Vergleich verschiedener 10kV Pfahlschalter (Aussenschalter, Lastschalter, Leitungsschutzschalter und Sicherung)

1. Was ist ein Pfahlschalter?​​
   Eine mechanische Schaltvorrichtung, die an Freileitungen von 10kV-Verteilungsleitungen auf Außenstrommasten installiert wird, und in Vorort- und ländlichen Verteilnetzen eingesetzt wird. Er ist dazu ausgelegt, Leitungslastströme und Fehlerströme zu trennen, zu schließen und zu leiten.
   Pfahlschalter bestehen in der Regel aus einem Schaltkörper mit Sensoren + einer FTU (Feeder Terminal Unit). Die im Folgenden besprochenen Schalter fallen in die Kategorie der pfahlmontierten Trennschalter (Isolatoren).

​2. Klassifizierung von Pfahlschaltern​
Pfahlschalter können nach mehreren Dimensionen klassifiziert werden. Die wesentlichen Klassifizierungsmethoden und -merkmale sind wie folgt:

​Nach Unterbrechungskapazität:​​

• ​a. Pfahltrennschalter (Isolator):​​ Keine Fähigkeit zur Bogenlöschung; kann keinen normalen Laststrom schließen oder unterbrechen. Hat eine sichtbare Trennung (Isolierlücke). Sein Hauptzweck ist es, Leitungen abzutrennen, um während der Wartung Sicherheit zu gewährleisten.
• ​b. Pfahl-Lastschalter:​​ Hat grundlegende Fähigkeit zur Bogenlöschung; kann normalen Laststrom (≤630A) schließen, leiten und unterbrechen. Kann Fehlerstrom leiten, aber nicht unterbrechen.
• ​c. Pfahlschutzschalter:​​ Starke Fähigkeit zur Bogenlöschung; kann normalen Laststrom (≤630A) und Fehlerstrom (≥20kA) schließen, leiten und unterbrechen.
• ​d. Pfahl-Fuse (Fall-Out-Fuse):​​ Kernfunktion ist das Unterbrechen von Kurzschlussströmen; wird für den Kurzschutz von Leitungen verwendet.

​3. Pfahltrennschalter (Isolator)​​
Auch bekannt als "isoliertes Messerschalter", ist es eine Steuervorrichtung ohne Bogenlöschmechanismus. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Stromversorgung zu isolieren, um die sichere Wartung anderer elektrischer Geräte zu gewährleisten. Das Betreiben unter Last ist nicht zulässig (es kann nur unter bestimmten Bedingungen Niedrigleistungsschaltkreise schließen/unterbrechen). Es ist eines der am häufigsten verwendeten und bedienbaren Geräte in Hochspannungsschaltungen.

​3.1 Kernanwendungen​

• Abschalten von Leitungsausrüstungen für Wartung, Störungssuche, Kabelprüfungen und Neuverkabelungen.
• Wenn geöffnet, isoliert er die Wartungsgeräte von der lebenden Leitung, schafft eine zuverlässige Isolationslücke und bietet eine "sichtbare, klare Trennungsanzeige", um die Sicherheit des Personals zu gewährleisten.
• Dient als Abgrenzungsschalter zwischen Freileitungen und Nutzerbesitz oder zwischen Kabelleitungen und Freileitungen.
• Installiert auf einer oder beiden Seiten eines Verbindungslastschalters, um Störungssuche, Kabelprüfungen und Wartung/Austausch des Verbindungslastschalters zu erleichtern.

​3.2 Kernmerkmale​

• ​Vorteile:​​ Geringe Kosten, einfache Struktur, langlebig.
• ​Einschränkungen:​​ Kann nicht bei Nennlast/Schwerlast betrieben werden; kann keinen Last- oder Kurzschlussstrom schließen/unterbrechen.
• ​Betriebsverfahren:​​ Zum Einschalten: "Zuerst den Isolator schließen, dann den Schutzschalter/Lastschalter." Zum Ausschalten: "Zuerst den Schutzschalter/Lastschalter öffnen, dann den Isolator."
• ​Besondere Zulassungsbedingungen:​​ Kann den Magnetisierstrom von Leerlauftransformatoren (≤2A) und den kapazitiven Strom von Leerlaufleitungen (≤5A) schließen/unterbrechen.
• ​Technische Parameter:​​ Typischerweise Spitzenbelastbarkeit (dynamische Stabilität) ≤40kA (muss bei der Auswahl überprüft werden). Mechanische Betriebsdauer beträgt etwa 2000 Zyklen.

​4. Pfahl-Lastschalter​
Ausgestattet mit einem einfachen Bogenlöschgerät, kann er Schaltkreise unter Last schließen und unterbrechen. Er kann bestimmte Lastströme und Überlastströme unterbrechen, jedoch nicht Kurzschlussströme. Er muss in Serie mit einer Hochspannungs-Sicherung (die den Kurzschlussstrom unterbricht) verwendet werden. Seine Funktionalität liegt zwischen einem Isolator und einem Schutzschalter. Seine Hauptanwendungen sind die Leitungsteilung und die Fehlerisolierung.

​4.1 Gemeinsame Arten und Merkmale​

​4.2 Strukturelle Merkmale der Hauptproduktausführungen​

• ​Vakuum-Lastschalter:​​ Dreiphasiges gemeinsames Gehäuse, ausgestattet mit VSP5 elektromagnetischem/Federbetriebenen Betriebsmechanismus. Kann integrierte Stromwandler (CTs) und Isolationslücken haben. Unterstützt Kabel/Endabschluss-Ausgänge. Kann hängend oder sitzend montiert werden.
• ​SF₆-Lastschalter:​​ Dreiphasiges gemeinsames Gehäuse. Kann integrierte Stromwandler (CTs) haben. Optional externe Isolationsvorrichtung. Unterstützt Kabel/Endabschluss-Ausgänge. Kann hängend oder sitzend montiert werden.

​5. Pfahlschutzschalter​
Ein Schaltgerät mit vollständiger Bogenlöschfähigkeit. Es kann normale Schaltkreisströme schließen, leiten und unterbrechen, und kann ungewöhnliche Schaltkreisströme (Überlast, Kurzschluss) innerhalb einer bestimmten Zeit leiten und unterbrechen. Seine Funktion entspricht einer Kombination aus "Fuseschalter + Über-/Unterthermorelay". Pfahlschutzschalter sind allgemein bekannt als "Wiederzuschaltgeräte" oder "Automatische Wiederzuschaltgeräte". Sie sind Kerngeräte für den Schutz und die Steuerung in Verteilnetzabschnitten, die an Masten installiert sind.

​5.1 Kernanwendungen​

• Teilung, Schaltung, Steuerung und Schutz von Verteilungsleitungssegmenten; fähig, Kurzschlussströme aktiv zu unterbrechen und zu schließen.
• Normalerweise zum Öffnen/Schließen von Leitungen verwendet; bei Störungen schaltet automatisch oder manuell (über Relaisschutzgeräte) fehlerhafte Leitungen aus.
• Installiert an Verantwortlichkeitsabgrenzungspunkten auf 10kV-Freileitungen; kann automatisch Einfachphasen-Erdschlüsse beseitigen und Kurzschlussfehler isolieren. Ein Kerngerät für die Automatisierung von Verteilnetzen.

​5.2 Klassifizierung und Hauptprodukte​
Klassifiziert nach Bogenlöschmedium: Öl-Schutzschalter (weitgehend veraltet), SF₆-Schutzschalter, Vakuumschutzschalter (aktuelle Hauptströmung).
Außenluft-Hochspannung-intelligente Vakuumschutzschalter sind derzeit die bevorzugte Wahl für Verteilungsleitungen, mit folgenden Merkmalen:

• ​Funktionen:​​ Störungserkennung, Schutzsteuerung, Kommunikationsfähigkeiten.
• ​Betriebsarten:​​ Manuell, elektrisch, Fernsteuerung, Remote-Operation vom Host-Computer.
• ​Aufbau:​​ Gehäuse + Betriebsmechanismus + Controller (kann einen integrierten Isolator enthalten).
• ​Optionale Komponenten:​​ CT (Schutz-Stromwandler), ZCT (Nullfolgen-Stromwandler), PT (Spannungswandler).

​5.3 Untertypen von Vakuumschutzschaltern​

• ​SF₆-isolierte Vakuumschutzschalter:​​ Vakuumbogenlöschung + SF₆-Isolation. Dreiphasiges gemeinsames Gehäuse. Federbetriebener Betriebsmechanismus. Kann integrierte CTs haben. Optionale externe Isolationsvorrichtung. Hängend oder sitzend montiert.
• ​Luft-isolierte Vakuumschutzschalter:​​ Vakuumbogenlöschung + Luftisolation. Dreiphasiges festes Gehäuse. Feder- oder Permanentmagneten-Betriebsmechanismus. Externe CTs. Optionale externe Isolationsvorrichtung. Sitzend montiert.

​6. Fall-Out-Fuse​
Allgemein bekannt als "Sicherungsauslöser", ist es der am häufigsten verwendete Kurzschutzschalter für Nebenleitungen und Verteiltransformatoren in 10kV-Verteilnetzen. Es ist wirtschaftlich, einfach zu bedienen und geeignet für Außenbereiche. Weit verbreitet für den Schutz und die Schaltoperationen auf 10kV-Leitungen und der Primärseite von Verteiltransformatoren.

​6.1 Kernanwendungen​

• Installiert auf 10kV-Verteilungs-Nebenleitungen: Begrenzt den Ausfallbereich. Bietet eine Isolatorfunktion durch seine sichtbare Trennung, schafft eine sichere Umgebung für die Wartung.
• Installiert für Verteiltransformatoren: Dient als Hauptschutz für Transformatoren, schützt sie vor Überlast- und Kurzschlussauswirkungen.

​6.2 Installation und Struktur​

• ​Installationsort:​​ Kann auf der Quellseite eines Lastschalters installiert werden (bevorzugt, wenn Fuses nicht häufig ersetzt werden müssen, ermöglicht es dem Lastschalter, Spannung zu isolieren) oder auf der Lastseite.
• ​Kernkomponenten:​​ Isolator, unterer Trägerbasis, unterer beweglicher Kontakt, unterer fester Kontakt, Montageplatte, oberer fester Kontakt, "Entenmaul"-Kontakt, oberer beweglicher Kontakt, Fusrorhr.

​7. Kernunterschiede zwischen Pfahlschaltern​
Die wesentlichen Unterschiede zwischen verschiedenen Pfahlschaltern liegen in drei Hauptdimensionen: Bogenlöschfähigkeit, Arten der unterbrechbaren Ströme und Schutzfunktion. Eine detaillierte Vergleichstabelle ist unten aufgeführt:

​Zusammenfassung​

• ​Trennschalter (Isolator):​​ Unterbricht nur Leerlaufstrom; bietet einen "sichtbaren Trennungspunkt" für sichere Wartung.
• ​Lastschalter:​​ Unterbricht normale Laststrom, nicht Fehlerstrom; erfordert eine Fuse für Fehlerprotection.
• ​Schutzschalter:​​ Unterbricht sowohl normale Last- als auch Fehlerströme; erfordert Koordinierung mit Relaisschutz; Kerngerät für den Schutz von Verteilnetzen.
• ​Fall-Out-Fuse:​​ Unterbricht speziell Kurzschluss- und Überlastströme; bietet kostengünstigen Schutz für Nebenleitungen und Transformatoren.