MV- & HV-Kabelanschluss an Geräte & Verbindungen
Allgemeine Probleme und Überlegungen bei elektrischen Anschlüssen
Was die Anschluss von elektrischen Verbindungen in Innenraumschaltanlagen, Elektromotoren, Starkstromtransformatoren, Instrumententransformatoren und anderen Mittel- (MV, Spannungsbereich 1 kV < V < 60 kV) und Hochspannungsgeräten (HV, mit V ≥ 60 kV) betrifft, treten mehrere Herausforderungen auf. Diese Probleme resultieren oft aus der Komplexität der Anschlusssysteme, insbesondere in Bezug auf Schaltanlagen. Um diese Bedenken effektiv anzugehen, ist eine enge Abstimmung mit dem Gerätehersteller nicht nur ratsam, sondern unerlässlich.
Zu berücksichtigende Faktoren bei der Anschluss von elektrischen Maschinen und Übergängen von unterirdischen zu oberirdischen Kabeln
Faktoren beim Anschluss von elektrischen Maschinen
Bei der Anschluss von elektrischen Maschinen müssen eine Reihe von Faktoren sorgfältig berücksichtigt werden, um eine sichere, zuverlässige und effiziente Betriebsweise zu gewährleisten:
Stromleiter und Tragstrukturen: Das Design, das Material und die Festigkeit der Stromleiter und ihrer Tragstrukturen sind entscheidend. Sie müssen elektrische Ströme, mechanische Belastungen und potenzielle Kurzschlusskräfte aushalten, während sie korrekte Ausrichtung und Stabilität aufrechterhalten.
Isolierstruktur von Schaltgeräten: Die Integrität der Isolation innerhalb von Schaltgeräten ist entscheidend, um elektrische Durchschläge zu verhindern. Sie muss in der Lage sein, die Nennspannung, transiente Überspannungen und Umgebungsbedingungen ohne Versagen zu überstehen.
PD (Partial Discharge) Analyse: Die Durchführung einer Partialdischargeanalyse hilft, frühe Anzeichen von Isolierstoffdegradation zu erkennen. Partialentladungen können auf mögliche Schwachstellen im Isolierungssystem hinweisen, die, wenn sie unbehandelt bleiben, zu katastrophalen Ausfällen führen könnten.
Isoliermaterial: Die Wahl des Isoliermaterials, ob Öl, Schwefelhexafluorid (SF6) oder Vakuum, hat einen erheblichen Einfluss auf die Leistung. Jedes Material hat seine eigenen Vorteile und Grenzen hinsichtlich der Isolierstärke, der Bogenlöschfähigkeiten, des Umweltimpakts und der Wartungsanforderungen.
Zustand des Keilsystems: Das Keilsystem, das Komponenten sicher an Ort und Stelle hält, muss in gutem Zustand sein. Ein defektes Keilsystem kann zu lockeren Verbindungen, erhöhtem elektrischem Widerstand und potenziellem Überhitzung führen.
Typ des Kühlmediums: Für Maschinen, die auf gasbasierte Kühlungssysteme angewiesen sind, beeinflusst der Typ des verwendeten Kühlmediums die Wärmeabfuhr und die Gesamtleistung. Verschiedene Gase haben unterschiedliche thermische Leitfähigkeit und Wärmetransportkapazitäten.
Nähe geerdeter Komponenten zu Hochspannungsleitern: Die Position geerdeter Komponenten in Bezug auf Hochspannungsleiter ist entscheidend. Eine enge Nähe kann das Risiko von elektrischen Leckagen, Blitzdurchschlägen oder Störungen erhöhen, was eine geeignete Isolation und Abstandnahme erforderlich macht.
Anschlüsse für den Übergang von unterirdischen Kabeln zu Oberleitungskabeln
Anschlüsse für den Übergang von unterirdischen Kabeln zu Oberleitungskabeln, oft als OH/OG-Anschlüsse bezeichnet, spielen eine Schlüsselrolle in elektrischen Verteilnetzen. Diese Anschlüsse sind in der Regel für Systeme mit Nennspannungen bis zu 36 kV ausgelegt. Ihre Hauptfunktionen umfassen die Verbindung des Verteilersystems an vormontierte Innen- oder Außenschaltanlagen und die Verkabelung von elektrischer Energie, wobei die Notwendigkeit, dass Oberleitungen durch städtische Gebiete führen, vermieden wird.
OH/OG-Anschlüsse sind mit sowohl öl-Papier- als auch gekreuzverlinktem Polyethylen (XLPE)-isolierten Kabeln kompatibel, die ein- oder dreikernig sein können. Sie werden im Freien installiert und auf metallischen Strukturen montiert, die fest an Masten aus Holz, Beton oder Metall angebracht sind, wie in Abbildung 1 dargestellt.
Eine wesentliche Sicherheitsanforderung für OH/OG-Anschlüsse ist, dass ihre metallischen Strukturen ordnungsgemäß geerdet sein müssen. Diese Erdung dient zum Schutz vor elektrischen Schlägen, zur Abschirmung von Fehlerströmen und zur Gewährleistung der allgemeinen elektrischen Sicherheit des Systems.
Anforderungen an metallische OH/OG-Strukturen und Kabelinstallationen sowie Ellbogenanschlüsse
Anforderungen an metallische OH/OG-Strukturen und Kabelinstallationen
Die Höhe der OH/OG (Oberleitung/Untergrund)-metallischen Struktur ist nicht willkürlich; sie muss streng den Mindestisoliertoleranzen zum Boden entsprechen, wie in relevanten Branchenstandards definiert. Diese Einhaltung ist entscheidend, um die Sicherheit von Menschen, Ausrüstung und dem gesamten elektrischen System zu gewährleisten und elektrische Gefahren wie zufällige Berührungen oder Bögen zum Boden zu verhindern.
Bei der Installation von Kabeln für OH/OG-Anschlüsse sollten sie auf der Seite des Mastes positioniert werden, die von herankommendem Verkehr abgewandt ist. Dies minimiert das Risiko von Beschädigungen durch Fahrzeuge und erhöht die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der elektrischen Infrastruktur. Darüber hinaus ist es während des gesamten Installationsprozesses und nachdem die Kabel in ihrer endgültigen Position sind, unerlässlich, dass sie nicht über den vom Hersteller spezifizierten minimalen Innengrundradius gebogen werden. Das Nichteinhalten dieser Anforderung kann zu internen Schäden am Kabelisolier- und Leitermaterial führen, was potenziell zu elektrischen Ausfällen führen kann. In einigen Fällen kann, um den minimalen Biegeradius einzuhalten, höhere Masten erforderlich sein, was eine zusätzliche Überlegung in Planungs- und Installationsphasen darstellt. Darüber hinaus müssen OH/OG-Anschlüsse mit tierresistenten Maßnahmen konzipiert sein. Dies schützt die Kabel vor Schäden durch Tiere, die andernfalls zu Stromausfällen und Sicherheitsrisiken führen könnten.
Ellbogenanschlüsse
Kabelanschlüsse werden häufig verwendet, um Kabel an die Anschlüsse verschiedener Geräte, einschließlich Transformatoren, Motoren und vormontierter Schaltanlagen, anzuschließen. Aufgrund der spezifischen Bedingungen der elektrischen Installation oder der Natur der Geräteanschlüsse gibt es jedoch Fälle, in denen die Kabelverbindung zu den Buchsen versiegelt sein muss. In solchen Situationen sind Ellbogenanschlüsse, wie in Abbildung 2 dargestellt, die bevorzugte Wahl. Diese spezialisierten Anschlüsse bieten nicht nur eine sichere elektrische Verbindung, sondern auch die notwendige Versiegelungsfunktion, schützen das elektrische System vor Umwelteinflüssen und gewährleisten dessen stabile Funktion.
Ellbogenanschlüsse und deren Anwendung in Ringmain-Einheiten (RMUs)
Ellbogenanschlüsse erfüllen eine wichtige und spezialisierte Funktion, insbesondere wenn es um die Verbindung von Kabeln an die Buchsen von Ringmain-Einheiten (RMUs) geht. RMUs sind kompakte, selbstständige und vollständig isolierte Schaltanlagensysteme, die in der Regel Schwefelhexafluorid (SF6) als Isoliermedium verwenden. Sie werden weit verbreitet in sekundären Verteilnetzen eingesetzt und spielen eine wichtige Rolle bei der Verwaltung und Verteilung von elektrischer Energie auf lokaler Ebene.
Eines der Hauptmerkmale von RMUs ist ihr Design für den Widerstand gegen interne Bögen, was die Sicherheit und Zuverlässigkeit des elektrischen Systems erhöht. Die lebenden Teile von RMUs sind so konstruiert, dass sie wartungsfrei sind, was die Notwendigkeit regelmäßiger Eingriffe reduziert und Ausfallzeiten minimiert. Darüber hinaus ermöglicht ihre modulare Natur eine einfache Erweiterung am Installationsort, sodass das System sich an sich ändernde Strombedarfe im Laufe der Zeit anpassen kann.
Die Schalt- und Schutzfunktionen in RMUs werden durch die Verwendung von Schalter-Trennern in Kombination mit Sicherungen oder Schaltgeräten erreicht. Diese Konfiguration stellt sicher, dass das elektrische System sicher isoliert werden kann, Fehler schnell erkannt und beseitigt werden können und die Integrität des Verteilnetzes gewahrt bleibt.
Ellbogenanschlüsse sind nicht nur nützlich, um Kabel an RMU-Buchsen anzuschließen, sondern finden auch Anwendung, wenn mehrere Kabel an dieselbe Buchse eines elektrischen Geräts angeschlossen werden müssen. Wie in Abbildung 3 dargestellt, bieten diese Anschlüsse eine praktische und zuverlässige Lösung für solche komplexen Kabel- zu Geräteverbindungen, die die effiziente Verteilung von elektrischer Energie ermöglichen und gleichzeitig die Integrität und Sicherheit des gesamten Systems gewährleisten.
Elastimold-Kabelverbindungen und -Anschlüsse
Elastimold ist eine bekannte Marke, die eine umfassende Palette an Ausrüstung und Zubehör für Kabelverbindungen und -anschlüsse anbietet, die für Nennspannungen bis zu 36 kV ausgelegt sind.
Elastimold-Kabelanschlüsse sind sowohl in Einstück- als auch in modularen Designs verfügbar. Diese vielseitigen Modelle eignen sich für verschiedene Anwendungen, einschließlich des Übergangs von unterirdischen Kabeln zu freien Oberleitungskabeln, Verbindungen an lebende Fronten und Ellbogenverbindungen, was sie sowohl für Innen- als auch für Außenanwendungen geeignet macht. Sie können nahtlos in öl-, SF6- und luftgedämpfte Hochspannungsschaltanlagen, Transformatoren, Motoren und Kondensatoren integriert werden.
Die Designs von Elastimold-Produkten verwenden fortschrittliche Silikon-Gummi-Isoliermaterialien. Diese Materialien bieten essentiellen Widerstand gegen Kriechen, elektrische Entladungen, Witterungseinflüsse und Kontamination, was eine zuverlässige Leistung auch unter den härtesten Bedingungen gewährleistet. Die kompakte und leichte Bauweise von Elastimold-Einheiten ermöglicht eine einfache Montage in engen Räumen und ermöglicht frei hängende Anwendungen.
Elastimold-Geräte sind auch ATEX-zertifiziert. ATEX, abgeleitet vom französischen Titel der 94/9/EG (Europäische Kommission) Richtlinie "Appareils destinés à être utilisés en ATmosphères Explosibles" (Geräte, die in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden), sind diese Hochspannungsbuchsen für den Einsatz in öl- oder luftgedämpften Schaltanlagen und Transformatoren in gefährlichen Bereichen, wie in der Öl-, Gas- und Petrochemieindustrie, geeignet. Die Herstellung von Elastimold-Ausrüstung entspricht internationalen Standards, die von IEC (International Electrotechnical Commission), ANSI/IEEE (American National Standards Institute/Institute of Electrical and Electronics Engineers) und CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization) festgelegt werden.
Elastimold bietet mehrere spezialisierte Geräte für bestimmte Anwendungen:
Trennbare Ellbogenverbindungen und Zubehör: Diese sind Lastunterbrechungsverbindungen, die ein bequemes Verbindung- und Trennen von Kabeln und Geräten in Energiemanagementsystemen ermöglichen. Lastunterbrechungs-Ellbogen sind für den energisierten Betrieb mit standardmäßigen Heißstabwerkzeugen konzipiert, ermöglichen Last-Schaltvorgänge und bieten eine sichtbare Trennung. Die Komponenten können mit isolierten Kappen, Stopfen und Parkbuchsen isoliert werden.
Metalloxidvaristor (MOV) Blitzableiter: Diese Blitzableiter sind vollständig geschirmt und tauchtief, für Überspannungsschutz konzipiert. Sie verfügen über 200 A trennbare Verbindungsinterfaces für eine einfache Anbringung an anderen Elastimold-Zubehörteilen. Elastimold-Blitzableiter bieten Hochspannungsschutz gegen Blitz- und Schaltüberspannungen für Transformatoren, Kabel, Geräte und andere Komponenten, die typischerweise in unterirdischen Energieversorgungssystemen gefunden werden. Eine korrekte Platzierung, Spannungsauswahl und Koordination mit Riser-Pole-Blitzableitern kann die Schutzabstände erheblich verbessern und schädliche Überspannungen minimieren. Typische Anwendungen umfassen die Installation von Blitzableitern am Ende eines radialen Systems oder an beiden Enden eines offenen Punkts in einem Ringsystem, mit zusätzlichen Blitzableitern an strategischen Upstream-Standorten für optimale Schutzwirkung.
Fused Ellbows: Diese kombinieren austauschbare strombegrenzende Sicherungen für Stromschutz in OH/OG-Kabelanschlüssen mit 200 A trennbaren Verbindungsinterfaces für die Kompatibilität mit anderen Elastimold-Zubehörteilen.
Raychem ist eine weitere weit verbreitete Marke im Bereich der Kabelverbindung- und -anschlussausrüstung.
Anschlüsse für GIS (Gas-isolierte Umspannwerke)
Wenn der verfügbare Raum für die Umspannwerksinstallation begrenzt ist oder die Umgebungsbedingungen extrem hart sind, ist ein Gas-isoliertes Umspannwerk (GIS) oft die bevorzugte Lösung. GIS ist eine kompakte, mehrkomponentige Anordnung, die in einem geerdeten metallischen Gehäuse untergebracht ist. Es enthält Stromleiter, Schaltgeräte, Isolatoren und Messwandler, wobei komprimiertes Schwefelhexafluorid (SF6)-Gas als primäres Isoliermedium dient, um eine zuverlässige Phasen- zu Boden-Isolation zu gewährleisten. Während GIS normalerweise innen installiert werden, sind auch Außenmodelle verfügbar.
GIS-Einheiten sind mit Kabelanschlussgehäusen ausgestattet, in denen Kabelanschlüsse installiert werden. Laut IEC-Norm 60859 müssen sowohl die Gehäuse als auch die Kabelanschlüsse bestimmte Abmessungsanforderungen erfüllen, um die Interoperabilität sicherzustellen. Kabelanschlüsse für GIS sind für gas-, öl-Papier- und XLPE-isolierte Kabel geeignet und teilen viele Komponenten mit den bereits besprochenen Kabelverbindungen.
Merkmale von GIS-Kabelanschlüssen
Die Hauptmerkmale von GIS-Kabelanschlüssen umfassen:
Kabelschuh: Ermöglicht die Verbindung zwischen dem Kabelleiter und dem Anschluss.
Gehäuse: Normalerweise aus Aluminiumlegierung oder einem ähnlichen Material hergestellt, bietet strukturelle Unterstützung und Schutz.
Zuverlässiger Stützisolator: Hochwertige, nicht wandernde Epoxidharz-Isolatoren bieten ausgezeichnete mechanische und elektrische Eigenschaften. Diese Isolatoren sind mit SF6-Gas-Abbauprodukten kompatibel, was eine lange Lebensdauer des Anschlusses gewährleistet. Ihr Design ermöglicht auch eine optionale Kabelschirmentfernung.
Füllstoff: Wie Transformatoröl, Polybutenöl oder ähnliche Substanzen, die zur Isolation und Spannungsrelaxation dienen.
Spannungsrelaxationskegel mit Bundband: Verwaltet die elektrische Spannung am Schnittstellengebiet zwischen dem Kabelisolier- und dem Anschluss.
Rigid cable support: Der Anschluss wird durch einen Gewindekopf am oberen Ende des Stützisolators sicher fixiert. Dieses Design stellt sicher, dass die elektrische Verbindung zwischen dem GIS und dem Anschluss nicht von mechanischen Kräften des Kabels belastet wird.
Positives Dichtungssystem: Ein Doppelschlauchdichtungssystem wird verwendet, um den Ölfachraum des Anschlusses vom GIS-SF6-Fachraum abzudichten. Vollständig gehaltene Dichtungen werden komprimiert, um den Zutritt atmosphärischer Elemente in den Inneren des Anschlusses zu verhindern.
Erdschraube: Bietet eine sichere Verbindung für Erdungszwecke.
Abbildung 4 zeigt ein Schema eines GIS-Kabelanschlusses. Einige auf dem Markt erhältliche Modelle erfordern kein Öl, wodurch ein Ölbehälter entfällt.
Dichtung, Verbindung und Installationsanforderungen für GIS-Kabelanschlüsse
Dichtungssystem
Das Dichtungssystem von GIS-Kabelanschlüssen ist von entscheidender Bedeutung und muss sorgfältig konzipiert sein. Seine Hauptfunktion besteht darin, das Auslaufen von Öl oder Gas in das GIS zu verhindern. Eine beschädigte Dichtung könnte zu Isolierdefekten, Gasverlusten und potenziellen Sicherheitsrisiken führen. Durch die Sicherstellung eines robusten und zuverlässigen Dichtungssystems wird die Integrität der GIS-Umgebung und des gesamten elektrischen Systems gewahrt.
Passendes Verbindungsteil
Der GIS-Lieferant ist verantwortlich für die Bereitstellung eines passenden Verbindungsteils, das speziell für den Anschluss am Kabelende ausgelegt ist. Diese Komponente ist entscheidend, um eine sichere und elektrische Verbindung zwischen dem Kabel und dem GIS herzustellen. Die präzise Konstruktion und Kompatibilität des passenden Verbindungsteils sind entscheidend, um eine nahtlose Integration und optimale Leistung der Kabel-GIS-Schnittstelle sicherzustellen.
Isolierung und Prüfmöglichkeiten
Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit des elektrischen Systems zu gewährleisten, müssen geeignete Einrichtungen bereitgestellt werden, um ein Speisekabel sicher zu isolieren. Diese Isolierungsfähigkeit ist notwendig während Wartungsarbeiten, Reparaturen oder Fehlersuche. Darüber hinaus sollten Vorkehrungen getroffen werden, um ein Hochspannungsprüfkabel entweder an das GIS oder an das Kabel selbst anzuschließen. Diese Prüfmöglichkeiten ermöglichen routinemäßige Inspektionen und Diagnoseprüfungen, um den Zustand des Kabels und des GIS zu bewerten und potenzielle Probleme zu identifizieren, bevor sie zu größeren Problemen eskalieren.
Erforderliche Werkzeuge und Zubehör für die Installation von GIS-Anschlüssen
Für die erfolgreiche Installation von GIS-Kabelanschlüssen ist ein spezifisches Set von geeigneten Werkzeugen und Zubehör unerlässlich:
Panduit-Zangen: Diese Zangen sind speziell für die Installation von Bundbändern um den Spannungsrelaxationskegel konzipiert. Die genaue Anbringung des Bundbandes ist entscheidend, um elektrische Spannungen zu managen und die langfristige Zuverlässigkeit des Anschlusses zu gewährleisten.
Circlip-Zangen: Wird für die Installation des oberen Teils verwendet, bieten Circlip-Zangen den notwendigen Griff und die Präzision, um diese wichtige Komponente an Ort und Stelle zu sichern.
Adapterflansch: Der Adapterflansch spielt eine Schlüsselrolle dabei, die Verbindung zwischen verschiedenen Komponenten zu erleichtern und eine korrekte Passform und Ausrichtung innerhalb des GIS-Anschlusssystems zu gewährleisten.
Entfernungskit für den oberen Teil: Dieses Kit ist für Wartungs- und Reparaturarbeiten unerlässlich, um den oberen Teil sicher und effizient zu entfernen, wenn erforderlich.
Neuverteilungskit: Das Neuverteilungskit enthält alle notwendigen Komponenten und Hardware, um den Anschluss nach Wartungs- oder Reparaturarbeiten wieder zusammenzusetzen und sicherzustellen, dass alle Teile korrekt ersetzt werden.
Erdkit: Ein Erdkit ist entscheidend, um eine sichere elektrische Verbindung zum Boden herzustellen, was für die Sicherheit des elektrischen Systems und des Personals unerlässlich ist.
Schirmverbindung: Die Schirmverbindung sorgt für die korrekte Erdung und Abschirmung des Kabels, reduziert elektromagnetische Störungen und verbessert die Gesamtleistung des Kabel-GIS-Systems.
