese Ströme treten dann auf, wenn in Hochspannungsnetzen ein Kurzschluss oder ein Erdschluss vorhanden ist. Um diese hohen Ströme schnell zu erkennen und auszuschalten, werden die Leistungsschalter über ein Schutzrelais ausgelöst, das den Strom über einen Stromwandler (Bild) erkennt. Die Auslösezeit ist einstellbar.
Ein Problem beim Schalten hoher elektrische Ströme ist der Lichtbogen, der bei jedem Schalten entsteht. Dieser Lichtbogen wird bei Leistungsschaltern zum Beispiel dadurch gelöscht, dass der Schalter in einem Öl schaltet (sog. ölarme Leistungsschalter). Hier zersetzt die hohe Temperatur des Lichtbogens einen Teil des Öles in den Löschkammern zu einem Gas. Der Gasdruck bewirkt eine Ölströmung, die den Lichtbogen löscht. Dieser Schaltertyp kann z.B. bei einer Spannung von 240 kV einen Strom von 4 kA schalten. Bei geringeren Schaltspannungen sind die Schaltströme wesentlich höher.
Eine andere Lösung stellen Schalter mit Schwefelhexafluorid (SF6) als Löschmittel dar. Solche Druckgasschalter werden bevorzugt in Anlagen mit hoher Schalthäufigkeit eingesetzt. Druckgasschalter mit Schwefelhexafluorid setzt man wegen ihrer geringen Abmessungen in Innenraumumspannstationen, aber auch in Freiluftanlagen ein. Schwefelhexafluorid ist ein Gas, das einen starken Treibhauseffekt hat, die Umweltrelevanz ist jedoch vergleichsweise sehr gering und wird durch andere CO2-äquivalente Vorteile (geringerer Primärenergieeinsatz und Verluste) mehr als ausgeglichen.
Die jüngste Leistungsschalter-Technologie sind Vakuumschalter, bei denen sich die Kontakte zur Vermeidung eines Lichtbogens unter Vakuum befinden.
Bei Leistungsschaltern ist - anders als beim Trennschalter oder Lasttrennschalter - von außen nicht zu erkennen, ob der Schalter geöffnet oder geschlossen ist.
[Bearbeiten] Leistungstrennschalter
Der Leistungstrennschalter ist eine Kombination aus Leistungsschalter und Trennschalter. Er kann Kurzschluss-, Betriebs- und Leerlaufströme ein- und aus schalten. Der Leistungstrennschalter stellt auch die nach DIN/VDE 0105 vorgeschriebene sichtbare Trennstrecke her. Allerdings ist der Schalter nur bis ca. 40 kV anzutreffen.
[Bearbeiten] Lastschalter
Lastschalter schalten Last- oder Leerlaufströme in Anlagen bis 30 kV. Lastschalter sind in der Lage, ihren Bemessungsnennstrom "Ein" und "Aus" zu schalten. Der Lastschalter kann ebenfalls bis zu seinem Bemessungskurzschlussstrom auch auf einen Fehler "Ein" schalten. Jedoch kann er im Fehlerfall (Kurzschluss) nicht "Aus" schalten.
Manche Mittelspannungs-Lastschalter (sog. Hartgasschalter) besitzen Löschkammern aus einem Polymer: beim Ausschalten werden nach Öffnen der Hauptkontakte parallel liegende Schaltmesser aus Schaltkontakten in den Löschkammern gezogen, der dabei entstehende Lichtbogen erhitzt das Innere der Löschkammer, verdampft einen kleinen Teil des Materials und die entstandenen Gase löschen den Lichtbogen.
Andere Lastschalter (SF6-Schalter oder Gasdruckschalter, GIS-gas insulated switch) befinden sich in einem hermetisch abgeschlossenen, mit Schwefelhexafluorid gefüllten Kessel, hierbei wird der Lichtbogen durch dieses Gas gelöscht.
Der Lichtbogen kann bei Lastschaltern auch mit Druckluft gelöscht werden (Luftdruckschalter, AIS-air insulated switch), z.B. zu finden auf Elektrolokomotiven. AIS sind größer, material- und energieintensiver als GIS.
[Bearbeiten] Lasttrennschalter
Dieser Hochspannungschalter kann, wie der Lastschalter, Betriebsströme aus- und einschalten und Kurzschlussströme einschalten. Allerdings stellt der Lasttrennschalter auch die vorgeschriebene sichtbare Trennstrecke nach DIN/VDE 0105.
[Bearbeiten] Trennschalter
Ein Trennschalter kann nur Leerlaufströme schalten. Er soll nur die elektrische Verbindung nach VDE 105 sichtbar auftrennen und muss daher nur die durch die Leitungsabschnitte verursachten kapazitiven Ströme schalten. Ist der abgeschaltete Leitungsabschnitt zur Sicherheit zusätzlich geerdet und kurzgeschlossen, bezeichnet man ihn als freigeschaltet und es kann daran gearbeitet werden.
[Bearbeiten] Erdungstrennschalter
Der Erdungstrennschalter stellt eine leitende und kurzschlussfeste Verbindung zwischen dem Leiter und der Erde her. Oft ist auch eine Kombination aus Trennschalter und Erdungstrennschalter anzutreffen.
[Bearbeiten] Kurzschließer oder Schnellerder
Kurzschließer bzw. Schnellerder dienen in Schaltanlagen mit HH-Sicherungen (Hochleistungs-Hochspannungssicherungen, d.h. Schmelzsicherungen) dazu, eine Überlastung (z.B. durch einen weit entfernten Lichtbogenfehler) dadurch schnell zu beenden, dass ein örtlicher Kurzschluss und eine Erdung herbeigeführt wird. Die Kurzschließer werden hierzu über Stromwandler ausgelöst und haben einen Federspeicher, der mit einem kleinen Zugmagnet ausgelöst wird und den Schalter in sehr kurzer Zeit schließt.
Kurzschließer sind luftisoliert und sehr einfach aufgebaut, da sie den Kurzschlussstrom nur ein- nicht jedoch ausschalten müssen. Kurzschließer müssen oft per Hand wieder geöffnet bzw. gespannt werden.
