Hochspannungs-Leistungsschalter in Dead-Tank-Bauweise für Umspannwerke

LS ELECTRIC America hat eine Plattform von Dead-Tank-Leistungsschaltern für 245-kV- und 362-kV-Stromnetze eingeführt. Sie richtet sich an Energieversorgungsunternehmen und Netzbetreiber, die eine hohe Kurzschlussunterbrechungsfähigkeit, einen begrenzten Wartungsaufwand und eine effiziente Nutzung der Fläche in Umspannwerken benötigen. Die Leistungsschalter verwenden geerdete Metallgehäuse um die Unterbrechungskammern sowie SF6 für Isolierung und Lichtbogenlöschung.

Geerdetes Gehäuse kapselt Hochspannungskomponenten
Bei einem Dead-Tank-Leistungsschalter befindet sich die Unterbrechungskammer innerhalb eines geerdeten Metalltanks. Dadurch werden die Hochspannungskomponenten gekapselt, während das äußere Gehäuse auf Erdpotenzial gehalten wird. Dies begrenzt die Exposition gegenüber spannungsführenden Teilen während des Betriebs und der Wartung.

Für Energieversorgungsnetze ist diese Bauweise relevant, wenn Betriebsmittel elektrischen und mechanischen Belastungen standhalten und gleichzeitig einen kontrollierten Zugang für Wartungspersonal ermöglichen müssen. Die geschlossene Konstruktion trägt zudem dazu bei, Verunreinigungen der internen Komponenten zu begrenzen und längere Wartungsintervalle zu unterstützen.

Die Modelle für 245 kV und 362 kV sind für Schalt- und Fehlerklärungsaufgaben in Hochspannungsnetzen ausgelegt. Beide Ausführungen sind für einen Kurzschlussstrom von 63 kA, eine Unterbrechungszeit von zwei Zyklen und eine Ausschaltzeit von 33,4 ms ausgelegt.

SF6-Isolierung unterstützt schnelle Fehlerunterbrechung
Die Leistungsschalter verwenden SF6 zur Isolierung und Lichtbogenlöschung. Bei einem Fehler trennen sich die Kontakte des Unterbrechers, während das Gas zur Löschung des entstehenden Lichtbogens beiträgt. Eine schnelle Unterbrechung begrenzt die Dauer des Fehlerstroms und damit die Zeit, in der angeschlossene Betriebsmittel anormale elektrische Belastungen ausgesetzt sind.

Die Kurzschlussunterbrechungsleistung von 63 kA gibt den spezifizierten Fehlerstrom an, den der Leistungsschalter unter den entsprechenden Bemessungsbedingungen unterbrechen kann. Die angegebene Unterbrechungszeit von zwei Zyklen entspricht bei einer Netzfrequenz von 60 Hz der angegebenen Ausschaltzeit von 33,4 ms.

Für den Dauerstrom stehen Ausführungen mit 2000 A, 3000 A, 4000 A und 5000 A zur Verfügung. Damit kann die Plattform unterschiedliche Belastungsanforderungen in Umspannwerken abdecken, ohne die grundlegende Leistungsschaltertechnologie zu verändern.

Geschlossene Bauweise reduziert Wartungsaufwand
Der Leistungsschalter ist mit einem geschlossenen Gehäuse und einer robusten Konstruktion ausgelegt, die mechanischen und elektrischen Belastungen im Betrieb standhalten soll. Die Unterbringung der Unterbrechungskammer im Tank schützt die internen Komponenten zudem vor äußeren Verunreinigungen.

Ein reduzierter Wartungsaufwand kann insbesondere bei Energieversorgungsanlagen relevant sein, bei denen Stillstandszeiten die Netzverfügbarkeit beeinflussen. Die Pressemitteilung nennt jedoch weder ein festgelegtes Wartungsintervall noch eine quantifizierte Reduzierung der Lebenszykluskosten. Diese Vorteile hängen daher von den Betriebsbedingungen und dem jeweiligen Wartungskonzept ab.

Umspannwerkslayout und Fernbetrieb
Die Plattform ist auch für Anwendungen ausgelegt, bei denen die verfügbare Fläche im Umspannwerk begrenzt ist. Die kompakte Konstruktion kann dazu beitragen, die vorhandene Fläche effizienter zu nutzen. Der tatsächliche Platzbedarf hängt jedoch von Spannungsklasse, Bemessungsstrom, Zusatzkomponenten und der jeweiligen Anlagenkonfiguration ab.

Ein integriertes Steuerungssystem ermöglicht Überwachungs- und Fernbedienungsfunktionen. In einem Umspannwerk können diese Funktionen dazu dienen, den Zustand des Leistungsschalters aus der Ferne zu überwachen und Schalthandlungen von einer Leit- oder Betriebsstelle auszuführen. Dadurch kann der Bedarf an unmittelbaren Vor-Ort-Einsätzen bei Schalthandlungen reduziert werden.

Das 245-kV-Modell verwendet eine gemeinsame Rahmenkonstruktion, während das 362-kV-Modell über eine separate Rahmenkonstruktion verfügt. Die beiden mechanischen Ausführungen unterstützen unterschiedliche Integrationskonzepte für Hochspannungsumspannwerke.

Betrieb unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen
Die Leistungsschalter sind für Umgebungstemperaturen von -40 °C bis +50 °C spezifiziert. Nach Angaben des Unternehmens sind sie außerdem für seismische Anforderungen gemäß IEEE 693-2005 High ausgelegt.

Diese Spezifikationen sind für Umspannwerke relevant, die großen Temperaturschwankungen oder erheblichen seismischen Belastungen ausgesetzt sein können. Die tatsächliche Eignung für einen Standort hängt weiterhin von der vollständigen Anlagenplanung und den projektspezifischen Anforderungen ab.

Anwendungen in Energieversorgungs- und Netzinfrastrukturen
Die Plattform ist für Hochspannungsumspannwerke von Energieversorgungsunternehmen und Netzbetreibern vorgesehen. Typische Anwendungen dieser Leistungsschalterklasse umfassen das Schalten und den Schutz von Übertragungs- und Unterübertragungssystemen, in denen Fehlerströme mehrere zehn Kiloampere erreichen können.

Die Kombination aus Spannungsklassen von 245 kV und 362 kV, Dauerstromausführungen bis 5000 A und einer Kurzschlussunterbrechungsleistung von 63 kA ermöglicht den Einsatz in verschiedenen Hochspannungsumspannwerken.

Zusätzlicher Kontext:
Dieser Abschnitt enthält technische Spezifikationen und Wettbewerbsvergleiche, die nicht in der ursprünglichen Produktankündigung enthalten waren.

Dead-Tank-Leistungsschalter sind eine etablierte Technologiekategorie. Vergleichbare Produkte werden von mehreren großen Herstellern von Hochspannungsschaltanlagen angeboten. Hitachi Energy führt beispielsweise Dead-Tank-Leistungsschalter bis 245 kV mit Kurzschlussunterbrechungsleistungen von 50 kA bis 90 kA. Darunter befinden sich 63-kA-Ausführungen mit einer Unterbrechungszeit von zwei Zyklen und Bemessungsströmen bis 5000 A.

GE Vernova bietet ebenfalls einen Dead-Tank-Leistungsschalter für 245 kV und 63 kA mit Dauerstromausführungen von 3000 A, 4000 A und 5000 A an. Die veröffentlichten technischen Daten nennen je nach Ausführung eine Unterbrechungszeit von zwei oder drei Zyklen sowie Ausschaltzeiten von 33 ms oder 50 ms.

Siemens Energy führt Dead-Tank-Leistungsschalter für Spannungen von 72,5 kV bis 550 kV mit Unterbrechungsleistungen bis 90 kA und einem Betrieb mit zwei Zyklen. Das Portfolio umfasst außerdem kompakte Dead-Tank-Ausführungen für 145 kV und 245 kV, die für platzsparende Umspannwerkskonzepte vorgesehen sind.

Die veröffentlichten technischen Daten zeigen, dass die 245-kV-Ausführung von LS ELECTRIC America mit 63 kA und zwei Zyklen innerhalb der etablierten Leistungsbereiche vergleichbarer Dead-Tank-Leistungsschalter liegt. Die angegebene 362-kV-Ausführung mit 63 kA deckt eine höhere Spannungsklasse ab. Ein direkter Wettbewerbsvergleich würde jedoch gleichwertige veröffentlichte Angaben zu Unterbrechungszeit, Dauerstrom, Isolationspegeln, seismischer Qualifikation und Abmessungen erfordern.

Ein weiterer Entwicklungsschwerpunkt ist der Einsatz von SF6-freien Technologien. Hitachi Energy entwickelt beispielsweise SF6-freie Dead-Tank-Leistungsschalter für höhere Spannungsklassen, während GE Vernova bereits SF6-freie Dead-Tank-Technologie für niedrigere Spannungsebenen anbietet. Siemens Energy entwickelt ebenfalls SF6-freie Schalttechnik auf Basis alternativer Isolier- und Schaltmedien. Diese Entwicklung zeigt eine zunehmende technologische Ausrichtung auf Alternativen zu SF6, während die in der Ankündigung beschriebene Plattform von LS ELECTRIC America weiterhin SF6 verwendet.

Bearbeitet von Sucithra Mani, Induportals-Redakteurin – mit KI angepasst.

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