Mittelspannungs-Schaltanlagen
Von 3 kV bis 36 kV wird das Schaltgerät als Mittelspannungsschaltgerät oder MV-Schaltgerät kategorisiert. Diese Schaltgeräte gibt es in vielen Arten. Sie können metallumhüllte Innenraumschaltgeräte, metallumhüllte Außenschaltgeräte, Außenschaltgeräte ohne Metallumhüllung usw. sein. Das Unterbrechungsmedium dieses Schaltgeräts kann Isolieröl, SF6-Gas oder Vakuum sein. Die Hauptanforderung an das Stromnetz ist, den Strom bei einem Fehlereinsatz unabhängig davon zu unterbrechen, welcher Typ von LS im MV-Schaltgerät verwendet wird. Obwohl es auch in anderen Bedingungen funktionieren kann.
Mittelspannungsschaltgeräte sollten fähig sein,
Normale Ein- und Ausschaltvorgänge.
Unterbrechung des Kurzschlussstroms.
Schalten von kapazitiven Strömen.
Schalten von induktiven Strömen.
Einige spezielle Anwendungen.
Alle oben genannten Funktionen müssen mit einem hohen Maß an Sicherheit und Zuverlässigkeit ausgeführt werden.
Unterbrechung des Kurzschlussstroms
Der Hauptfokus der Leistungsschalter-Konstruktion liegt darauf, dass alle Leistungsschalter fähig sein sollten, den Kurzschlussstrom mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit und Sicherheit zu unterbrechen. Die Anzahl der Fehlzustände, die während der gesamten Lebensdauer eines Leistungsschalters auftreten, hängt hauptsächlich von dem Standort des Systems, der Qualität des Systems und den Umgebungsbedingungen ab. Wenn die Anzahl der Auslösevorgänge sehr hoch ist, ist die beste Wahl ein Vakuumschalter, da er bis zu 100 Fehlzuständen mit Kurzschlussströmen bis zu 25 kA keine Wartung erfordert. Andere Leistungsschalter benötigen Wartung nach 15 bis 20 Fehlzuständen mit demselben Kurzschlussstrom des LS. Die Umspannwerke in ländlichen Gebieten sind in der Regel vom Außentyp, und die meisten von ihnen sind unbemannt. Daher ist für diese Art von Anwendungen eine wartungsfreie Außenversion des Mittelspannungsschaltgeräts am besten geeignet. Porzellanummantelte Vakuumschalter erfüllen diese Anforderung gegenüber den herkömmlichen Innenkiosken.
Schalten von kapazitiven Strömen
Die Kondensatorbank wird in Mittelspannungssystemen verwendet, um den Leistungsfaktor des Systems zu verbessern. Unbelastete Kabel und Freileitungen haben ebenfalls einen kapazitiven Ladungsstrom. Die Kondensatorbank und unbelastete Stromleitungen sollten sicher vom System getrennt werden, ohne dass es zur Reionisation kommt. Reionisation in der Kontaktlücke verursacht Überspannung im System. Der Vakuumschalter erfüllt diese Anforderung.
Während des Einschaltens einer Kondensatorbank fließt ein hoher Anstieg des Einschaltstroms durch die LS-Kontakte. Leistungsschalter mit Flüssigkeitslöschemedium und Tulpenkontakten können von Kontaktstiftverzögerungen leiden. Vakuumschalter für Mittelspannung sind die perfekteste Wahl für diesen Zweck, da Vakuumschalter während kurzer Vorkontaktzeiten geringe elektrische Bogenbildung aufweisen.
Schalten von induktiven Strömen
Ältere VCB hatten eine Stromunterbrechungsstufe von 20 A, wenn diese Schalter zum Schalten von Transformern verwendet wurden, waren besondere Überspannungsschutzvorrichtungen erforderlich. Moderne VCB haben eine sehr geringe Unterbrechungsstromstärke, die etwa 2 – 4 A beträgt. Daher eignen sich moderne Vakuumschalter für Mittelspannung sehr gut zum Schalten eines unbelasteten Transformators. Da der moderne VCB den Strom bei einem sehr niedrigen Niveau unterbricht, sind zusätzliche Überspannungsschutzvorrichtungen nicht erforderlich. Daher ist der VCB für das Schalten von sehr geringen induktiven Lasten geeignet. Aber wenn der induktive Strom im System niedrig, aber nicht sehr niedrig ist, ist der VCB die beste Wahl.
Spezialanwendung von Mittelspannungsschaltgeräten
Bogenschmelzofen
Ein elektrischer Bogenschmelzofen muss häufig ein- und ausgeschaltet werden. Der zu schaltende Strom kann zwischen 0 und 8 Mal des Nennstroms des Ofens liegen. Ein elektrischer Bogenschmelzofen muss bei seinem normalen Nennstrom bis 2000 A etwa 100 Mal pro Tag ein- und ausgeschaltet werden. Ein normaler SF6-Leistungsschalter, Luftleistungsschalter und Ölleistungsschalter sind für diese häufigen Operationen überhaupt nicht wirtschaftlich. Ein Standard-Vakuumschalter ist die geeignetste Alternative für diese häufigen Hochstrom-Leistungsschalteroperationen.
Eisenbahnbetrieb
Eine weitere Anwendung des Mittelspannungsschaltgeräts ist das Einphasen-Eisenbahnsystem. Die Hauptfunktion des Leistungsschalters, der mit dem Eisenbahnbetriebssystem verbunden ist, besteht darin, Kurzschlüsse in der Oberleitung zu unterbrechen, die häufig und vorübergehend auftreten. Daher sollte ein Leistungsschalter, der für diesen Zweck verwendet wird, über kurze Unterbrechungszeiten bei kleinem Kontaktabstand, kurze Bogenzeiten, schnelles Unterbrechen verfügen, und der VCB ist die beste mögliche Lösung. Die Bogenenergie ist bei Einphasen-LS höher als bei Dreiphasen-LS. Sie ist jedoch in einem Vakuumschalter immer noch viel geringer als in einem herkömmlichen Leistungsschalter. Die Anzahl der Kurzschlüsse, die in der Oberleitung auftreten, ist viel höher als die, die in einem elektrischen Energieversorgungssystem auftreten. Mittelspannungsschaltgerät mit Vakuumschalter ist am besten geeignet für den Traktionsbetrieb. Wir können daraus schließen, dass in Mittelspannungssystemen, in denen die Auslösefrequenz sehr hoch ist, MV-Vakuumschaltgeräte die geeignetste Lösung sind.
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