LEISTUNGSVERGLEICH VON SF6-KOMBINATIONSGERÄT UND LEISTUNGSSCHALTER

Leistungsvergleich von SF6-Kombinationsgerät und Leitungsschutzschalter

Leerlaufverhalten des Transformators

Die Lastcharakteristika der Ringkabelschaltanlage im Stromverteilungssystem hängen maßgeblich von der Aufteilung und Abschaltung des Verteiltransformators ab. Die übliche Leistung liegt zwischen 315 und 1250 kVA, der Leerlaufstrom des Verteiltransformators bei etwa 2 % des Nennstroms. Beim Abschalten des Leerlauftransformators kann es bei Verwendung eines Leistungsschalters mit hoher Lichtbogenlöschleistung und externer Lichtbogenlöschung zu einer erzwungenen Lichtbogenlöschung vor Nulldurchgang und damit zu einer Abschaltüberspannung kommen. Leistungsschalter, die aufgrund ihrer Lichtbogenlöschleistung für hohe Kurzschlussströme ausgelegt sind, können beim Abschalten eines kleinen Leerlaufstroms des Transformators ebenfalls zu einer erzwungenen Lichtbogenlöschung und damit zu einer Abschaltüberspannung führen. Daher ist der Einsatz von Leistungsschaltern mit hoher Lichtbogenlöschleistung nicht empfehlenswert. Aufgrund der elektrischen Eigenschaften von SF6-Gas leitet der Lichtbogen auch nach der Kühlung in SF6-Gas noch Strom, bis die Temperatur sehr niedrig ist. Dadurch ist die Stromabschaltung vor dem Nulldurchgang gering, was hohe Überspannungen verhindert. Daher ist die Leistung eines SF6-Lastschalters zum Abschalten eines Transformators im Leerlauf besser als die eines SF6-Leistungsschalters, und ein SF6-Leistungsschalter ist wiederum besser als ein Vakuum-Leistungsschalter.

Schutz der Leistungsfähigkeit von Verteiltransformatoren

Zum Schutz von Verteiltransformatoren ist die Kombination aus SF6-Lastschalter und Sicherung effektiver als Leistungsschalter. Letztere bieten mitunter keinen ausreichenden Schutz. Kurzschlussversuche belegen, dass bei einem Kurzschluss in einem ölgekühlten Transformator der Fehler innerhalb von 20 Millisekunden behoben werden muss, um eine Explosion des Öltanks zu verhindern. Die Begrenzung des Kurzschlussstroms schützt den Transformator wirksam. Die vollständige Abschaltzeit eines Leistungsschalters setzt sich aus der Ansprechzeit des Relais, der Eigenansprechzeit des Leistungsschalters und der Lichtbogenzeit zusammen. Diese beträgt in der Regel drei Perioden (60 Millisekunden) und bietet daher keinen ausreichenden Schutz für den Transformator. Selbst bei Trockentransformatoren ist der Einsatz von Sicherungen aufgrund ihrer schnellen Schutzwirkung besser als bei Leistungsschaltern.

Koordinierungsleistung des Relaisschutzes

Der Schutz des Leistungsschalters am Kopfende des Ringnetzes (der 10-kV-Abzweigleistungsschalter des Umspannwerks) ist üblicherweise auf 0 Sekunden für Schnellabschaltung, 0,5 Sekunden für Überstrom und 0,5 Sekunden für Nullfolge eingestellt. Wird ein Leistungsschalter in der Ringleitung verwendet, ist es selbst bei einer Einstellung von 0,5 Sekunden aufgrund der Streuung der inhärenten Ansprechzeit des Leistungsschalters schwierig sicherzustellen, dass der erste Leistungsschalter nicht zuerst auslöst. Die Strombegrenzungssicherung wird durch den Spannungsabfall beim Kurzschluss nicht beeinflusst und kann den Fehler in kürzester Zeit beseitigen, ohne eine Mehrfachauslösung zu verursachen.