Mittelspannungs-Schaltanlagen störlichtbogenfrei

ABB hat ein besonders schnelles Störlichtbogen-Schutzsystem für Mittelspannungs-Schaltanlagen entwickelt. Der neue ultraschnelle Erdungsschalter UFES (Ultra Fast Earthing Switch) ist eine innovative Kombination der über Jahrzehnte bewährten ABB-Produkte Vakuum-Schaltkammer und Is-Begrenzer.

Mit der extrem kurzen Schaltzeit der speziellen Vakuum-Schaltkammer von weniger als 1,5 ms in Verbindung mit der schnellen und sicheren Detektion von Fehlerstrom und Licht gewährleistet dieses System das sofortige Verlöschen eines Störlichtbogens. Der Schnellerdungsschalter kann für Bemessungs-Spannungen bis 40,5 kV und Bemessungs-Kurzschlussströme bis 63 kA thermische und mechanische Schäden in der Schaltanlage vermeiden.

Der neue Schnellerdungsschalter UFES umfasst die drei Primär-Schaltelemente und die zuverlässige Elektronik QRU, die die Strom- und Lichterfassung sowie das sichere Auslösen innerhalb kürzester Zeit gewährleistet. Ein Primär-Schaltelement besteht aus einer Vakuum-Schaltkammer und einem Mikro-Gasgenerator als Antrieb für einen beweglichen Kolben und ist für ein einmaliges Auslösen ausgelegt. Dieser funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie ein Airbag im Auto. Mit Ausnahme der direkten Zündung des Gasgenerators können alle Funktionen der Elektronik jederzeit überprüft werden. Die Elektronik überwacht permanent die Funktionstüchtigkeit des Zündelements. In Kombination mit dem Lichterfassungssystem TVOC können bis zu 54 Schaltanlagenräume aktiv vor Schäden durch Störlichtbögen geschützt werden. So erhöht UFES deutlich die Anlagenverfügbarkeit und den Personenschutz und reduziert gleichzeitig die Ausfallzeiten und Reparaturkosten bei Störfällen.

Detektiert die Elektronik über das Stromsignal eines Wandlers und der Lichterkennung in einem Schottraum der Schaltanlage einen Störlichtbogen, wird der Gasgenerator ausgelöst. Dabei treibt der erzeugte Gasdruck den beweglichen Kolben, an dessen Stirnseite ein Schaltstift in die Vakuum-Schaltkammer hineinragt. Diese ist zweigeteilt und stellt aus dielektrischer Sicht zwei Vakuumstrecken in Reihe dar, die durch eine Membran getrennt sind.

In der einen Kammer befindet sich der auf Erdpotenzial liegende Schaltstift, in der anderen Kammer der auf Hochspannungspotenzial liegende Festkontakt. Der Kolben dringt in die erste Kammer ein, der Schaltstift durchstößt die Membran und verrastet anschließend prellfrei und dauerhaft mit dem Festkontakt. Vor, während und nach dem Vorgang ist der Kolben über ein ebenfalls bewegliches Kontaktsystem sicher mit dem Erdpotenzial verbunden. Durch das Einschlagen des Schaltstiftes in den Festkontakt ist ein möglicher Störlichtbogen nach seiner Entstehung in weniger als vier Millisekunden kurzgeschlossen und verloschen.

Mögliche Einbauorte für die Primär-Schaltelemente des ultraschnellen Erdungsschalters UFES sind die zu schützenden Kabelanschlussräume einer Schaltanlage oder die einzelnen separaten Sammelschienenabschnitte, um die gesamte Anlage abzudecken. Den Schnellerdungsschalter gibt es als einzelnes Gerät oder als komplette Einheit in einer typgeprüften ABB-Service-Box für die einfache Installation in bestehenden Schaltanlagen. Das Gesamtsystem ist somit als aktiver Störlichtbogen-Schutz eine Lösung für Mittelspannungs-Schaltanlagen und auch eine sinnvolle Erweiterung für störlichtbogenqualifizierte Schaltanlagen. Zusätzlich ermöglicht es die Vermeidung von aufwendigen Druckentlastungssystemen in schwer zugänglichen Aufstellungsräumen.