Ausschaltvermögen von Mittelspannungs-Lasttrennschaltern bei Verwendung atmosphärischer Lösch- und Isoliergase
Produktform: Buch
Mittelspannungs-Lasttrennschalter stellen zentrale Komponenten in der
Energieversorgung dar. Als Bestandteil von Mittelspannungs-Schaltanlagen
der sekundären Verteilung ist ihre Aufgabe die sichere Unterbrechung von
Lastströmen im Netz und die Herstellung einer sicheren Trennstrecke. Im
Zuge des voranschreitenden Ausbaus der Mittelspannungsnetze werden vermehrt
gasisolierte Anlagen gefüllt mit Schwefelhexafluorid (SF6) verbaut,
da der Einsatz des Lösch- und Isoliergases SF6 den Aufbau kompakter und
zuverlässiger Anlagen erlaubt. SF6 ist jedoch ebenfalls das stärkste bekannte
Treibhausgas, mit einer Treibhauswirkung von 23.500 CO2-Äquivalenten.
Eine Substitution von SF6 unter Beibehaltung der Baugröße und Zuverlässigkeit
ist daher erstrebenswert. Der Lasttrennschalter stellt dabei die kritische
Komponente dar, da das Füllgas im Schalter sowohl die Lichtbogenlöschung
als auch die Spannungsisolation übernimmt. Mögliche Alternativgase weisen
geringere elektrische Festigkeiten und Lichtbogenlöschvermögen als SF6 auf,
daher ist eine grundlegende Anpassung der Auslegung des Lasttrennschalters
erforderlich. Ziel dieser Arbeit ist die Identifikation und Quantifikation
der wesentlichen Einflussparameter auf das Ausschaltvermögen eines Mittelspannungs-
Lasttrennschalters unter Verwendung alternativer Lösch- und
Isoliergase.
In einer Parameterstudie wird das thermische Ausschaltvermögen und die
dielektrische Wiederverfestigung für verschiedene Auslegungsgrößen an einem
Modell-Lasttrennschalter bestimmt. Essentiell für ein ausreichendes
Ausschaltvermögen ist eine ausreichende Lichtbogenkühlung, die sowohl
durch konvektive Kühlung durch eine axiale Beblasung als auch durch
den Hartgaseffekt, d.h. den Abbrand von Polymeren in Lichtbogennähe,
sichergestellt werden kann. Beide Mechanismen können durch verschiedene
Parameter der Schalterauslegung beeinflusst werden. Aus den gewonnenen
Ergebnissen wird ein Designkriterienkatalog abgeleitet, der zur Auslegung
eines Technologiedemonstrators eines umweltfreundlichen Mittelspannungs-
Lasttrennschalters dient. Am Ende der Arbeit wird dieser erfolgreich einer
normgerechten Prüfung des Ausschaltvermögens unterzogen.weiterlesen