Seite 1 16. Komponenten der Hochspannungstechnik High Voltage Components 16.1 Hochspannungstrenner für Gas Isolierte Schaltanlagen High Voltage Disconnector (Isolator) for GIS 16.2 Hochspannungstrenner für Freiluft-Schaltanlagen HV Disconnestors for Air Insulated (Outdoor) Switchgear AIS 16.3 Die Spannungsfestigkeit von Hochspannungstrennern Dielectric strength of HV Isolators (Disconnectors) 16.4 Schalten kleiner kapazitiver Ströme mit dem Trenner Switching of small capacitive currents 16.5 Schalten von Leitungsstücken Switching of HV-lines 16.6 Trennerversagen beim Schalten von Leitungen Disconnector failure during switching operation 16.7 Erder für GIS Earthing (grounding) switches for GIS
Seite 2 16.8 Leistungschalter mit SF 6 als Löschmedium HV circuit breaker using SF 6 as arc extinguishing medium 16.9 Leistungsschalter für SF 6 -Anlagen HV circuit breaker for GIS 16.10 Leistungsschalter für Freiluftanlagen HV circuit breaker for AIS 16.11 Vakuum-Leistungsschalter für Mittelspannungsanlagen Vacuum breaker for medium voltage 16.12 Spannungswandler für GIS HV potential transformer for GIS 16.13 Spannungswandler für AIS HV potential transformer for AIS 16.14 Stromwandler für GIS HV current transformer for GIS 16.15 Stromwandler für AIS HV current transformer for AIS 16.16 Überspannungsableiter mit SiC SiC surge arresters with spark gaps 16.17 Überspannungsableiter mit MO MO surge arresters 16.18 Hochspannungs-Freiluftschaltanlagen High Voltage Air Insualted Switchgear AIS 16.19 Hochspannungs-Gas Isolierte Schaltanlagen High Voltage Gas Insualted Switchgear GIS
Seite 3 16. Komponenten der Hochspannungstechnik High Voltage Components 16.1 Hochspannungstrenner für Gas Isolierte Schaltanlagen High Voltage Disconnector (Isolator) for GIS Aufgaben von Trennern: Trenner stellen im geöffneten Zustand (OPEN) eine sichere Trennstrecke dar, deren Isolationsvermögen (AC, LI, SI) den festgelegten Anforderungen entspricht. (Siehe Kapitel 16.3) Der Zustand der Trennstrecke (OPEN oder CLOSE) muß entweder direkt sichtbar sein oder der Trennerzustand muß durch eine Schaltstellungsanzeige eindeutig erkennbar sein. Im geschlossen Zustand (CLOSE) muß der Trenner den Betriebsstrom dauernd führen können, ohne thermisch überlastet zu werden. Kurzschlußströme muß der Trenner im Rahmen der Spezifikation führen können. Das Schaltvermögen des Trenners ist auf das kapazitive Schalten leerlaufender Leitungen begrenzt. Siehe Bild 7 BBC GIS-Trenner Kapitel 16.6: Bei Trenner für 420-Systeme legt VDE 0670 einen Stromgrenzwert von 0,5A fest. Tatsächlich ist aber nicht dieser Strom kritisch, sondern die folgenden Parameter bestimmen über das Trennerversagen (16.6): - Länge und Geomterie des Trennerfunkens - Spannung des Funkens gegen Erde - Dauer des Trennerfunkens
Seite 4 16.2 Hochspannungstrenner für Freiluft-Schaltanlagen High Voltage Disconnector (Isolator) for AIS Anforderungen: - Das Greifstück des Trenners muß auch bei Windbelastung und bei Vereisung guten Kontakt zum festem Schaltstückherstellen. - Der Flächenbedarf des Trennes soll minimiert werden - Die Störanfälligkeit soll gering sein
Seite 5 16.3 Die Spannungsfestigkeit von Hochspannungstrennern Dielectric strength of HV Disconnectors (Isolators) Wechselspannung Effektivwer t Nenn-Steh- 50Hz/1min Wechselspg. (Effektiv) Blitzstoß- Nenn-Steh- Scheitelwer t spannung 1,2/50 verkettet U m gegen Erde über die Trennstrecke gegen Erde gegen Erde über die Trennstrecke über die Trennstrecke 1 2 3 4 5 6 7 Liste 1 Liste 2 Liste 1 Liste 2 3,6 10 12 20 40 23 46 7,2 20 23 40 60 46 70 12 28 32 60 75 70 85 17,5 38 45 75 95 85 110 24 50 60 95 125 110 145 36 70 80 145 170 165 195 52 95 110 250 250 290 290 72,5 140 160 325 325 375 375 Liste 1: für Betriebsmittel in Netzen und industriellen Anlagen, welche nicht oder über Transformatoren mit Freileitungen verbunden sind. Liste 2: in allen andern Fällen, falls ein hoher Grad an Sicherheit gefordert wird. ABB, Taschenbuch Schaltanlagen, Seite 363
Seite 6 noch 16.3 Die Spannungsfestigkeit von Hochspannungstrennern Dielectric strength of HV Disconnectors (Isolators) Wechselspannung Effektivwert Nenn-Steh 50Hz/1mi n Wechselsp. (Effektiv) Nenn steh- Blitz stoß- spannung (Scheitel) stoß- Nenn stehschal tspannun 250/ g2500 verkettet U m gegen Erde über die Trennstrecke gegen Erde über die Trennstrecke gegen Erde über die Trenn strecke Klasse A Klasse B 1 2 3 4 5 6 7 8 100 150 185 175 210 380 450 440 520 123 185 230 210 265 450 550 520 630 145 230 275 265 315 550 650 630 750 170 275 325 315 375 650 750 750 860 245 360 395 460 415 460 530 850 950 1050 950 1050 1200 300 380 435 950 1050 950(+170) 1050(+170) 750 850 850 700(+245) 362 450 520 1050 1175 1050(+205) 1175(+205) 850 950 950 800(+295) 420 520 610 1300 1425 1300(+240) 1425(+240) 950 1050 1.050 900(+345) 525 620 760 1425 1550 1425(+300) 1550(+300) 1050 1175 1.175 900(+430) 765 830 1.100 1800 2100 1800(+435) 2100(+435) 1300 1425 1.550 1100(+625) Bei Trennern für Nennspannung von 300 und höher wird an eine Seite des Trenners Wechselspannung angelegt. Die gegenpolare Schaltstoßspannung wird im Augenblick der Wechselspannungsamplitude zugeschaltet (BIAS-Prüfung)..
Seite 7 16.4 Schalten kleiner kapazitiver Ströme mit dem Trenner Disconnector switching of small capacitive currents Der Trenner öffnet/schließt innerhalb von ca. 1s. Während dieser langsamen Bewegung der Trenner-Kontakte wird die nur teilweise geöffnete Schaltstrecke immer wieder durchschlagen. Es entsteht immer damm eine Wiederzündung, wenn die Spannung über der teilweise geöffneten Trennstrecke größer ist als die Spannungsfestigkeit. Der Funke verlöscht wieder, wenn die Spannung über Schaltstrecke praktisch Null ist. Es entstehen stromschwache (I<0,5A) Trennerfunken.
Seite 8 16.5 Schalten von Leitungsstücken mit dem Trenner Disconnector switching of HV-lines Spannung am Trennerfunken während der Wiederzündung.
Seite 9 16.6 Trennerversagen beim Schalten von Leitungsstücken Disconnector failure during switching opertion Bei falschem Design der Abschirmung wandern die Trennerfunken in den Außenbereich und können einen Durchschlag zur Kapselung erzeugen.
Seite 10 16.7 Erder für GIS Earthing (grounding) switch for GIS Der Arbeitserder dient zur Erdung von Anlagenteilen, um bei Revisionsarbeiten einen sicheren, spannungsfreien Zustand herzustellen. Der Schnellerder kann kapazitiv geladene größere Leitungsstücke entladen. Außerdem kann im Fehlerfall ein Störlichtbogen durch das Erder-Einschalten gelöscht werden.
Fachhochschule Dortmund Seite 11 16.8 Leistungsschalter mit SF6 als Löschmedium HV circuit breaker using SF6 as arc extinguishing medium Leistungsschalter können alle Ströme schalten, insbesondere - Kurschlußströme ausschalten - induktive Ströme ausschalten - bei steiler wiederkehrender Spannung auschalten
Seite 12 16.9 Leistungsschalter für SF 6-Analgen HV circuit breaker for GIS Baugröße I Baugröße II Baugröße III 110-170 245-380 525
Seite 13 16.10 Leistungsschalter für Freiluft-Anlagen HV circuit breaker for AIS Folie Siemens EV H1 93 1651e
Seite 14 16.11 Vakuum-Leistungsschalter für Mittelspannungs-Anlagen Vaccuum breaker for medium voltage In Mittelspannungsanlagen werden zunehmend Vakuumschalter eingesetzt. Das Vakuum zwischen den Schaltkontakten isoliert und löscht einen Lichtbogen deshalb sehr gut, weil im Vakuum keine Ladungsträger vorhanden sind. Der obige Vakuumschalter kann den Nennstrom 1250A einige 1000 mal ausschalten. Das Ausschaltvermögen für Kurzschlußströme liegt bei 25kA.
Seite 15 16.12 Spannungswandler für GIS HV Potential transformer for GIS
Seite 16 16.13 Spannungswandler für AIS HV Potential transformer for AIS Induktiver Spannungswandler für Mittelspannung
Seite 17 noch 16.13 Spannungswandler für AIS Induktiver Spannungswandler für Hochspannung.
Fachhochschule Dortmund noch Seite 18 16.13 Spannungswandler für AIS Kapazitiver Spannungswandler für Hochspannung
noch 16.13 Spannungswandler für AIS Seite 19 Kapazitiver Spannungswandler für Hochspannung
Seite 20 16.14 Stromwandler für GIS HV current transformer for GIS
Fachhochschule Dortmund 16.15 Stromwandler für AIS HV current transformer for AIS Seite 21