Was ist Solid Insulation Switchgear Technology?

Einführung

Jahrzehntelang war die Wahl des Isoliermediums in Mittelspannungsschaltanlagen praktisch zweigeteilt: Luft oder SF6-Gas¹. Luftisolierte Schaltanlagen erforderten einen großen Platzbedarf und regelmäßige Wartung. Gasisolierte SF6-Schaltanlagen waren kompakt und leistungsstark, führten aber ein starkes Treibhausgas ein, dessen Treibhauspotenzial 23.500 Mal höher ist als das von CO₂ - eine Belastung, die mit jeder Verschärfung der Umweltvorschriften zunimmt.

Die Solid-Isolation-Schaltanlagentechnologie ersetzt sowohl Luftspalten als auch SF6-Gas durch gegossene Epoxidharz² als primäres Isoliermedium, das stromführende Leiter, Sammelschienen und Schaltelemente in ein festes dielektrisches Material einkapselt, das eine überragende Verschmutzungsresistenz bietet, die Anforderungen an das Gasmanagement eliminiert, den Platzbedarf bei der Installation im Vergleich zu AIS um bis zu 50% reduziert und ein wartungsfreies Isoliersystem mit einer Lebensdauer von 30 Jahren bietet.

Für Elektroingenieure, die sekundäre Umspannwerke, industrielle Stromversorgungssysteme und MV-Infrastrukturen für erneuerbare Energien planen, stellt die SIS-Technologie einen grundlegenden Wandel in der Art und Weise dar, wie Mittelspannungsisolierung konstruiert wird - keine inkrementelle Verbesserung der bestehenden Gas- oder Lufttechnologie, sondern eine andere Isolationsphilosophie mit unterschiedlichen Leistungsmerkmalen, Umweltverträglichkeit und Lebenszyklusökonomie. Zu verstehen, was die Feststoffisolations-Schaltanlagentechnologie ist, wie sie funktioniert und wo sie Alternativen übertrifft, ist die Grundlage jeder gut spezifizierten modernen MV-Schaltanlagenbeschaffung.

Dieser Artikel bietet ein umfassendes technisches Nachschlagewerk für die Technologie von festisolierten Schaltanlagen - von der Isolationsphysik und Werkstoffkunde bis hin zu Systemarchitektur, Anwendungsauswahl und Wartungsanforderungen für den gesamten Bereich der Mittelspannungsverteilung.

Inhaltsübersicht

• Was ist Solid Insulation Technology und wie funktioniert sie in MV-Schaltanlagen?
• Wie ist die Leistung von SIS-Schaltanlagen im Vergleich zu AIS und GIS bei den wichtigsten Parametern?
• Wie spezifizieren und wählen Sie festisolierte Schaltanlagen für Ihre Anwendung?
• Was sind die Installations-, Wartungs- und Lebenszyklusanforderungen für SIS-Schaltanlagen?

Was ist Solid Insulation Technology und wie funktioniert sie in MV-Schaltanlagen?

Bei der Feststoffisolierung in Schaltanlagen werden gegossene feste dielektrische Materialien - in erster Linie Epoxidharzverbindungen - als primäres Isoliermedium verwendet, das alle stromführenden MS-Leiter, Sammelschienen und Schaltelementschnittstellen innerhalb einer Schaltanlage umgibt. Im Gegensatz zur Luftisolierung (die sich auf physikalische Abstände stützt) oder zur Gasisolierung (die sich auf unter Druck stehendes SF6 stützt, um die dielektrische Festigkeit zu erreichen), erreicht die Feststoffisolierung ihre dielektrische Leistung durch die intrinsische Molekularstruktur des einkapselnden Materials selbst.

Die Physik der festen dielektrischen Isolierung

In jedem Isolationssystem ist die Durchschlagfestigkeit das maximale elektrische Feld, dem das Material standhalten kann, bevor es zusammenbricht - der Punkt, an dem Ladungsträger durch das Material beschleunigt werden und einen leitenden Pfad und einen katastrophalen Ausfall verursachen. Die Durchschlagfestigkeit des Isolationsmediums bestimmt, wie nahe stromführende Leiter an geerdeten Strukturen und untereinander platziert werden können, was sich direkt auf die Größe der Geräte auswirkt.

Vergleichende dielektrische Festigkeiten:

• Luft (1 bar, gleichmäßiges Feld): 30 kV/cm
• SF6 (3 bar): ~220 kV/cm
• Gegossenes Epoxidharz (APG): 180-200 kV/cm (Masse); effektiv unbegrenzt an Oberflächen mit geeigneter Feldgradierung

Die Durchschlagsfestigkeit von Epoxidharz-Guss kommt der von SF6 unter Druck nahe - deshalb erreichen SIS-Schaltanlagen eine vergleichbare Kompaktheit wie GIS, ohne dass ein Druckgassystem erforderlich ist. Noch wichtiger ist, dass die feste Isolierung den Oberflächenüberschlag ausschließt, der luftisolierte Anlagen in verschmutzten Umgebungen einschränkt: Eine feste Epoxidharzoberfläche kann nicht durch Luftpartikel, Feuchtigkeit oder Kondenswasser verunreinigt werden, wie dies bei Isolieroberflächen mit Luftspalt der Fall ist.

Automatische Druckgelierung (APG) - Die Fertigungstechnologie

Die feste Isolierung in SIS-Schaltanlagen wird durch Automatic Pressure Gelation (APG) hergestellt - ein Präzisionsgießverfahren, bei dem eine flüssige Epoxidharzmischung unter kontrolliertem Druck in eine beheizte Form injiziert wird, die die Leiterbaugruppe enthält, und das Harz dann unter präzisen Temperatur- und Druckprofilen aushärtet, um einen hohlraum- und blasenfreien festen Isolierkörper zu erzeugen.

APG Prozesskritische Parameter:

• Harzsystem: Cycloaliphatisches Epoxidharz mit Anhydridhärter und Aluminiumoxidtrihydrat (ATH) als Füllstoff für verbesserte Lichtbogenbeständigkeit und thermische Stabilität
• Temperatur der Form: 130-160°C während der Gelierung; kontrolliert, um thermische Spannungsrisse zu verhindern
• Einspritzdruck: 3-8 bar, um Hohlräume zu beseitigen und eine vollständige Verkapselung der Leiter zu gewährleisten
• Heilungszyklus: 4-8 Stunden bei erhöhter Temperatur; anschließend Nachhärtung bei 140°C für Dimensionsstabilität
• Qualitätskontrolle: Jedes gegossene Bauteil durchläuft Teilentladung³ Prüfung (< 5 pC bei 1,5 × Um) zum Nachweis einer lückenlosen Isolierung

Hohlräume in gegossenen Epoxidharz-Isolierungen sind die Hauptursache für Qualitätsmängel - ein Hohlraum mit einem Durchmesser von nur 0,1 mm erzeugt eine Teilentladung, die die umgebende Isolierung unter Betriebsspannung nach und nach erodiert und schließlich zum Ausfall der Isolierung führt. Das APG-Verfahren, das ordnungsgemäß gesteuert wird, beseitigt Hohlräume, indem es während der Gelierung einen Überdruck aufrechterhält, der die Bildung von Lunkerstellen beim Aushärten des Harzes verhindert.

Elektrische Feldabstufung in festen Isoliersystemen

An geometrischen Diskontinuitäten - Leiterrändern, Verbindungsschnittstellen und Isolationsgrenzen - konzentriert sich das elektrische Feld auf Werte, die die lokale Durchschlagsfestigkeit übersteigen können, selbst wenn das durchschnittliche Feld innerhalb der Grenzen liegt. Bei der SIS-Konstruktion von Festkörperisolierungen kommen zwei Techniken zur Beherrschung der Feldkonzentration zum Einsatz:

Geometrische Feldeinstufung:
Die Leiterränder und Anschlussschnittstellen sind mit kontrollierten Radien (mindestens 3-5 mm für Mittelspannungsanwendungen) ausgelegt, um das elektrische Feld über einen größeren Oberflächenbereich zu verteilen und die Spitzenfeldintensität unter den Schwellenwert für den Beginn der Teilentladung zu senken.

Resistive oder kapazitive Feldabstufungsschichten:
An den Schnittstellen zwischen festen Isolationskomponenten - Stromschienenverbindungen, Kabelabschlüssen und Unterbrecherverbindungen - werden Feldgradierungsschichten aus halbleitendem oder kapazitivem Material aufgebracht, um den elektrischen Feldgradienten gleichmäßig über die Schnittstelle zu verteilen und eine Feldkonzentration an der Verbindungsgrenze zu verhindern.

SIS-Schaltanlagen-Systemarchitektur

Ein komplettes SIS-Schaltfeld integriert die Technologie der festen Isolierung in alle primären Isolierungsfunktionen:

• Epoxid-gekapselte Stromschienen: Dreiphasige Stromschienen sind vollständig in Epoxidharz eingegossen, so dass kein Luftabstand zwischen Phase und Erde erforderlich ist
• Stromwandler mit fester Isolierung (CTs): Ringstromwandler direkt auf die gekapselte Stromschiene gegossen - keine separate Stromwandlermontage oder Luftspalt erforderlich
• Epoxid-gekapselte Kabelendverschlüsse: Steckbare oder geschraubte Kabelschnittstellen mit vorgeformten Spannungskonen, die eine feldmäßig abgestufte, solide Isolationskontinuität vom Kabel zur Sammelschiene gewährleisten
• Vakuum-Unterbrecher⁴ Montage: Das Schaltelement - ein Vakuumschalter pro Phase - ist innerhalb der festen Isolierstruktur montiert, wobei die Epoxidverkapselung sowohl die mechanische Unterstützung als auch die primäre Isolierung gegen Erde gewährleistet
• Magnetischer Betätigungsmechanismus: Permanentmagnet-Aktuator (PMA)-Betriebsmechanismus bietet M2 mechanische Beständigkeit mit abgedichteter, wartungsfreier Konstruktion

Wichtige Eigenschaften von Feststoffdämmstoffen

Eigentum	Gegossenes Epoxid (APG)	Luft (Referenz)	SF6 (3 bar)
Durchschlagfestigkeit (bulk)	180-200 kV/cm	30 kV/cm	~220 kV/cm
Relative Dielektrizitätskonstante (εr)	3.5-4.5	1.0	1.006
Thermische Klasse	F (155°C)	—	—
Widerstand gegen Verschmutzung	Ausgezeichnet (versiegelte Oberfläche)	Schlecht (Oberflächenverschmutzung)	Ausgezeichnet (versiegelt)
Teilentladungsbeginn	> 1,5 × Um (hohlraumfrei)	K.A.	> 1,5 × Um
Wärmeleitfähigkeit	0,2-0,8 W/m-K	0,026 W/m-K	0,014 W/m-K
Lichtbogenbeständigkeit (IEC 61621)	> 180 Sekunden	K.A.	K.A.
Treibhausgasauswirkungen	Keine	Keine	GWP 23.500

Wie ist die Leistung von SIS-Schaltanlagen im Vergleich zu AIS und GIS bei den wichtigsten Parametern?

Feststoffisolierte Schaltanlagen nehmen im Vergleich zu AIS und GIS eine eindeutige Leistungsposition ein - sie kombinieren die Umweltfreundlichkeit und Wartungsfreundlichkeit der Vakuumtechnologie mit einer Kompaktheit, die der von GIS nahe kommt, und das zu Lebenszykluskosten, die in der Regel unter den Kosten beider Alternativen für Mittelspannungsverteilungsanwendungen im Bereich von 12-40,5 kV liegen.

Platzbedarf und Raumeffizienz

SIS-Schaltanlagen erreichen ihren kompakten Platzbedarf durch die Eliminierung von Luftabständen. In AIS sind die Mindestabstände von Phase zu Phase und Phase zu Erde gemäß IEC 62271-1 bei 12 kV erforderlich:

• Abstand zwischen Phase und Erde (Luft): mindestens 120 mm
• Phase-Phase Abstand (Luft): mindestens 160 mm

Bei SIS werden diese Abstände durch eine feste Epoxidisolierung mit einer Durchschlagfestigkeit von 180-200 kV/cm ersetzt, wodurch die erforderliche Isolierdicke auf 8-15 mm bei 12 kV reduziert wird. Das Ergebnis ist eine Verringerung der Plattenbreite um 40-60% im Vergleich zu äquivalenten AIS und eine Verringerung der Tiefe um 30-50%.

Vergleich typischer Schaltschrankabmessungen (12kV, 630A, 25kA):

Parameter	AIS	GIS	SIS
Panel Breite	800-1.000 mm	500-650mm	400-550mm
Tiefe der Platte	1.200-1.600 mm	800-1.000 mm	600-800mm
Panel Höhe	2.200 mm	2.000 mm	1.800-2.000 mm
Bodenfläche pro Paneel	0.96-1.60 m²	0.40-0.65 m²	0.24-0.44 m²
Relativer Fußabdruck	100% (Referenz)	~45%	~30%

Anforderungen an die Wartung

Die geschlossene Bauweise von SIS-Schaltanlagen - massive Epoxidisolierung ohne Luftzwischenräume, die kontaminiert werden können, kein SF6-Gas, das überwacht werden muss, und Vakuumschalter ohne internen Wartungszugang - führt zu einem Wartungsprofil, das sich grundlegend von AIS oder GIS unterscheidet:

AIS-Wartungsanforderungen:

• Jährlich: Reinigung der Isolationsoberfläche; Messung des Kontaktwiderstands
• 3 Jahre: Inspektion und Reinigung des Lichtbogenschachts; Schmierung des Mechanismus
• 5 Jahre: Vollständige Überholung; Bewertung des Kontaktaustauschs
• Nach dem Störfall: Sofortige Überprüfung des Lichtbogenschachtes; Dekontamination der Isolationsoberfläche

Anforderungen an die GIS-Wartung:

• 6 Monate: SF6-Druckprüfung; Dichtheitsprüfung
• 1 Jahr: Analyse der Gasfeuchte und -reinheit
• 3 Jahre: Vollständige Gasanalyse; Überprüfung des Kontaktwiderstands
• Nach der Störung: Analyse der Gasqualität; Überprüfung der Zersetzungsprodukte vor der Wiedereinschaltung

SIS-Wartungsanforderungen:

• Jährlich: Messung des Kontaktwiderstands; Überprüfung der Betriebszeit; Sichtprüfung
• 3 Jahre: Netzfrequenz-Hi-Pot-Test; Teilentladungsmessung
• 5 Jahre: Messung des Kontaktwegs; vollständige elektrische Prüfung
• Nachstörung: Hi-Pot-Test + TE-Messung + Durchgangswiderstand

Durch den Wegfall der Wartung des Lichtbogenschachtes, des SF6-Gasmanagements und der Reinigung der Isolationsoberfläche werden die jährlichen Wartungskosten des SIS im Vergleich zum AIS um 60-75% und im Vergleich zum GIS um 40-55% über eine Nutzungsdauer von 25 Jahren gesenkt.

Ökologische Leistung

Die Umweltfreundlichkeit der SIS-Schaltanlagen ist eine direkte Folge der gewählten Technologie:

• Null SF6: Kein Treibhausgasgehalt, keine Verpflichtungen aus der F-Gas-Verordnung, keine Anforderungen an zertifiziertes Personal für den Umgang mit Gas, keine Kosten für die Gasrückgewinnung am Ende der Nutzungsdauer
• Keine Lichtbogengase: Vakuum-Lichtbogenlöschung erzeugt keine toxischen Zersetzungsprodukte - keine SOF₂-, SO₂F₂- oder HF-Bildung bei Schaltvorgängen
• Reduziertes Materialvolumen: Die kompakte Bauweise verbraucht weniger Stahl, Kupfer und Isoliermaterial pro Nenn-MVA als AIS
• Am Ende der Lebensdauer wiederverwertbar: Die Epoxidharz-Verkapselung kann zur Materialrückgewinnung mechanisch von den Kupferleitern getrennt werden; keine Entsorgung gefährlicher Gase erforderlich

Vollständiger Leistungsvergleich: SIS vs. AIS vs. GIS

Parameter	AIS	GIS (SF6)	SIS (Vakuum)
Spannungsbereich	12-40,5 kV	12-1.100kV	12-40,5 kV
Relativer Fußabdruck	100%	~45%	~30%
Lichtbogenabschreckung Medium	Luft	SF6	Vakuum
Dämmstoff	Luft	SF6	Festes Epoxid
Widerstand gegen Verschmutzung	Schlecht	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet
Häufigkeit der Wartung	Hoch	Mittel	Niedrig
SF6-THG-Gehalt	Keine	Ja (GWP 23.500)	Keine
Elektrische Ausdauer	E1-Norm	E1-E2	E2-Norm
Mechanische Ausdauer	M1-Norm	M1-M2	M2 Standard
Lebenszykluskosten (25 Jahre)	Mittel	Mittel-Hoch	Niedrig
Geeignete Umgebungen	Innen sauber	Innen/Außen	Innen/rauh

Kundenbeispiel: SIS-Schaltanlagen als Lösung für eine Herausforderung in Bezug auf Platzbedarf und Umweltschutz

Ein Beschaffungsmanager, der eine 24-kV-Sekundärumspannstation für einen pharmazeutischen Produktionsstandort in Westeuropa aufrüsten sollte, wandte sich an Bepto mit zwei gleichzeitigen Einschränkungen: Der verfügbare Raum in der Umspannstation war 35% kleiner als die Stellfläche der vorhandenen AIS-Anlagen, die ersetzt werden sollten, und die Umweltrichtlinien des Standorts untersagten SF6-haltige Anlagen in neuen Installationen - was GIS als Option ausschloss.

Nach der Spezifikation der SIS-Schaltanlage von Bepto mit fester Epoxidisolierung und Vakuumschaltern installierte das Ingenieurteam eine komplette 24-kV-Schaltanlage - acht Abgangsfelder plus Sammelschienenabschnitt - innerhalb der verfügbaren Raumfläche, mit 15% Freiraum als Reserve. Die Null-SF6-Konstruktion entsprach kompromisslos den Umweltrichtlinien des Campus, und die versiegelte Feststoffisolierung wurde so spezifiziert, dass außer der Messung des Kontaktwiderstands keine jährlichen Wartungseingriffe erforderlich sind - ein bedeutender betrieblicher Vorteil für eine pharmazeutische Einrichtung, in der der Zugang zur Schaltanlage Reinraumprotokolle erfordert.

Wie spezifizieren und wählen Sie festisolierte Schaltanlagen für Ihre Anwendung?

Die korrekte Spezifikation von SIS-Schaltanlagen erfordert eine systematische Bewertung der elektrischen Anforderungen, der Umgebungsbedingungen, der Platzverhältnisse, der Wartungsmöglichkeiten und der behördlichen Auflagen - mit besonderem Augenmerk auf die Anforderungen an die Überprüfung des Isolationssystems, die eine echte solide Isolationsleistung von Marketingaussagen unterscheiden.

Schritt 1: Definition der elektrischen Anforderungen

• Nennspannung: 12kV, 24kV oder 40,5kV - Bestätigung, dass BIL (75 / 125 / 185kV) mit der Isolationskoordination des Systems übereinstimmt
• Normaler Nennstrom: 630A, 1250A oder 2500A - Überprüfung der thermischen Nennleistung bei maximaler Umgebungstemperatur (Standard 40°C; oben herabgesetzt)
• Kurzschlussfestigkeit: 16kA, 20kA, 25kA oder 31,5kA - Bestätigen Sie sowohl den Kurzschlussausschaltstrom (Vakuumschaltröhre) als auch den Kurzzeitstrom (Sammelschiene und Gehäuse)
• Ausdauer-Klassen: Geben Sie M2/E2 für alle automatischen oder häufig geschalteten Anwendungen an; überprüfen Sie beide Klassen in der Baumusterprüfbescheinigung
• Besondere Vermittlungsaufgaben: Identifizieren Sie die Anforderungen an kapazitive, induktive oder Motorschaltungen; bestätigen Sie die speziellen Nennwerte von Vakuumschaltern

Schritt 2: Überprüfung der Qualität des Dämmsystems

• Teilentladungsprüfung: Werksseitiges PD-Prüfzertifikat für jedes gegossene Epoxidbauteil bei 1,5 × Um/√3; PD < 5 pC bestätigt lückenlose Isolierung
• Dielektrischer Typentest: Bestätigen Sie, dass die Netzfrequenz- und Blitzimpulsprüfungen gemäß IEC 62271-1 an der gesamten Schalttafel und nicht an einzelnen Komponenten durchgeführt wurden.
• Isolationswiderstand: IR-Messung > 1.000 MΩ bei 2,5 kV DC zwischen Phasen und Phase-Erde bei Werksabnahme erforderlich
• Thermischer Zyklustest: Bei Installationen mit großen Temperaturschwankungen muss bestätigt werden, dass das Isoliersystem für den angegebenen Temperaturbereich qualifiziert wurde, ohne dass es zu Rissen oder Delaminationen kommt.

Schritt 3: Anpassung von Standards und Zertifizierungen

• IEC 62271-200⁵: Metallgekapselte MV-Schaltanlagen - primärer Standard für komplette SIS-Schaltanlagen
• IEC 62271-100: Prüfung von Vakuum-Leistungsschaltern - Kurzschlussunterbrechung, Lastunterbrechung und Dauerhaftigkeit
• IEC 62271-1: Gemeinsame Spezifikationen - dielektrische Festigkeit, Temperaturanstieg, mechanische Festigkeit
• IEC 61641: Interne Lichtbogenprüfung - Angabe der IAC-Klassifizierung (AFL / AFLR) für die Personensicherheit
• IEC 60270: Teilentladungsmessung - Festlegung der Teilentladungsakzeptanz für die Überprüfung der Isolationsqualität
• GB/T 11022 / GB/T 3906: Nationale Normen Chinas für Hochspannungs-Schaltgerätekombinationen

Anwendungsszenarien

• Städtische sekundäre Umspannwerke: SIS für eine kompakte Stellfläche bei Installationen in Stadtzentren mit begrenztem Platzangebot; SF6-frei für die Einhaltung der Umweltvorschriften
• Industrielle MV-Umspannwerke: SIS für chemische, pharmazeutische, lebensmittelverarbeitende und Zementanlagen - versiegelte Isolierung, die gegen aggressive Atmosphären immun ist
• Erneuerbare Energien MV Collection: SIS für die Einspeiseschaltung von Solar- und Windparks - 25 Jahre wartungsfreie Lebensdauer passend zum Lebenszyklus der erneuerbaren Anlagen
• Rechenzentrum MV Distribution: SIS für kritische Stromversorgungsinfrastrukturen - höchste Zuverlässigkeit, keine ungeplanten Wartungsarbeiten, keine komplexe Gasverwaltung
• Marine und Offshore: SIS mit IP65+-Gehäuse für die Stromverteilung auf der Plattform - Salznebel- und Feuchtigkeitsresistenz ohne SF6-Umgebungsrisiko
• Gebäudeintegrierte Umspannwerke: SIS für Unterstationen in Geschäftsgebäuden, Krankenhäusern und Flughäfen - kompakt, geräuscharm und ohne Gasemissionen

Was sind die Installations-, Wartungs- und Lebenszyklusanforderungen für SIS-Schaltanlagen?

Die versiegelte, solide Isolierkonstruktion von SIS-Schaltanlagen vereinfacht die Installation und Wartung im Vergleich zu AIS und GIS. Sie stellt jedoch besondere Anforderungen an die Überprüfung des Isolationssystems, die Qualität der Sammelschienenverbindungen und die Zustandsüberwachung, die verstanden und umgesetzt werden müssen, um die volle Leistungsfähigkeit der Technologie über den gesamten Lebenszyklus zu erreichen.

Checkliste für die Installation vor der Inbetriebnahme

1. Überprüfung des Drehmoments der Sammelschienenverbindung - Alle Schraubverbindungen der Stromschienen müssen mit einem kalibrierten Drehmomentschlüssel nach den Herstellerangaben angezogen werden; zu wenig angezogene Verbindungen führen zu Widerstandserwärmung und thermischer Belastung der Isolierung; zu stark angezogene Verbindungen führen zu Rissen in der Epoxidharzkapselung.
2. Prüfung des Spannungskonus für Kabelanschlüsse - Vorgeformte Spannungskonen an Kabelschnittstellen müssen korrekt und frei von Verunreinigungen sitzen; eine unsachgemäße Installation führt zu einer Feldkonzentration an der Schnittstelle zwischen Kabel und Sammelschiene.
3. Plattenausrichtung und Nivellierung - SIS-Paneele müssen vor dem Verbinden der Stromschienen nach den Toleranzen des Herstellers ausgerichtet und nivelliert werden; eine falsche Ausrichtung belastet die Epoxid-Sammelschienenverbindungen und kann bei Wärmeausdehnung zu Rissen führen.
4. Teilentladungs-Akzeptanztest - Führen Sie eine TE-Messung an der gesamten installierten Platte bei 1,2 × Um/√3 gemäß IEC 60270 vor dem Einschalten durch; eine TE > 10 pC an der installierten Baugruppe weist auf einen Verbindungs- oder Anschlussfehler hin, der untersucht werden muss.
5. Prüfung des Isolationswiderstands - IR bei 2,5 kV DC zwischen den Phasen und zwischen Phase und Erde messen; IR > 1.000 MΩ vor der Einschaltung erforderlich
6. Vakuum-Unterbrecher Hi-Pot Test - Anlegen einer Netzfrequenz-Prüfspannung über offene Kontakte gemäß IEC 62271-100; bestätigt die Vakuumintegrität aller Unterbrecher nach Transport und Installation

Wartungsplan für SIS-Schaltanlagen

Intervall	Aktion	Akzeptanzkriterium
Jährlich	Durchgangswiderstand; Betriebsdauer; Sichtprüfung	< 100 μΩ; ±20% des Ausgangswertes; keine Schäden
3 Jahre	Netzfrequenz-Hi-Pot (offene Kontakte); TE-Messung	Kein Überschlag; PD < 10 pC installiert
5 Jahre	Messung des Kontaktwegs; vollständige elektrische Überprüfung	Hub > Mindestverschleißgrenze; alle Parameter innerhalb der Spezifikation
10 Jahre	Umfassende Bewertung; Überprüfung des Mechanismus	Gemäß Herstellerprotokoll
Nach einer Störung	Hi-Pot + PD + Durchgangswiderstand; Isolationswärmeprüfung	Vollständige Annahmekriterien

Häufige Fehler bei der SIS-Installation und beim Betrieb

• Falsches Drehmoment der Sammelschienenverbindung - der häufigste Fehler bei der SIS-Installation; zu wenig angezogene Verbindungen führen zu einem progressiven Anstieg des Kontaktwiderstands und zu thermischem Durchgehen; verwenden Sie immer kalibrierte Drehmomentwerkzeuge und überprüfen Sie dies bei der ersten Belastung mit Wärmebildern
• Wegfall des PD-Tests nach der Installation - Transportvibrationen und Installationshandhabung können Epoxidkomponenten beschädigen oder Kabelspannungskonen stören; die PD-Prüfung ist die einzige zuverlässige Methode, um installationsbedingte Isolationsdefekte vor der Stromzufuhr zu erkennen
• Thermisches Spritzen oder Auftragen von Farbe auf Epoxidoberflächen - vor Ort aufgetragene Beschichtungen auf Epoxid-Isolieroberflächen verändern den Oberflächenwiderstand und können Teilentladungseintrittspunkte erzeugen; tragen Sie niemals Beschichtungen auf werkseitig fertiggestellte Epoxid-Isolierungen auf
• Überschreitung des Nennkurzschlusseinschaltstroms - Vakuumschaltröhren sind für einen bestimmten Einschaltspitzenstrom (2,5 × Isc) ausgelegt; bei Überschreitung dieses Wertes besteht die Gefahr, dass der Kontakt verschweißt und damit die weitere Auslösung verhindert wird

Schlussfolgerung

Die Solid-Isolation-Schaltanlagentechnologie stellt die Konvergenz von drei unabhängigen technischen Fortschritten dar - gegossene Epoxid-Isolierung, Vakuum-Lichtbogenlöschung und Permanentmagnet-Antrieb - in einer Schaltanlagenarchitektur, die gleichzeitig die Platzbeschränkungen, den Wartungsaufwand, die Umweltauflagen und die Zuverlässigkeitsanforderungen der modernen MS-Stromverteilung erfüllt. Für den Anwendungsbereich von 12-40,5 kV, in dem die SIS-Technologie zum Einsatz kommt, bietet sie eine überzeugende Kombination aus kompaktem Platzbedarf, SF6-freier Umweltbelastung, E2/M2-Dauerleistung und 25-jähriger wartungsarmer Lebensdauer, die weder AIS noch GIS bei allen Parametern gleichzeitig erreichen können.

Wählen Sie Schaltanlagen mit fester Isolierung, wenn der Platz begrenzt ist, die Umgebungsbedingungen rau sind, der Zugang zur Wartung eingeschränkt ist oder die Umweltvorschriften SF6 verbieten - und überprüfen Sie die Qualität der Isolierung durch Teilentladungstests, nicht nur durch Spannungswerte, denn bei der Technologie der festen Isolierung ist die Qualität des Gussepoxids die Qualität der Schaltanlage.

Häufig gestellte Fragen zur Solid Insulation Switchgear Technology

1. technische Erkenntnisse über das hohe Treibhauspotenzial von SF6-Gas im Vergleich zu CO2 ↩

2. Materialwissenschaftliche Daten zur Durchschlagfestigkeit und thermischen Stabilität von Epoxidharz-Guss ↩

3. Diagnosemethoden zur Erkennung von Isolationsfehlern und zur Gewährleistung der langfristigen dielektrischen Zuverlässigkeit ↩

4. technische Details zur Lichtbogenlöschtechnik und zur elektrischen Beständigkeit in Vakuumumgebungen ↩

5. amtliche sicherheits- und leistungsanforderungen an metallgekapselte schaltanlagen für mittelspannung ↩