Was sind die Ursachen für Ausfälle in Niederspannungs-Schaltgeräten selbst?

Basierend auf jahrelangen Feldstatistiken zu Schaltgeräteunfällen und in Kombination mit Analysen, die sich auf den Leistungsschalter selbst konzentrieren, wurden die Hauptursachen identifiziert als: Versagen des Betriebsmechanismus; Isolationsfehler; schlechte Trenn- und Schließeigenschaften; und schlechte Leitfähigkeit.

1. Versagen des Betriebsmechanismus

Das Versagen des Betriebsmechanismus äußert sich in verzögerten oder unerwünschten Operationen. Da die grundlegendste und wichtigste Funktion eines Hochspannungsschalters darin besteht, korrekt und schnell Störungen im Stromnetz zu isolieren, stellen verzögerte oder unerwünschte Operationen eine ernsthafte Bedrohung für das Stromnetz dar, hauptsächlich in den folgenden Aspekten:

• Erweiterung des Störungsumfangs – was ursprünglich ein Einzelleitungsfehler war, kann sich ausweitend auf die gesamte Busleitung auswirken oder sogar zu einem vollständigen Ausfall einer Umspannanlage oder eines Kraftwerks führen;

• Verlängerung der Störungsbehebungszeit, was die Systemstabilität beeinträchtigt und den Schaden an kontrollierten Geräten verschlimmert;

• Verursachung eines ungleichmäßigen (nicht vollphasigen) Betriebs, was oft zu unnormalen Betriebsbedingungen von Schutzrelais und Systemoszillationen führt, was leicht zu einem systemweiten oder großflächigen Ausfall eskalieren kann.

Die Hauptursachen für das Versagen des Betriebsmechanismus sind:

• Mängel am Betriebsmechanismus;

• Mechanische Mängel am Schalter selbst;

• Mängel am Betriebs- (Steuer-)System.

2. Isolationsunfälle

Isolationsunfälle an Schaltern können in interne und externe Isolationsunfälle unterteilt werden. Interne Isolationsunfälle führen in der Regel zu schwerwiegenderen Folgen als externe.

2.1 Interne Isolationsunfälle

Betrifft hauptsächlich Dichtungen und strombezogene Vorfälle. Die primäre Ursache ist Feuchtigkeitseintritt durch Wassereindringen; sekundäre Ursachen sind Ölverdunkelung und unzureichendes Ölstand.

2.2 Externe Isolationsunfälle

Hauptursachen sind Verunreinigung und Blitzschlag, die zu Durchschlägen oder Explosionen des Schalters führen. Der Hauptgrund für Verunreinigungsblitze ist, dass die Kriechentfernung von Porzellandurchführern für Gebiete mit hoher Verunreinigung zu kurz ist; zweitens ermöglicht Ölleckage am Schalter den Anhaftung von Schmutz an den Porzellanschürzen, was Blitze auslöst.

3. Fehlschläge bei Trenn- und Schließenleistung

Trenn- und Schließvorgänge stellen die härteste Prüfung für einen Schalter dar. Die überwiegende Mehrheit der Trenn- und Schließfehlschläge ist hauptsächlich auf offensichtliche mechanische Mängel am Schalter zurückzuführen; sekundär auf unzureichendes Öl oder Öl, das den erforderlichen Spezifikationen nicht entspricht. Einige Fälle sind auch auf unzureichende Unterbrechungskapazität des Schalters zurückzuführen. Allerdings ist Letzteres seltener, da eine beträchtliche Anzahl von Fehlschlägen sogar bei der Schaltung kleiner Lasten oder normaler Lastströme auftritt.

4. Fehlschläge bei mangelnder Leitfähigkeit

Die Analyse von Feldunfallstatistiken zeigt, dass Fehlschläge bei mangelnder Leitfähigkeit hauptsächlich durch mechanische Mängel verursacht werden, einschließlich:

• Schlechter Kontakt – wie beispielsweise unreine Kontaktoberflächen, unzureichende Kontaktfläche oder unzureichender Kontaktdruck;

• Abtrennung oder Verklemmung – zum Beispiel Abtrennung von Kupfer-Wolfram-Kontakten;

• Lockerer Schraubkontakt;

• Gebrochene flexibel Verbindungen.