E1 vs E2 Elektrische Lebensdauer erklärt: Bemessungsbetriebszyklen von Schaltgeräten und Hauptunterschiede

Einführung

Eine Schaltanlage mit perfekter mechanischer Belastbarkeit bedeutet nichts, wenn die Kontakte nach 50 fehlerhaften Schaltvorgängen in einem Netz, das 500 erfordert, bis zum Ausfall abgenutzt sind. Der Kontaktverschleiß ist geräuschlos, kumulativ und für eine routinemäßige Sichtprüfung unsichtbar - bis zu dem Tag, an dem ein Schaltvorgang eine unvollständige Lichtbogenlöschung, einen verschweißten Kontakt oder einen katastrophalen internen Lichtbogenfehler verursacht.

Die elektrische Lebensdauer ist die IEC-genormte Klassifizierung, die die Mindestanzahl von Last- und Fehlerunterbrechungen definiert, die ein Schaltgerät unter voller elektrischer Beanspruchung ausführen muss, bevor ein Austausch oder eine Überholung der Kontakte erforderlich ist. Der Unterschied zwischen den Klassen E1 und E2 bestimmt, ob Ihre Kontakte die Betriebsanforderungen Ihrer spezifischen Netzanwendung überstehen.

Für Elektroingenieure, die Mittelspannungsschaltanlagen für die Verteilungsautomatisierung, industrielle Stromversorgungssysteme und Anwendungen im Bereich der erneuerbaren Energien spezifizieren, ist die elektrische Lebensdauerklasse der Kontaktlebensdauerparameter, den die mechanische Lebensdauerklasse nicht ersetzen kann. Ein Gerät, das mit M2 für 10.000 mechanische Zyklen ausgelegt ist, aber mit E1 für den elektrischen Betrieb spezifiziert wurde, kann in der Mitte seiner mechanischen Lebensdauer eine Überholung der Kontakte erfordern - und damit genau die ungeplante Wartungslast verursachen, die durch eine Premium-Schaltanlagenspezifikation verhindert werden sollte.

Dieser Artikel stellt eine strenge technische Referenz für die elektrischen Belastbarkeitsklassen E1 und E2 dar und behandelt die IEC-Definitionen, die Physik des Kontaktverschleißes, den Leistungsvergleich zwischen verschiedenen Schaltanlagentypen, die Auswahlmethodik und die Auswirkungen auf die Instandhaltung von MS-Stromverteilungsanlagen.

Inhaltsübersicht

• Was sind die elektrischen Belastungsklassen E1 und E2 und wie sind sie definiert?
• Wie bestimmt der Kontaktverschleiß die Leistung von E1 gegenüber E2 bei verschiedenen Schaltanlagentypen?
• Wie wählt man die richtige elektrische Belastbarkeitsklasse für seine Schaltgeräteanwendung?
• Welche Wartungsprotokolle regeln die Kontaktlebensdauer bei den Klassifizierungen E1 und E2?

Was sind die elektrischen Belastungsklassen E1 und E2 und wie sind sie definiert?

Die elektrische Dauerfestigkeitsklasse ist eine standardisierte Leistungsklasse, die unter IEC 62271-100¹ (Leistungsschalter) und IEC 62271-103 (Wechselstromschalter), in denen die Mindestanzahl der Schaltvorgänge festgelegt ist, die ein Gerät unter elektrischen Nennbedingungen ausführen muss - Übertragen und Unterbrechen des Nennlaststroms und im Falle von Leistungsschaltern des Nennkurzschlussausschaltstroms -, bevor der Kontaktzustand unter die akzeptable Mindestleistungsschwelle fällt.

Definitionen der IEC-Norm

IEC 62271-100 - Stromkreisunterbrecher (einschließlich VCB in Schaltanlagen):

Die elektrische Lebensdauer von Leistungsschaltern wird durch eine kombinierte Einschaltdauer von Normalstrombetrieb und Kurzschlussauslösung definiert:

• Klasse E1: Minimale Einschaltdauer von:
  • 2.000 Schaltspiele bei normalem Nennstrom (In)
  • Plus eine bestimmte Anzahl von Kurzschlussausschaltungen bei Nenn-Isc (typischerweise 2-5 Schaltungen je nach Isc-Nennwert)
• Klasse E2: Minimale Einschaltdauer von:
  • 10.000 Schaltspiele bei normalem Nennstrom (In)
  • Plus eine bestimmte Anzahl von Kurzschlussausschaltungen bei Nenn-Isc (typischerweise 5-10 Schaltungen)
  • Kein Austausch oder keine Wartung von Kontakten während des gesamten E2-Betriebszyklus zulässig

Die Anforderung der Klasse E2, dass während des vollen Betriebszyklus von 10.000 Zyklen keine Wartung zulässig ist, ist der entscheidende Unterschied - es handelt sich nicht nur um eine höhere Zykluszahl, sondern um einen grundlegend anderen Konstruktionsstandard, der Kontaktmaterialien und eine Lichtbogenlöschgeometrie erfordert, die die Leistung ohne Eingriffe aufrechterhalten.

IEC 62271-103 - AC-Schalter (LBS in Schaltanlagen):

• Klasse E1: Mindestens 100 Lasttrennungsvorgänge² bei Nennausschaltstrom
• Klasse E2: Mindestens 1.000 Lastabschaltungen bei Nennausschaltstrom

IEC 62271-102 - Lasttrennschalter:

• Klasse E0: Keine Lasttrennfähigkeit (Schalten nur im Leerlauf)
• Klasse E1: Begrenzte Lasttrennfähigkeit nach definiertem Prüfablauf

Was die Typprüfung abdeckt

Die elektrische Lebensdauer wird durch eine Typprüfung nachgewiesen, bei der für die Produktion repräsentative Kontakte der vollen elektrischen Nennbelastung ausgesetzt werden:

1. Aktuelle Größenordnung: Betrieb bei normalem 100%-Nennstrom (In) - nicht bei reduziertem Strom
2. Akkumulation der Lichtbogenenergie: Jeder Schaltvorgang führt zu messbarem Lichtbogenabtrag; die Prüfung stellt sicher, dass der kumulierte Abtrag die Kontaktverschleißgrenze nicht überschreitet
3. Leistungsüberprüfung nach dem Test: Nach Abschluss des vollen Arbeitszyklus muss das Gerät noch bestehen:
   • Prüfung der dielektrischen Widerstandsfähigkeit (Netzfrequenz und Impuls)
   • Messung des Kontaktwiderstands (< 100 μΩ für die meisten MV-Kontakte)
   • Betriebszeitmessung (innerhalb von ±20% der Nennwerte)
   • Teilentladungstest (für Vakuumschaltröhre³: < 5 pC)
4. Keine Wartung während des E2-Tests: Bei der Klasse E2 muss der gesamte Arbeitszyklus ohne Inspektion, Reinigung oder Austausch von Kontakten absolviert werden.

Elektrische Ausdauer vs. mechanische Ausdauer: Das vollständige Bild

Parameter	E1 Klasse	Klasse E2	Klasse M1	Klasse M2
Standard	IEC 62271-100/103	IEC 62271-100/103	IEC 62271-100/103	IEC 62271-100/103
CB Normaler Strombetrieb	2,000	10,000	—	—
Lasttrennungsoperationen umschalten	100	1,000	—	—
Mechanische Zyklen (CB)	—	—	2,000	10,000
Wartung während des Tests	Erlaubt in Abständen	Nicht erlaubt	Erlaubt in Abständen	Nicht erlaubt
Kontakt Ersatz	An der E1-Grenze	Nur nach E2-Zyklus	K.A.	K.A.
Primärer Abnutzungsmodus	Bogen-Erosion	Bogen-Erosion	Feder-/Riegelverschleiß	Feder-/Riegelverschleiß

Kritische Anmerkung zur kombinierten Klassenspezifikation

Bei Schaltgeräten müssen sowohl die mechanische als auch die elektrische Dauerfestigkeitsklasse unabhängig voneinander angegeben werden. Ein als M2/E2 spezifiziertes Gerät bietet 10.000 wartungsfreie mechanische Zyklen UND 10.000 wartungsfreie Lastschaltvorgänge - die höchste kombinierte Lebensdauereinstufung, die gemäß IEC 62271 möglich ist. Die Angabe nur eines Parameters, während der andere nicht definiert wird, ist eine unvollständige Spezifikation, die zu Unklarheiten bei der Beschaffung und potenziellen Lebenszykluskosten führt.

Wie bestimmt der Kontaktverschleiß die Leistung von E1 gegenüber E2 bei verschiedenen Schaltanlagentypen?

Die von einer Schaltgerätekonstruktion erreichte elektrische Lebensdauer wird im Wesentlichen durch das Kontaktmaterial, das Lichtbogenlöschmedium und die Kontaktgeometrie bestimmt - die drei Variablen, die bestimmen, wie viel Material bei jedem Schaltvorgang unter elektrischer Last von den Kontaktflächen abgetragen wird.

Die Physik der Kontaktabnutzung unter elektrischer Belastung

Bei jedem Schaltvorgang mit Lastunterbrechung werden die Kontakte einem Lichtbogen ausgesetzt. Die Lichtbogenenergie - gemessen in Joule pro Vorgang - bestimmt die Masse des pro Zyklus verdampften und abgetragenen Kontaktmaterials. Der gesamte Kontaktverschleiß während der Lebensdauer des Geräts ist die kumulative Summe aus Lichtbogenenergie⁴ über alle Schaltvorgänge hinweg.

Lichtbogenenergie pro Vorgang:

$E_{arc} = \int_0^{t_{arc}} V_{arc}(t) \cdot I(t) , dt$

Wo:

• $V_{arc}$ = momentane Lichtbogenspannung (Funktion der Lichtbogenlänge und des Mediums)
• $I(t)$ = momentaner Strom während des Lichtbogens
• $t_{arc}$ = Dauer des Lichtbogens bis zum Erlöschen

Schnellere Lichtbogenlöschung (kürzere $t_{arc}$) und geringere Lichtbogenspannung (geringere $V_{arc}$) reduzieren beide die Lichtbogenenergie pro Arbeitsgang, weshalb die Wahl des Löschmittels direkt die erreichbare elektrische Lebensdauer bestimmt.

Kontaktverschleiß nach Schaltgerätetyp

AIS-Schaltanlagen - Lichtbogenschachtkontakte:

Die Lichtbogenabschreckung an der Luft erzeugt aufgrund der langsameren Löschung (1-3 Zyklen) und der moderaten Lichtbogenspannung eine relativ hohe Lichtbogenenergie pro Vorgang. Bei den Kontaktmaterialien handelt es sich in der Regel um Silber-Wolfram- (AgW) oder Kupfer-Wolfram- (CuW) Legierungen, die aufgrund ihrer Erosionsbeständigkeit ausgewählt werden. Die inhärent höhere Lichtbogenenergie der Lufterlöschung begrenzt jedoch die elektrische Lebensdauer:

• Typische elektrische Belastbarkeit: Klasse E1 (2.000 Schaltspiele bei normalem Strom; 100 Schaltspiele bei Lastunterbrechung für Schalter)
• Kontakterosionsrate: 2-10 mg pro Lasttrennungsvorgang bei Nennstrom
• Kontaktverschleißgrenze: Normalerweise 2-3 mm Gesamterosionstiefe, bevor ein Austausch erforderlich ist
• Erreichbarkeit der Klasse E2: Möglich mit verbesserten CuW-Kontakten und optimierter Lichtbogenschachtgeometrie, aber weniger häufig als bei Vakuumkonstruktionen

GIS-Schaltgeräte - SF6-Kontaktbaugruppe:

Die SF6-Gasblaslichtbogenlöschung erreicht eine schnellere Löschung (< 1 Zyklus) und eine geringere Lichtbogenenergie als Luft, was die Kontakterosion pro Vorgang reduziert. Die Kontakte in SF6-Schaltanlagen bestehen aus Kupfer-Wolfram- oder Kupfer-Chrom-Materialien mit SF6-kompatibler Oberflächenbehandlung:

• Typische elektrische Belastbarkeit: Klasse E1-E2 je nach Ausführung
• Kontakt-Erosionsrate: 0,5-3 mg pro Lasttrennungsvorgang
• SF6-Selbstheilung: Nach dem Lichtbogen rekombinieren SF6-Zerfallsprodukte teilweise, wodurch die Verunreinigung der Kontaktfläche im Vergleich zu Luft reduziert wird
• Erreichbarkeit der Klasse E2: Standard für moderne GIS-Designs bei 12-40,5 kV

SIS-Schaltanlagen - Vakuum-Schaltkontakte:

Die Vakuum-Lichtbogenlöschung erzeugt die niedrigste Lichtbogenenergie pro Vorgang aller Medien - die Lichtbogenlöschung erfolgt beim ersten Stromausfall mit minimaler Lichtbogendauer, und das Metalldampfplasma kondensiert sofort auf den Kontaktflächen und der internen Abschirmung. Die Kontaktmaterialien bestehen aus Kupfer-Chrom (CuCr 25/75), die speziell für das Verhalten im Vakuumbogen optimiert sind:

• Typische elektrische Belastbarkeit: Klasse E2 Standard (10.000 normale Strombetätigungen)
• Kontakt-Erosionsrate: < 0,5 mg pro Lasttrennungsvorgang
• Fehlerunterbrechende Erosion: < 2 mg pro Kurzschlussauslösung bei Nenn-Isc
• Erreichbarkeit der Klasse E2: Inhärent in der Konstruktion von Vakuum-Schaltröhren - der Standard, nicht die Ausnahme

Vergleich der Kontaktleistung von E1 und E2

Parameter	E1 Klasse	Klasse E2
Normaler laufender Betrieb (CB)	2,000	10,000
Lasttrennungsoperationen (Schalter)	100	1,000
Störungsbeseitigungsmaßnahmen	2-5 bei Nenn-Isc	5-10 bei Nenn-Isc
Kontakt Wartung während des Dienstes	Zulässig	Nicht erlaubt
Typisches Medium zur Lichtbogenabschreckung	Luft / SF6 / Vakuum	SF6 / Vakuum bevorzugt
Kontakt Material	AgW / CuW	CuCr / CuW verbessert
Lichtbogenenergie pro Vorgang	Höher	Unter
Lebenszyklus Kontakt Kosten	Höher (früherer Ersatz)	Niedriger (erweiterter Service)
Geeignete Schaltfrequenz	Gering bis mäßig	Mäßig-hoch

Kundenfall: Ausfall des E1-Kontakts in einem MV-Sammelsystem für erneuerbare Energie

Ein qualitätsorientierter Projektentwickler, der einen 50-MW-Solarpark in Nordafrika betreibt, wandte sich an Bepto, nachdem er feststellen musste, dass seine 24-kV-MV-Sammelschaltanlage wiederholt eine Kontaktüberholung erforderte. Die ursprüngliche Ausrüstung - spezifiziert in der Klasse E1 - war für den Schaltbetrieb in den Abgängen installiert, der tägliche Öffnungs- und Schließvorgänge für das einstrahlungsabhängige Lastmanagement erforderte, wobei sich etwa 365 Lasttrennvorgänge pro Jahr und Feld ansammelten.

Bei dieser Schalthäufigkeit erreichten die Kontakte der Klasse E1 (mit einer Nennleistung von 100 Lastschaltungen für die Schaltelemente) in weniger als vier Betriebsmonaten ihre Verschleißgrenze - was ungeplante Ausfälle, Kosten für den Austausch der Kontakte und Produktionsausfälle zur Folge hatte, mit denen das Betriebs- und Wartungsbudget des Projekts nicht gerechnet hatte.

Nach dem Austausch der betroffenen Paneele durch SIS-Schaltanlagen der Klasse E2 von Bepto, bei denen Vakuumschalter zum Einsatz kommen, wurden in den folgenden 36 Monaten 1.100 Schaltvorgänge mit null Wartungseingriffen durchgeführt. Der Projektentwickler überarbeitete daraufhin seine Standard-Sammelschaltanlagenspezifikation, um die Klasse E2 für alle Schaltanwendungen in Solarparks vorzuschreiben.

Wie wählt man die richtige elektrische Belastbarkeitsklasse für seine Schaltgeräteanwendung?

Die Auswahl der elektrischen Lebensdauer erfordert eine quantitative Analyse der zu erwartenden elektrischen Schaltleistung über die gesamte Lebensdauer - eine Kombination aus normaler Stromschalthäufigkeit, Fehlerbruchbelastung und den Auswirkungen der Lichtbogenenergie des spezifischen Stromprofils der Anlage.

Schritt 1: Definieren des elektrischen Schaltleistungsprofils

Berechnen Sie die erwartete Gesamtzahl der Lastwechselvorgänge während der Lebensdauer:

• Seltenes manuelles Schalten (Isolierung/Wartung): 2-10 Lastabwurfvorgänge pro Jahr → 50-250 über 25 Jahre → E1-Klasse ausreichend für Schalter; E1 akzeptabel für CB
• Planmäßiges Lastmanagement: 10-50 Einsätze pro Jahr → 250-1.250 über 25 Jahre → E1 marginal für Schalter; E2 empfohlen
• Tägliches automatisches Schalten (Reclosers / Sectionalizers): 100-500 Operationen pro Jahr → 2.500-12.500 über 25 Jahre → E2 Klasse obligatorisch
• Hochfrequenz-Einspeiseschaltung (Solar/Wind): 300-1.000 Operationen pro Jahr → 7.500-25.000 über 25 Jahre → Klasse E2 vorgeschrieben; Überprüfung der Lichtbogenenergie pro Vorgang
• Schaltung der Motorabgänge (tägliche Starts): 250-1.000 Vorgänge pro Jahr → Klasse E2 vorgeschrieben; kapazitives/induktives Schaltverhalten angeben

Schritt 2: Bewertung der Fehlerexposition

• Netz mit geringer Fehlerwahrscheinlichkeit (gut geschützter radialer Abgang): 1-2 Fehlerausschaltungen über die Lebensdauer → E1 Fehlerausschaltungen ausreichend
• Hohe Störanfälligkeit (Freileitungsabzweig, automatischer Wiedereinschalter): 5-20 Fehlerabschaltungen über die Lebensdauer → E2-Fehlerabschaltungen erforderlich
• Industrielles Netzwerk mit häufigen Prozessfehlern: Quantifizierung der erwarteten Fehlerhäufigkeit aus der Schutzkoordinationsstudie; entsprechende Angaben

Schritt 3: Anpassung von Standards und Zertifizierungen

• IEC 62271-100: Elektrischer Dauertest für Leistungsschalter - fordern Sie einen Prüfbericht an, der den Abschluss des E1- oder E2-Tastverhältnisses mit vollständiger Nachprüfung bestätigt
• IEC 62271-103: Elektrischer Dauertest für AC-Schalter - Überprüfung des E1- (100 Schaltspiele) oder E2-Zertifikats (1.000 Schaltspiele) mit Bezug auf das aktuelle Produktionskontaktdesign
• IEC 62271-200: Metallgekapselte Schaltgerätekombinationen - bestätigen Sie, dass die Klasse der elektrischen Lebensdauer in der Baumusterprüfbescheinigung der Schaltgerätekombination angegeben ist
• Zertifizierung des Kontaktmaterials: Fordern Sie ein Materialprüfungszertifikat an, das die Zusammensetzung und Härte der CuCr- oder CuW-Kontaktlegierung für E2-Vakuumschaltröhren bestätigt.

Anwendungsszenarien nach Ausdauerklasse

Anwendungen der Klasse E1:

• HV-Isolierung des primären Umspannwerkstransformators (seltenes Schalten)
• Einspeisung der industriellen Unterstation (manuelle Umschaltung nur für Wartungszwecke)
• Übertragung des Notstromaggregats auf den Bus (< 50 Einsätze pro Jahr)
• Hauptverteiler der Gebäudeunterstation (nur manuelle Bedienung)

Anwendungen der Klasse E2:

• Wiedereinschaltgeräte und Trennschalter für die Verteilungsautomation
• Umschaltung von Stadtring-Haupteinspeisungen (häufige Lastverschiebungen)
• Umschaltung der MV-Einspeiser von Solar- und Windparks (täglicher einstrahlungsabhängiger Betrieb)
• Industrielle Motorabgänge MV-Schaltanlagen (täglicher Start/Stopp-Betrieb)
• Marine- und Offshore-Lastmanagement-Schaltanlagen (häufige Lastabwurfvorgänge)
• Schaltung von Bahnstromunterwerken (Hochfrequenzschaltung von Bahnstromlasten)

Welche Wartungsprotokolle regeln die Kontaktlebensdauer bei den Klassifizierungen E1 und E2?

Die elektrische Lebensdauerklasse definiert den Grenzwert für die Kontaktlebensdauer. Um diesen Grenzwert jedoch in ein praktisches Wartungsprogramm umzusetzen, sind eine genaue Betriebszählung, zustandsabhängige Inspektionsauslöser und die Kenntnis der spezifischen Kontaktausfallarten für jeden Schaltanlagentyp erforderlich.

Checkliste für die elektrische Überprüfung vor der Inbetriebnahme

1. Elektrisches Dauerhaftigkeitszertifikat prüfen - Bestätigen Sie, dass sich die E1- oder E2-Baumusterprüfbescheinigung auf den aktuellen Produktionskontaktwerkstoff und die Lichtbogenlöschung bezieht; lehnen Sie Bescheinigungen ab, die sich auf überholte Konstruktionen beziehen.
2. Messung des Basiskontaktwiderstands - Aufzeichnung des Kontaktwiderstands (in der Regel < 100 μΩ) bei der Inbetriebnahme; dieser Ausgangswert ist die Referenz für alle künftigen Zustandsbewertungen
3. Vakuum-Unterbrecher-Integritätstest (SIS) - Führen Sie vor der Inbetriebnahme einen Netzfrequenz-Hi-Pot-Test gemäß IEC 62271-100 an allen Vakuumschaltern durch; ein verschlechtertes Vakuum reduziert die E2-Beständigkeit auf E1 oder darunter
4. Betriebszähler initialisieren - Setzen Sie den elektrischen Betriebszähler bei der Inbetriebnahme auf Null; genaues Zählen ist der primäre Wartungsauslöser für kontaktbasierte Eingriffe
5. Überprüfung der SF6-Gasqualität (GIS) - Überprüfen Sie vor dem Einschalten die Gasreinheit und den Feuchtigkeitsgehalt gemäß IEC 60376; verunreinigtes SF6 erhöht die Lichtbogenenergie pro Vorgang und beschleunigt die Kontakterosion über die typgeprüften Werte hinaus
6. Zähler für die Störungsunterbrechung separat aufzeichnen - Fehlerunterbrechungsvorgänge verbrauchen die Lebensdauer der Kontakte 10-50 mal so schnell wie normale Stromvorgänge; Fehlervorgänge werden unabhängig von Lastschaltvorgängen verfolgt

Kontaktverschleiß-Fehlermodi nach Schaltgerätetyp

AIS-Kontaktfehler (Air Arc Chute):

• Lochfraß und Kraterbildung an der Kontaktfläche - Durch die fortschreitende Erosion entstehen unebene Kontaktflächen, die den Kontaktwiderstand erhöhen und unter Laststrom eine örtliche Erwärmung erzeugen
• Erosion des Lichtbogenkanals - die Oberflächen der Lichtbogenkufen, die den Lichtbogen in den Schacht leiten, erodieren nach und nach; verschlissene Kufen lassen den Lichtbogen auf den Hauptkontakten verweilen, was die Erosion beschleunigt
• Ablagerung von Kohlenstoff - unvollständige Lichtbogenprodukte lagern sich auf den Kontakt- und Schurrenoberflächen ab, was die Durchschlagsfestigkeit verringert und die Wahrscheinlichkeit eines erneuten Zündens erhöht

GIS-Kontaktausfälle (SF6):

• Verunreinigung durch Wolframpartikel - erodiertes Kontaktmaterial lagert sich als metallische Partikel im SF6-Gas ab; Partikel auf Isolatoroberflächen erzeugen Teilentladungseintrittspunkte
• Oxidation der Kontaktfläche - SF6-Zersetzungsprodukte (SOF₂, HF) reagieren unter Lichtbogenbedingungen mit den Kontaktflächen und bilden isolierende Oxidschichten, die den Kontaktwiderstand erhöhen
• Erosion der Pufferdüsen - die PTFE-Düse, die den SF6-Strahl über den Lichtbogen leitet, erodiert bei jedem Vorgang; verschlissene Düsen verringern die Geschwindigkeit des Gasstrahls, verlängern die Lichtbogendauer und erhöhen die Kontakterosionsrate

SIS-Kontaktfehler (Vakuumschaltröhre):

• Kontakterosion über die Verschleißgrenze hinaus - CuCr-Kontaktmaterial erodiert mit jedem Lichtbogen; wenn die Gesamterosion den Kontaktspalt-Kompensationsbereich überschreitet, verschlechtert sich die Ausschaltfähigkeit
• Zersetzung im Vakuum - Langsame Ausgasung aus internen Komponenten erhöht allmählich den Unterbrecherdruck; oberhalb von 10-¹ mbar ändert sich das Verhalten des Vakuumlichtbogens und die Unterbrechungsfähigkeit nimmt ab
• Kontaktschweißen - Einschaltvorgänge mit hohen Strömen können ein kurzzeitiges Verschweißen der Kontakte verursachen; richtig konstruierte CuCr-Kontakte widerstehen dem Verschweißen, aber ein zu hoher Einschaltstrom (über dem Nennwert) kann diesen Widerstand überwinden

Wartungsplan auf der Grundlage der elektrischen Betriebsklasse

Auslöser	E1 Klasse	E2 Klasse (Frühling/SF6)	Klasse E2 (Vakuum)
Jährlich	Durchgangswiderstand; Überprüfung der Anzahl der Operationen	Durchgangswiderstand; Überprüfung der Anzahl der Operationen	Durchgangswiderstand; Überprüfung der Anzahl der Operationen
500 normale Einsätze	Kontakt-Sichtprüfung; Lichtbogenschachtkontrolle (AIS)	SF6-Partikelanalyse (GIS)	Vakuum-Hi-Pot-Test
1.000 normale Einsätze	Messung der Kontakterosion; Bewertung des Ersatzes	Durchgangswiderstand Trendanalyse	Messung der berührenden Erosion
2.000 normale Einsätze	Obligatorische Inspektion der Kontakte; Austausch bei Verschleiß	Vollkontakt-Inspektion	Überprüfung der Vakuumintegrität
An der E1/E2-Grenze	Obligatorischer Austausch von Kontakten vor der Fortsetzung des Betriebs	Obligatorische Kontaktbewertung	Herstellerbewertung erforderlich
Pro Fehlerunterbrechung op	Sofortige Kontaktinspektion nach jeder Fehlerhandlung	Analyse der Gasqualität nach dem Störfall	Vakuum-Hi-Pot nach Störung

Häufige Fehler bei der Spezifikation und Wartung der elektrischen Lebensdauer

• Angabe von E1 für den automatischen Schaltbetrieb - der kostspieligste Fehler bei der Spezifikation der elektrischen Lebensdauer; die Kosten für den Austausch von Kontakten und ungeplante Ausfälle in Hochfrequenz-Schaltanwendungen übersteigen bei weitem die E2-Prämie bei der Beschaffung
• Zählung nur mechanischer Vorgänge, ohne Berücksichtigung von Fehlerunterbrechungsereignissen - Fehlerunterbrechungen verbrauchen die Lebensdauer der Kontakte 10-50 mal so schnell wie normale Schaltvorgänge; ein Gerät, das fünf Nennfehlerströme gelöscht hat, kann das Äquivalent von 500 normalen Schaltvorgängen verbraucht haben
• Akzeptieren von E2-Zertifikaten ohne Daten zum Kontaktwiderstand nach der Prüfung - ein E2-Zertifikat, das keine Messung des Kontaktwiderstands nach der Prüfung enthält, bestätigt nicht, dass der Kontakt die Anforderungen an den Leistungserhalt erfüllt
• Ignorieren der Auswirkungen der SF6-Gasqualität auf die Kontakterosionsrate - Verunreinigtes oder unter niedrigem Druck stehendes SF6 erhöht die Lichtbogendauer und die Lichtbogenenergie pro Vorgang, so dass die Kontakte ihre Verschleißgrenze deutlich vor der Nennzahl der E2-Zyklen erreichen.

Schlussfolgerung

Die elektrische Lebensdauerklasse E1 und E2 stellen grundlegend unterschiedliche Standards für die Auslegung der Kontaktlebensdauer dar - nicht nur ein Unterschied in der Anzahl der Zyklen, sondern ein Unterschied in der Auswahl der Kontaktmaterialien, der Optimierung der Lichtbogenlöschung und der Wartungsphilosophie, die die gesamte Lebensdauer der Schaltanlage bestimmt. In der Mittelspannungsstromverteilung ist die korrekte Spezifikation der elektrischen Lebensdauer der Parameter, der den Lebenszyklus der Kontakte mit den Betriebsanforderungen des Netzes in Einklang bringt, ungeplante Kontaktwartungen verhindert und sicherstellt, dass die Zuverlässigkeit der Schaltanlage der erwarteten 25-jährigen Lebensdauer der von ihr geschützten Systeme entspricht.

Spezifizieren Sie die Klasse E2 für jede Anwendung, bei der die Schalthäufigkeit, die Störanfälligkeit oder der eingeschränkte Wartungszugang einen ungeplanten Kontakteingriff inakzeptabel machen - denn bei Mittelspannungsschaltanlagen ist der Kontaktverschleiß die Ausfallart, die durch die Spezifikation der Dauerfestigkeitsklasse verhindert werden soll.

Häufig gestellte Fragen zur elektrischen Belastbarkeitsklasse E1 vs. E2

1. Hier finden Sie die internationale Norm für Hochspannungs-Wechselstrom-Schutzschalter und Prüfverfahren. ↩

2. Erfahren Sie mehr über die spezifischen Schaltvorgänge, bei denen ein Gerät den Fluss des normalen Betriebsstroms unterbricht. ↩

3. Erfahren Sie, wie die Vakuumtechnologie für eine hervorragende Lichtbogenlöschung und eine lange elektrische Lebensdauer von Schaltanlagen sorgt. ↩

4. Verstehen der thermischen und physikalischen Auswirkungen elektrischer Lichtbögen auf die Erosion des Kontaktmaterials beim Schalten. ↩

5. Definieren Sie den maximalen Fehlerstrom, den ein Schutzschalter sicher und ohne Beschädigung unterbrechen kann. ↩