Was ist der Übertragungsstrom in Kombinationsgeräten und warum ist er für Lasttrennschalter wichtig?

In der Mittelspannungsverteilung ist die Kombinationseinheit - ein Lasttrennschalter gepaart mit Hochspannungssicherungen - eine der am weitesten verbreiteten Schutzkonfigurationen in Innenraum-Schaltanlagen. Sie ist kompakt, kostengünstig und zuverlässig. Es gibt jedoch einen kritischen Parameter, den Ingenieure und Beschaffungsmanager bei der Spezifikation häufig übersehen: Transferstrom. Der Übertragungsstrom definiert den maximalen Fehlerstrom, den ein Lasttrennschalter genau in dem Moment unterbrechen muss, in dem eine Sicherung auslöst - und die Auswahl eines LBS ohne Überprüfung dieses Wertes ist eine der häufigsten Ursachen für katastrophale Ausfälle von Schaltanlagen in MS-Systemen. Wenn Sie eine Sicherungs-Schalter-Kombination entwerfen, spezifizieren oder warten, ist das Verständnis des Übertragungsstroms nicht optional - es ist grundlegend für die Zuverlässigkeit des Systems und die Sicherheit des Personals.

Inhaltsübersicht

• Was ist der Übertragungsstrom in einem Sicherungs-Schalter-Kombigerät?
• Wie wirkt sich der Übertragungsstrom auf die Leistung des Lasttrennschalters aus?
• Wie wählt man den richtigen LBS auf der Grundlage der Stromübertragungswerte aus?
• Was sind die häufigsten Fehler bei der Angabe des Übertragungsstroms?

Was ist der Übertragungsstrom in einem Sicherungs-Schalter-Kombigerät?

In einem Kombigerät arbeiten der Lasttrennschalter und die Sicherung als ein koordiniertes Schutzteam. Unter normalen Betriebsbedingungen führt der Lasttrennschalter Routineschaltungen durch - er schaltet Stromkreise unter Last ein und aus. Die Sicherungen bleiben inaktiv und warten auf Fehlerzustände.

Wenn ein Fehler auftritt und der Fehlerstrom die Ausschaltschwelle der Sicherung übersteigt, löst die Sicherung zuerst aus. Aber hier ist die kritische Physik: Genau in dem Moment, in dem die Sicherung auslöst, muss der Lasttrennschalter den restlichen Stromfluss im Stromkreis unterbrechen. Dieser Reststrom - der Strom, den der LBS unmittelbar nach dem Einschalten der Sicherung unterbrechen muss - ist definiert als der Transferstrom.

Zu den wichtigsten technischen Parametern im Zusammenhang mit dem Übertragungsstrom gehören:

• Nennspannung: Typischerweise 12 kV, 24 kV oder 36 kV (abgestimmt auf IEC 62271-105¹)
• Übertragungsstrombereich: Üblicherweise zwischen 200 A und 1.600 A je nach Systemdesign
• Standard-Referenz: Die IEC 62271-105 regelt die Prüfung und Bemessung von LBS in Kombination mit Sicherungen
• Betriebsbedingung: Das LBS muss den Übertragungsstrom innerhalb seiner mechanischen und elektrischen Nennleistung erfolgreich unterbrechen.
• Erfordernis der Koordinierung: Die Zeit-Strom-Kennlinie der Sicherung vor dem Auslösen muss mit dem LBS-Übertragungsstrom übereinstimmen

Der Übertragungsstrom ist nicht dasselbe wie der Kurzschlussausschaltstrom eines Vakuum-Leistungsschalters. Er ist ein koordinierungsspezifischer Parameter - Sie existiert nur im Zusammenhang mit einer Sicherungs-Schalter-Kombination, und ihr Wert hängt vollständig vom Sicherungstyp, dem Sicherungsnennwert und dem Fehlergrad des Systems ab.

Wie wirkt sich der Übertragungsstrom auf die Leistung des Lasttrennschalters aus?

Um den Übertragungsstrom zu verstehen, muss man wissen, was im Inneren des LBS während des Auslösens einer Sicherung passiert. Wenn die Sicherung einen Fehler löscht, geschieht dies extrem schnell - innerhalb von Millisekunden. Die bei der Auslösung der Sicherung freigesetzte Lichtbogenenergie erzeugt eine vorübergehende Überspannung im Stromkreis. Gleichzeitig muss die LBS ihre Kontakte öffnen und den durch den Übertragungsstrom erzeugten Lichtbogen löschen.

Dies stellt ganz besondere elektromechanische Anforderungen an das LBS:

• Die Medium zur Lichtbogenlöschung² (Luft, SF6 oder Vakuum) muss den bei Übertragungsstromstärken erzeugten Lichtbogen unterdrücken
• Die Kontakttrenngeschwindigkeit muss ausreichend sein, um eine erneute Zündung des Lichtbogens zu verhindern
• Die dielektrische Rückgewinnung der Kontaktlücke muss größer sein als die Wiedereinschaltspannung³ (TRV)

Leistung des Übertragungsstroms: Luft LBS vs. SF6 LBS

Parameter	Luftisoliert LBS	SF6 Lasttrennschalter
Lichtbogenabschreckung Medium	Luft (mit Hilfe von Lichtbogenschächten)	SF6-Gas (hervorragendes Dielektrikum)
Stromübertragungsfähigkeit	Mäßig (bis zu ~1.000 A typisch)	Hoch (bis zu 1.600 A+)
Geschwindigkeit der dielektrischen Erholung	Standard	Schneller - bessere Handhabung des TRV
Umwelteignung	Innenräume, saubere Umgebungen	Innen-/Außenbereich, raue Bedingungen
Einhaltung der IEC 62271-105	Erforderlich	Erforderlich
Wartungsintervall	Kürzere	Länger

Der SF6-LBS bietet aufgrund der außergewöhnlichen lichtbogenlöschenden Eigenschaften von SF6-Gas eine hervorragende Unterbrechungsleistung beim Übertragungsstrom. Für Standard-MV-Schaltanlagen in Innenräumen, bei denen der Übertragungsstrom zwischen 630 und 1.000 A liegt, erfüllt ein gut durchdachtes luftisoliertes LBS in Innenräumen die Anforderungen der IEC 62271-105 vollständig.

Kundenfall - Zuverlässigkeitsfehler aufgrund von Übertragungsstromfehlanpassung:
Bei einem unserer Kunden, einem Stromverteilungsunternehmen, das eine 12-kV-Industrieumspannstation in Südostasien betreibt, kam es während Fehlerereignissen wiederholt zu Ausfällen der LBS-Kontaktschweißung. Nach einer Untersuchung war die Ursache klar: Die installierten LBS hatten einen Übertragungsstrom von 630 A, aber die Sicherungsschalterkoordination des Systems erforderte eine Übertragungsstromkapazität von 1.000 A. Jedes Mal, wenn die Sicherungen bei einem nachgeschalteten Fehler auslösten, wurde die LBS aufgefordert, einen Strom von 60% über ihre Nennkapazität hinaus zu unterbrechen. Nach dem Austausch der Geräte durch Bepto's korrekt bemessene Innenraum-LBS - verifiziert anhand der IEC 62271-105-Übertragungsstrom-Testanforderungen - hörten die Ausfälle vollständig auf. In 18 Monaten Betrieb traten sie nicht mehr auf.

Wie wählt man den richtigen LBS auf der Grundlage der Stromübertragungswerte aus?

Die Auswahl eines Innenraum-LBS für ein Kombigerät ist ein strukturierter technischer Prozess. Eine überstürzte Spezifikation ohne Überprüfung der Übertragungsstromkoordination ist die am meisten vermeidbare Ursache für einen vorzeitigen Geräteausfall.

Schritt 1: Definition der elektrischen Systemparameter

• Nennspannung (12 kV / 24 kV / 36 kV)
• Systemfehlerniveau (voraussichtlicher Kurzschlussstrom in kA)
• Sicherungstyp und Nennwert (strombegrenzende H-Sicherungen gemäß IEC 60282-1)
• Erforderlicher Wert des Übertragungsstroms - abgeleitet aus der Zeit-Strom-Kennlinie der Sicherung

Schritt 2: Überprüfen der Sicherung-Schalter-Koordination

• Besorgen Sie sich die Daten des Sicherungsherstellers zum Übertragungsstrom
• Bestätigen Sie, dass der LBS-Übertragungsstrom ≥ dem erforderlichen Übertragungsstromwert ist.
• Validierung der Koordination gemäß den Anforderungen des Anhangs IEC 62271-105
• Stellen Sie sicher, dass die Geschwindigkeit des LBS-Betriebsmechanismus mit der Löschzeit der Sicherung kompatibel ist.

Schritt 3: Umwelt- und Installationsbedingungen berücksichtigen

• Innenraum-Schaltanlagen: Luftisolierte LBS ist Standard; IP-Schutzart überprüfen (mindestens IP3X für MV-Paneele im Innenbereich)
• Hohe Luftfeuchtigkeit oder küstennahe Umgebungen: Erwägen Sie eine verstärkte Dämmstoffbehandlung oder SF6 LBS
• Umgebungstemperatur: Bestätigen Sie, dass die thermischen Nennwerte mit den örtlichen Bedingungen übereinstimmen (-25°C bis +40°C Standard gemäß IEC)
• Grad der Verschmutzung: IEC 60664 Verschmutzungsgrad 3 für industrielle Innenbereiche

Schritt 4: Bestätigung von Standards und Zertifizierungen

• IEC 62271-105: Primäre Norm für LBS in Kombination mit Sicherungen
• IEC 62271-200: Für metallgekapselte Schaltanlagen, die das Kombigerät enthalten
• Baumusterprüfbescheinigungen: Verlangen Sie aktuelle Prüfberichte, nicht nur Routineprüfzeugnisse

Anwendungsszenarien nach Umgebung

• Industrielle Unterstation: 12 kV Innen-LBS mit 630-1.000 A Übertragungsstrom - häufigste Konfiguration
• Verteilung des Stromnetzes: 24-kV-Kombigeräte mit höherem Übertragungsstrombedarf aufgrund größerer Sicherungswerte
• Geschäftsgebäude MV Räume: Kompakter Innen-LBS, Übertragungsstrom typischerweise im Bereich 200-630 A
• Solarpark MV Kollektor Unterstationen: Kombinationsgeräte mit LBS für häufigen Schaltbetrieb plus Transferstromkoordination

Was sind die häufigsten Fehler bei der Angabe des Übertragungsstroms?

Checkliste für Installation und Wartung

1. Prüfen Sie den Nennwert des Übertragungsstroms vor der Installation mit den Daten des Sicherungsherstellers vergleichen
2. Kontaktzustand prüfen - Grübchenbildung oder Verfärbungen deuten auf frühere Überstrombelastungen hin
3. Bestätigung der mechanischen Funktion - die manuelle und motorisierte Bedienung muss reibungslos und innerhalb der vorgegebenen Kraftgrenzen erfolgen
4. Isolationswiderstandsprüfung durchführen - mindestens 1.000 MΩ bei 2,5 kV DC vor der Erregung
5. Mechanische Verriegelung des Sicherungsschalters prüfen - der Auslösemechanismus des Schlagbolzens muss korrekt ausgerichtet sein

Häufig zu vermeidende Fehler bei der Spezifikation

• Fehler 1: LBS nur nach Laststrom spezifizieren - Der Übertragungsstrom ist ein separater, anspruchsvollerer Parameter. Ein LBS, der für eine Lastschaltung von 630 A ausgelegt ist, kann einen Übertragungsstrom von nur 400 A haben.
• Fehler 2: Nichtbeachtung des Sicherungstyps bei der Koordinierung — Geräteschutzsicherungen⁴ und Vollbereichssicherungen haben unterschiedliche Auswirkungen auf den Übertragungsstrom. Die Verwendung des falschen Sicherungstyps macht die Koordinierung vollständig ungültig.
• Fehler 3: Akzeptieren von routinemäßigen Prüfzeugnissen als Nachweis der Stromübertragungsfähigkeit - Die Prüfung des Übertragungsstroms ist eine Typprüfung nach IEC 62271-105. Fordern Sie immer Prüfberichte an, die sich speziell auf die Unterbrechung des Übertragungsstroms beziehen.
• Fehler 4: Übersehen der mechanischen Verriegelungsintegrität - Der Schlagbolzenmechanismus, der das Öffnen des LBS bei Auslösen der Sicherung auslöst, muss geprüft und kalibriert werden. Eine falsch ausgerichtete Verriegelung bedeutet, dass sich der LBS bei einem Sicherungsereignis möglicherweise gar nicht öffnet.

Schlussfolgerung

Der Übergabestrom ist der entscheidende Koordinierungsparameter zwischen einer Sicherung und einem Lasttrennschalter in einem MS-Kombigerät. Eine falsche Einstufung verkürzt nicht nur die Lebensdauer der Geräte, sondern führt auch zu einer direkten Störlichtbogen⁵ und das Risiko eines Systemausfalls. Durch die strikte Anwendung der IEC 62271-105, die Überprüfung der Koordinationsdaten von Sicherungsschaltern und die Auswahl eines Innenraum-LBS mit verifizierter Übertragungsstromstärke können Ingenieure und Beschaffungsmanager sicherstellen, dass ihre Mittelspannungs-Stromverteilungssysteme die Zuverlässigkeit und Sicherheit bieten, die Industrie- und Netzanwendungen erfordern. Bei Bepto Electric wird jeder von uns gelieferte Innenraum-LBS durch eine vollständige Dokumentation der Typentests nach IEC 62271-105 unterstützt - einschließlich der Aufzeichnungen der Unterbrechungstests für den Übertragungsstrom.

FAQs zum Übertragungsstrom in LBS-Kombigeräten

1. Legt die technischen Anforderungen und Prüfverfahren für Wechselstromschalter-Sicherungs-Kombinationen fest. ↩

2. Ein Material, z. B. Luft, SF6 oder Vakuum, das zum Löschen des Lichtbogens bei der Unterbrechung des Stromkreises verwendet wird. ↩

3. Die Spannung, die unmittelbar nach dem Erlöschen des Lichtbogens an den Klemmen eines Schaltgeräts auftritt. ↩

4. Eine Hochspannungssicherung, die Ströme ab einem bestimmten Mindestwert bis zum Nennausschaltvermögen unterbrechen kann. ↩

5. Eine gefährliche Freisetzung von Energie, die durch einen Lichtbogen verursacht wird und häufig auf einen Geräteausfall oder Koordinationsfehler zurückzuführen ist. ↩