Was ist Lasttrennschalterbetrieb in Schaltanlagen? Definition, Beispiele und Anwendungen

Einführung

In der Mittelspannungsstromverteilung ist nicht jeder Schaltvorgang gleich. Ein Schaltgerät, das auf eine stromlose Sammelschiene schaltet, unter Leerlaufbedingungen öffnet oder einen Fehlerstrom unterbricht, führt grundlegend unterschiedliche Vorgänge aus - jeweils mit unterschiedlichen elektrischen Belastungen, Auswirkungen auf den Kontaktverschleiß und Anforderungen an die Geräteleistung. Alle Schaltvorgänge als gleichwertig zu betrachten, ist ein Spezifikationsfehler, der zu unterdimensionierten Geräten, vorzeitigem Kontaktausfall und beeinträchtigtem Netzschutz führt.

Ein Lasttrennvorgang ist das spezifische Schaltereignis, bei dem ein Schaltgerät einen Stromkreis unterbricht, der einen normalen Betriebsstrom führt - keinen Fehlerstrom, keinen Leerlaufstrom, sondern einen Nennlaststrom bei voller Systemspannung - und es ist diese genaue Definition, die bestimmt, welche Geräte für den Lasttrennbetrieb ausgelegt sind, wie ihre Kontakte konstruiert sind und wie ihre elektrische Dauerfestigkeitsklasse gemäß IEC 62271 klassifiziert wird.

Für Elektroingenieure, die Mittelspannungs-Verteilersysteme entwerfen, und für Beschaffungsmanager, die Schaltgeräte spezifizieren, ist die Definition des Lasttrennungsbetriebs die Grenzbedingung, die Lasttrennschalter und Leistungsschalter von Trennschaltern und Isolatoren trennt - eine Grenze, die, wenn sie falsch verstanden wird, zu katastrophalen Schaltausfällen, zerstörten Kontakten und Zwischenfällen bei der Personalsicherheit führt.

Dieser Artikel bietet eine vollständige technische Referenz für Lasttrennvorgänge in MS-Schaltanlagen - von IEC-Definitionen und elektrischer Physik bis hin zu Geräteauswahl, Anwendungsszenarien und Auswirkungen auf die Wartung von AIS-, GIS- und SIS-Schaltanlagen.

Inhaltsübersicht

• Was ist ein Lasttrennverfahren und wie ist es in den IEC-Normen genau definiert?
• Wie belasten Lastabschaltvorgänge die Schaltgerätekontakte bei AIS-, GIS- und SIS-Typen?
• Wie wird die Lasttrennfähigkeit für Ihre Schaltgeräteanwendung richtig spezifiziert?
• Was sind die häufigsten Fehler im Lasttrennschalterbetrieb und welche Wartungsanforderungen bestehen?

Was ist ein Lasttrennverfahren und wie ist es in den IEC-Normen genau definiert?

Ein Lasttrennverfahren ist nach IEC 62271-100 definiert und IEC 62271-103¹ als ein Schaltvorgang, bei dem ein Gerät die Kontakte trennt, während es einen Strom bei oder unter seinem Nenn-Normalstrom (In) unter der vollen Nennspannung des Systems führt, in der Erwartung, dass der entstehende Lichtbogen innerhalb der Nenn-Lichtbogenlöschfähigkeit des Geräts gelöscht wird, wodurch der Stromkreis wieder in einen offenen, vollständig isolierten Zustand versetzt wird.

Präzise IEC-Definition Komponenten

Die IEC-Definition eines Lasttrennvorgangs umfasst vier gleichzeitige Bedingungen, die alle vorhanden sein müssen, damit der Vorgang als Nennlasttrennereignis eingestuft werden kann:

1. Stromstärke - Bei oder unter dem normalen Nennstrom (In):
Der Strom im Stromkreis zum Zeitpunkt der Kontakttrennung darf den normalen Nennstrom des Geräts nicht überschreiten. Bei einem Lasttrennschalter mit 630 A Nennstrom gilt jede Unterbrechung bei oder unter 630 A als Lasttrennvorgang. Unterbrechungen oberhalb von In - sei es aufgrund von Überlast oder Fehlern - sind eine andere Betriebskategorie mit anderen Leistungsanforderungen.

2. Leistungsfaktor - Innerhalb des Nennleistungsfaktors der Prüfung:
Die IEC 62271-103 spezifiziert Testleistungsfaktoren für Lasttrennvorgänge:

• Vorwiegend induktive Last: cos φ = 0,3-0,7 (Motorlasten, Transformator-Magnetisierungsstrom)
• Vorwiegend ohmsche Last: cos φ = 0,7-1,0 (Widerstandsheizung, Beleuchtung)
• Kapazitive Last: Separater Prüfablauf nach IEC 62271-100 Anhang G (Kabelladung, Kondensatorbatterien)

Die Leistungsfaktor² bestimmt die Phasenbeziehung zwischen Stromnullpunkt und Spannungsspitze im Moment des Lichtbogenlöschens - was direkt die Schwere der Störung bestimmt Wiedereinschaltspannung³ (TRV) auf die Kontaktlücke unmittelbar nach dem Erlöschen des Lichtbogens.

3. Systemspannung - Bei Nennspannung:
Unmittelbar nach dem Erlöschen des Lichtbogens erscheint die volle Nennspannung des Systems über dem Kontaktspalt als transiente Erholungsspannung (TRV). Eine Lastunterbrechung bei reduzierter Spannung ist keine Nennprüfbedingung - die Geräte müssen der vollen TRV bei Nennspannung standhalten können.

4. Lichtbogenlöschung - innerhalb der Nennkapazität des Geräts:
Der durch die Kontakttrennung erzeugte Lichtbogen muss innerhalb des ersten oder zweiten Nulldurchgangs des Stroms unter Verwendung des Nennlichtbogenlöschmediums des Geräts (Luft, SF6 oder Vakuum) erlöschen. Erfolgt die Löschung nicht innerhalb dieses Zeitfensters, so ist der Lasttrennvorgang fehlgeschlagen.

Lasttrennungsvorgänge im Vergleich zu anderen Schaltvorgangstypen

Das Verständnis von Lasttrennungsvorgängen erfordert eine genaue Unterscheidung von benachbarten Schaltvorgängen:

Ereignis schalten	Aktueller Stand	Spannung vorhanden	Erzeugter Lichtbogen	Erforderliches Gerät
Schalten im Leerlauf (Isolierung)	0A (Leerlauf)	Ja	Minimal	Trennschalter / Isolator
Lasttrennungsbetrieb	≤ In (normale Belastung)	Ja	Mäßig	LBS / Leitungsschutzschalter
Überlastschaltung	In bis ~6× In	Ja	Schwere	Stromkreisunterbrecher
Kurzschlussunterbrechung	Bis zu Isc (Fehler)	Ja	Extrem	Nur Leitungsschutzschalter
Auf Fehler machen	0 → Ispitzenwert (Fehler)	Ja	Extrem	Nur Leitungsschutzschalter
Kapazitives Schalten	Kleiner Leitstrom	Ja	Hohe TRV-Belastung	Nennwert CB oder LBS
Induktives Schalten	Kleiner nacheilender Strom	Ja	Hohe TRV-Belastung	Nennwert CB oder LBS

Spezielle Lasttrennschalter-Betriebskategorien

Über das standardmäßige ohmsche/induktive Abschalten von Lasten hinaus definiert die IEC 62271 mehrere spezielle Lastabschaltungskategorien, die unterschiedliche elektrische Beanspruchungen mit sich bringen:

Kabel-Ladestrom-Umschaltung:
Unterbrechung des kapazitiven Ladestroms von unbelasteten MS-Kabeln (typischerweise 1-50 A Leitstrom). Obwohl die Stromstärke gering ist, erzeugt der kapazitive Leistungsfaktor einen schweren TRV mit schneller Spannungsanstiegsrate (RRRV), der den Lichtbogen nach scheinbarem Erlöschen erneut zünden kann. Die Geräte müssen speziell ausgelegt sein für kapazitive Stromschaltung⁴ gemäß IEC 62271-100 Anhang G.

Transformator-Magnetisierungsstrom-Schaltung:
Unterbrechung des induktiven Magnetisierungsstroms von unbelasteten Transformatoren (typischerweise 0,5-5A Schleppstrom). Der hochinduktive Leistungsfaktor erzeugt eine hochfrequente Stromunterbrechung und Spannungserhöhung (virtuelle Stromunterbrechung), die Überspannungen von 3 bis 5facher Nennspannung erzeugen kann, was die Isolierung des Transformators beschädigen kann. Die Geräte müssen für das Schalten von Transformator-Magnetisierungsströmen ausgelegt sein.

Schleifenumschaltung:
Öffnen einer normalerweise geschlossenen Schleife in einem Ringverteilernetz, wobei der Strom durch das Schaltgerät dem Schleifenstrom entspricht (typischerweise 10-200 A). Das Umschalten der Schleife ist ein Standard-Lasttrennungsvorgang, erfordert jedoch, dass das Gerät für die spezifische Schleifenstromstärke am Installationspunkt ausgelegt ist.

Zusammenfassung des Nennlast-Ausschaltstroms nach Gerätetyp:

Gerätetyp	Bemessungs-Lastbruchstrom	IEC-Norm	Besondere Aufgaben
Lasttrennschalter (LBS)	Bis zu einem Nennstrom (400A-1250A)	IEC 62271-103	Schleife, Kabelaufladung
Vakuum-Leistungsschalter (VCB)	Bis zur Nennleistung (630A-4000A)	IEC 62271-100	Alle Sonderaufgaben
SF6-Leistungsschalter	Bis zur Nennleistung (630A-4000A)	IEC 62271-100	Alle Sonderaufgaben
Trennschalter / Isolator	0A (keine Lasttrennfähigkeit)	IEC 62271-102	Keine
Erdungsschalter	0A (keine Lasttrennfähigkeit)	IEC 62271-102	Keine

Wie belasten Lastabschaltvorgänge die Schaltgerätekontakte bei AIS-, GIS- und SIS-Typen?

Die elektrische Beanspruchung von Schaltanlagenkontakten während eines Lastabschaltvorgangs ist eine Funktion dreier miteinander in Wechselwirkung stehender Variablen: der während der Kontakttrennung erzeugten Lichtbogenenergie, der Beanspruchung durch die transiente Wiedereinschaltspannung (TRV) nach dem Erlöschen des Lichtbogens und der kumulativen Kontakterosionsrate während der Betriebsdauer des Geräts. Jeder Schaltanlagentyp reagiert auf diese Belastungen unterschiedlich, je nach Lichtbogenlöschmittel und Kontaktdesign.

Lichtbogenenergie bei Lastabschaltungen

Die Lichtbogenenergie⁵ pro Lasttrennungsvorgang wird durch die Lichtbogendauer und die Lichtbogenspannung bestimmt:

$E_{arc} = V_{arc} \mal I_{Last} \mal t_{arc}$

Wo $I_{Last}$ ist der Laststrom bei Unterbrechung,$V_{arc}$ die Lichtbogenspannung (mediumsabhängig) ist, und $t_{arc}$ ist die Dauer des Lichtbogens bis zum Erlöschen.

Für einen 630A Lasttrennschalterbetrieb:

• AIS (Air Arc Chute): $t_{arc}$= 20-60ms (1-3 Zyklen);$E_{arc}$ = 500-2,000J
• GIS (SF6-Puffer): $t_{arc}$= 8-20ms (< 1 Zyklus);$E_{arc}$ = 100-500J
• SIS (Vakuum): $t_{arc}$= 2-10ms (< 0,5 Zyklen);$E_{arc}$ = 20-100J

Dieser 10- bis 100-fache Unterschied in der Lichtbogenenergie pro Lasttrennvorgang erklärt direkt, warum Vakuumschalter standardmäßig eine elektrische Lebensdauer von E2 erreichen (1.000 Lasttrennvorgänge bei Schaltern; 10.000 bei Leistungsschaltern), während bei Luftschachtkonstruktionen verbesserte Kontaktmaterialien erforderlich sind, um die Klasse E2 zu erreichen.

Wiedereinschaltspannung (TRV) nach Lastabschaltungen

Unmittelbar nach dem Erlöschen des Lichtbogens bei einer Lastunterbrechung tritt die volle Systemspannung über dem Kontaktspalt als transiente Erholungsspannung wieder auf. Die TRV-Wellenform ist gekennzeichnet durch:

• TRV-Spitzenspannung (Uc): Typischerweise das 1,4-1,7-fache der Phasennennennspannung bei Klemmenfehlern; niedriger bei Lastabschaltungen
• Anstiegsrate der Erholungsspannung (RRRV): kV/μs - die Geschwindigkeit, mit der sich die Spannung über dem Spalt nach dem Erlöschen aufbaut
• TRV-Frequenz: Bestimmt durch die LC-Eigenschaften des angeschlossenen Stromkreises

Der Kontaktspalt muss sich schneller erholen, als das TRV ansteigt - fällt die Erholungsrate des Spalts unter das RRRV, kommt es zu einem erneuten Zünden des Lichtbogens, und der Lasttrennungsvorgang schlägt fehl. Aus diesem Grund ist die Auswahl des Löschmediums von entscheidender Bedeutung: Vakuum erreicht die dielektrische Erholung in Mikrosekunden, SF6 in Millisekunden und Luft in zehn Millisekunden.

Vergleich der Belastung im Lasttrennbetrieb nach Schaltgerätetyp

Stress-Parameter	AIS (Luft)	GIS (SF6)	SIS (Vakuum)
Lichtbogenenergie pro Op (630A)	500-2,000J	100-500J	20-100J
Bogen Dauer	1-3 Zyklen	< 1 Zyklus	< 0,5 Zyklus
Dielektrische Erholungsrate	Langsam (ms-Bereich)	Schnell (ms-Bereich)	Sehr schnell (μs-Bereich)
TRV Re-strike Risiko	Mäßig	Niedrig	Sehr niedrig
Kontakterosion pro Betrieb	2-10 mg	0,5-3 mg	< 0,5 mg
E2 Klasse Erreichbarkeit	Möglich (erweitertes Design)	Standard	Inhärent
Besondere Einsatzfähigkeit	Begrenzt	Vollständig	Vollständig

Kundenfall: Lasttrennungsfehler bei kapazitivem Schaltbetrieb

Ein Beschaffungsmanager eines Versorgungsunternehmens, das ein unterirdisches 12-kV-Kabelnetz in einer europäischen Stadt verwaltet, wandte sich an Bepto, nachdem eine Reihe von Lastunterbrechungsfehlern an Abzweigschalttafeln aufgetreten war. Die Ausfälle - gekennzeichnet durch einen erneuten Lichtbogenüberschlag nach scheinbarem Erlöschen, gefolgt von Kontaktschweißen - traten bei Schaltvorgängen an Kabelabgängen auf, bei denen der Kabelladestrom etwa 12 A betrug (kapazitiv).

Die Untersuchung ergab, dass die installierten LBS-Paneele für den Standardbetrieb mit induktiver Lastunterbrechung ausgelegt waren, aber nicht für das Schalten von kapazitiven Strömen gemäß IEC 62271-100 Anhang G getestet oder ausgelegt worden waren. Der kapazitive Leistungsfaktor führte zu einer schweren TRV mit RRRV, die die dielektrische Rückgewinnungsrate des Luftschachtes überstieg, was zu einem ständigen Wiedereinschalten des Lichtbogens bei jedem Einschaltvorgang führte.

Nach dem Austausch der betroffenen Schaltfelder durch die SIS-Schaltanlage von Bepto mit Vakuum-Leistungsschaltern, die für das Schalten von kapazitiven Strömen ausgelegt sind, bestätigte das Versorgungsunternehmen, dass es in den folgenden 18 Monaten bei 240 Kabelschaltvorgängen zu keinen Wiedereinschaltungen kam. Die dielektrische Wiederherstellungsrate des Vakuumschalters im Mikrosekundenbereich bot die Sicherheit gegen kapazitive TRV, die das Luftschachtdesign nicht bieten konnte.

Wie wird die Lasttrennfähigkeit für Ihre Schaltgeräteanwendung richtig spezifiziert?

Die korrekte Spezifikation der Lasttrennfähigkeit erfordert eine systematische Charakterisierung aller Schaltvorgänge, die das Gerät während seiner Lebensdauer ausführen wird - nicht nur des normalen Nennstroms, sondern auch des Leistungsfaktors, der speziellen Betriebskategorien und der TRV-Umgebung am spezifischen Installationspunkt.

Schritt 1: Charakterisierung aller Schaltvorgänge

Dokumentieren Sie jede Art von Schalthandlung, die das Gerät ausführen wird:

• Normale Lastschaltung: Stromstärke (A), Leistungsfaktor (cos φ), Frequenz (Schaltspiele/Jahr)
• Kabel-Ladeschaltung: Kabellänge und Ladestrom (A führend); Nennwert nach IEC 62271-100 Anhang G angeben
• Magnetisierungsschalter für Transformatoren: Transformatorleistung (kVA) und Magnetisierungsstrom (A nacheilend); Magnetisierungsstrom-Schaltleistung angeben
• Schleifenschaltung: Größe des Schleifenstroms (A) und Systemkonfiguration (offener Ring / geschlossener Ring)
• Umschaltung der Kondensatorbank: Nennleistung der Batterie (kVAr) und Einschaltstromcharakteristik; Angabe der Schaltleistung der Kondensatorbank
• Motorschaltung: Motornennleistung (kW) und Anlaufstromcharakteristik; ggf. Angabe der Phasenverschiebungsleistung

Schritt 2: Definition der TRV-Anforderungen

• Berechnen Sie den voraussichtlichen TRV: Verwenden Sie die Kurzschlussimpedanz des Systems und die Parameter der angeschlossenen Kabel/Transformatoren, um die TRV-Spitzenspannung (Uc) und RRRV am Installationspunkt zu berechnen.
• Überprüfen Sie die TRV-Fähigkeit des Geräts: Stellen Sie sicher, dass der Bemessungsstromkreis der angegebenen Schaltanlage gemäß IEC 62271-100 Tabelle 1 den voraussichtlichen Stromkreis am Installationsort abdeckt.
• Besondere TRV-Bedingungen: Kapazitives Schalten und Transformator-Magnetisierungsschaltungen erzeugen TRV-Wellenformen, die die Standard-TRV-Hüllkurven für Klemmenfehler überschreiten - überprüfen Sie die spezifischen Nennleistungen

Schritt 3: Gerätetyp und Belastbarkeitsklasse auswählen

Ordnen Sie das Schaltungsereignisprofil dem entsprechenden Gerätetyp und der Ausdauerklasse zu:

• Standardmäßig nur induktive/resistive Lastschaltung: LBS nach IEC 62271-103 mit entsprechender E1- oder E2-Klasse
• Inklusive kapazitiver, magnetisierender oder Schleifenschaltung: Leistungsschalter (VCB oder SF6 CB), die nach IEC 62271-100 bemessen sind und für die besondere Betriebsbedingungen angegeben sind
• Hohe Schaltfrequenz (> 100 Schaltungen/Jahr): Klasse E2 vorgeschrieben; Vakuumschaltröhre bevorzugt für niedrigste Kontakterosionsrate
• Gemischter Betrieb (Lasttrennung + Fehlerunterbrechung): Leistungsschalter mit kombinierter elektrischer Lebensdauer E2 und mechanischer Lebensdauer M2; beide Betriebszyklen in der Baumusterprüfbescheinigung nachweisen

Schritt 4: Anpassung von Standards und Zertifizierungen

• IEC 62271-100: Last- und Fehlerstromunterbrechungsfähigkeit von Leistungsschaltern - einschließlich spezieller Belastungswerte (kapazitiv, magnetisierend, Schleife)
• IEC 62271-103: AC-Schalter mit Lasttrennfunktion - standardmäßig induktiv/ohmschaltend; Schleifenschaltleistung
• IEC 62271-200: Metallgekapselte Schaltgerätekombination - Lasttrennfähigkeit der gesamten Einheit, nicht nur des Schaltelements
• IEC 62271-1: Gemeinsame Spezifikationen - TRV-Anforderungen und Definitionen für Nennspannung/-strom
• GB/T 3804 / GB/T 11022: Nationale Normen Chinas für Hochspannungsschalter und Schaltgerätekombinationen

Anwendungsszenarien nach Art der Lastabwurfleistung

• Urban Cable Network Feeder Switching: VCB oder SF6 CB mit kapazitiver Stromschaltleistung; Klasse E2 für häufige Einschaltvorgänge von Kabeln
• Ring Main Unit Loop Switching: LBS mit Schleifenschaltleistung nach IEC 62271-103; Klasse E2 für täglichen Lastumschlagbetrieb
• Industrietransformator HV-Schaltung: LBS oder VCB mit Transformator-Magnetisierungsstrom-Schaltleistung; Klasse E1 für seltenes Schalten
• Umschaltung der Kondensatorbank: Dedizierte Kondensatorbatterie, die VCB gemäß IEC 62271-100 Anhang G schaltet; spezielle Einschaltstrombegrenzungsdrossel kann erforderlich sein
• Solarpark MV Kollektion Umschaltung: VCB mit Kabellade- und Transformatormagnetisierungsleistung; Klasse E2/M2 für den täglichen strahlungsabhängigen Betrieb
• Motor Feeder MV Switching: VCB mit phasenverschobener Schaltleistung; Klasse E2 für den täglichen Motorstart/-stoppbetrieb

Was sind die häufigsten Fehler im Lasttrennschalterbetrieb und welche Wartungsanforderungen bestehen?

Lasttrennungsausfälle gehören zu den schädlichsten Ereignissen in MS-Schaltanlagen - sie kombinieren die zerstörerische Energie eines anhaltenden Lichtbogens mit der mechanischen Belastung eines fehlgeschlagenen Schaltvorgangs. Die Kenntnis der für jede Lasttrennschalter-Betriebsart spezifischen Ausfallarten ermöglicht eine proaktive Spezifikation, Inbetriebnahmeprüfung und Wartungsplanung.

Checkliste zur Überprüfung des Lastabwurfs vor der Inbetriebnahme

1. Überprüfung der Lasttrenngrenze für alle Schalthandlungen - Bestätigen Sie, dass der Nennausschaltstrom des Geräts ≥ des maximalen Laststroms am Installationspunkt ist; bestätigen Sie, dass die speziellen Nennleistungen (kapazitiv, magnetisierend, Schleife) mit allen identifizierten Schaltvorgängen übereinstimmen.
2. Bestätigen Sie die TRV-Fähigkeit - Prüfen Sie, ob der TRV-Umschlag des Geräts gemäß IEC 62271-100 den berechneten voraussichtlichen TRV am Installationspunkt für alle Schaltungsarten abdeckt.
3. Einstellung des Kontaktabstands prüfen - Überprüfen Sie, ob die Kontaktlücke innerhalb der Herstellerspezifikation liegt; eine unzureichende Lücke verringert die Widerstandsfähigkeit des TRV nach dem Erlöschen des Lichtbogens bei Lastunterbrechung
4. Validierung des Lichtbogenabschreckmediums - Für GIS: Sicherstellen, dass der SF6-Druck vor dem ersten Lasttrennungsvorgang den Nennfülldruck erreicht; für SIS: Durchführung eines Vakuum-Hi-Pot-Tests an allen Unterbrechern
5. Zuerst mit reduziertem Strom testen - Führen Sie, wenn möglich, die ersten Lastschaltvorgänge bei reduzierter Last durch, bevor Sie mit vollem Nennstrom schalten; dadurch werden die Grundbetriebszeit und das Lichtbogenverhalten ermittelt.
6. Aufzeichnung des Ausgangskontaktwiderstands - Messung und Aufzeichnung des Kontaktwiderstands (< 100 μΩ) vor dem ersten Lasttrennvorgang; Vergleich nach dem Vorgang zur Erkennung von abnormalem Lichtbogenabbrand

Load-Break-Betrieb Fehlermodi

Arc Re-Strike After Extinction:
Der häufigste Lastbruch-Fehlermodus - der Lichtbogen erlischt bei Stromnull, zündet aber erneut, wenn sich der TRV über dem Kontaktspalt schneller aufbaut, als sich die Durchschlagsfestigkeit erholt. Die Wiederzündung erzeugt einen zweiten Lichtbogen mit höherer Energie als der ursprüngliche, was zu schweren Kontaktschäden und potenziellem Kontaktschweißen führt. Primäre Ursachen:

• Kapazitives Schalten ohne kapazitives Nennschaltvermögen
• SF6-Druck unter dem Mindestfunktionsniveau (GIS)
• Abbau des Vakuumunterbrechers (SIS)
• Unzureichender Kontaktabstand (alle Typen)

Kontaktschweißen:
Einschaltvorgänge mit hohen Strömen oder heftige Lichtbogenwiederzündungen können ein kurzzeitiges Verschmelzen der Kontaktoberfläche verursachen. Geschweißte Kontakte öffnen sich nicht beim nächsten Auslösebefehl - die gefährlichste Fehlerart bei der Lastunterbrechung, da sie eine Fehlerisolierung verhindert. Primäre Ursachen:

• Einschalten auf einen unerkannten Fehler (übersteigt die Lasttrenngrenze)
• Wiederzündung des Lichtbogens mit Kontaktflächen in berührungsnaher Position
• Kontaktmaterial nicht für das spezifische Lichtbogenlöschmedium optimiert

Unvollständiges Erlöschen des Lichtbogens (Sustained Arc):
Der Lichtbogen erlischt nicht bei jedem Nulldurchgang des Stroms, sondern bildet einen leitfähigen Plasmakanal, der nach und nach die Kontaktbaugruppe, den Lichtbogenschacht und die umgebende Isolierung zerstört. In geschlossenen Schaltanlagen erzeugt ein anhaltender Lichtbogen einen extremen Druck und eine extreme Temperatur, die einen internen Störlichtbogen auslösen. Primäre Ursachen:

• Strom, der die Nennlastschaltfähigkeit überschreitet (Überlast- oder Fehlerstrom)
• Ausfall des Lichtbogenabschreckmediums (SF6-Leck, Vakuumverlust)
• Der Kontaktweg reicht nicht aus, um eine ausreichende Lichtbogenspannung zu erzeugen

Wartungsplan für Lasttrennschaltern

Auslöser	Aktion	Standard-Referenz
Jährlich	Durchgangswiderstandsmessung; Überprüfung der Anzahl der Vorgänge	IEC 62271-100
Pro 100 Lastwechseloperationen (E1)	Kontakt-Sichtprüfung; Bewertung der Lichtbogen-Erosion	Herstellerprotokoll
Pro 500 Lastwechseloperationen (E2)	Durchgangswiderstandstrend; Lichtbogenschacht / Gas / Vakuumkontrolle	IEC 62271-100
Pro Fehlerunterbrechung	Sofortige Kontaktinspektion; Kontrolle des Lichtbogenabschreckmittels	IEC 62271-100
Durchgangswiderstand > 150 μΩ	Untersuchen Sie den Zustand der Kontaktfläche; planen Sie den Austausch	IEC 62271-100
An der Grenze E1 / E2	Obligatorische Kontaktbewertung vor der Fortsetzung des Dienstes	IEC 62271-100/103

Häufige Fehler bei der Spezifikation und beim Betrieb

• Verwendung eines Trennschalters als Lasttrennschalter - Trennschalter haben keine Lastunterbrechungsfähigkeit; der Versuch, einen Trennschalter unter Laststrom zu öffnen, erzeugt einen anhaltenden unkontrollierten Lichtbogen, der das Gerät zerstört und das Personal gefährdet
• Angabe von LBS für kapazitives Schalten ohne Anhang G-Einstufung - Die Standard-Lasttrennwerte von LBS decken kapazitive TRV nicht ab; überprüfen Sie immer die spezifische kapazitive Schaltfähigkeit für Kabelabzweiganwendungen.
• Nichtberücksichtigung des Leistungsfaktors bei der Spezifikation von Lasttrennschaltern - ein Gerät, das für 630A ohmsche Lastunterbrechung ausgelegt ist, kann bei 630A induktiver Lastunterbrechung versagen, wenn die Korrektur des Leistungsfaktors in der Typprüfung nicht nachgewiesen wird
• Betrieb unterhalb des SF6-Mindestfunktionsdrucks - Die GIS-Lasttrennfähigkeit ist direkt vom SF6-Druck abhängig; unterhalb des Mindestdrucks versagt der Lichtbogen und Kontaktschweißen ist wahrscheinlich

Schlussfolgerung

Lastschaltvorgänge stellen die definierende elektrische Aufgabe von Mittelspannungsschaltanlagen dar - die spezifischen Schalthandlungen, bei denen die Stromunterbrechung unter voller Systemspannung Lichtbögen erzeugt, die die Kontakte belasten, die dielektrische Erholung herausfordern und bei jeder Schalthandlung Zulässigkeiten für die elektrische Lebensdauer aufbrauchen. Die genaue Definition des Lasttrennungsprofils - Stromstärke, Leistungsfaktor, spezielle Betriebskategorien, TRV-Umgebung und Schalthäufigkeit - ist die technische Grundlage jeder zuverlässigen Spezifikation für MS-Schaltanlagen.

Definieren Sie alle Schaltvorgänge, die Ihr Gerät ausführen soll, überprüfen Sie die Lasttrennwerte für alle Betriebsarten, einschließlich Sonderkategorien, und bitten Sie niemals einen Trennschalter, die Aufgabe eines Lasttrennschalters zu übernehmen - denn beim Schalten von Mittelspannung ist der Unterschied zwischen einem bewerteten und einem nicht bewerteten Lasttrennvorgang der Unterschied zwischen einem kontrollierten Schaltvorgang und einem katastrophalen Lichtbogenfehler.

Häufig gestellte Fragen zu Lasttrennvorgängen in Schaltanlagen

1. Siehe die internationale Norm für Wechselstromschalter und Lasttrennschalter für Nennspannungen über 1 kV. ↩

2. die Beziehung zwischen Wirk- und Scheinleistung und ihre Auswirkungen auf die Unterbrechung von Stromkreisen zu verstehen. ↩

3. Erfahren Sie mehr über die Spannung, die beim Erlöschen des Lichtbogens an den Kontakten eines Schaltgeräts entsteht. ↩

4. Analyse der spezifischen technischen Anforderungen und Belastungen im Zusammenhang mit dem Schalten kapazitiver Lasten in Stromnetzen. ↩

5. Erforschen Sie die thermische Energie, die durch einen Lichtbogen bei der Trennung von stromführenden Kontakten erzeugt wird. ↩