Messungen zur Kommutierungsbeanspruchung beim Schalten von 420-kV-Sammelschienen-Trennschaltern

Abstract:
In Freiluft-Schaltanlagen werden die Kommutierung des Stromflusses und damit die Verteilung des Lastflusses mit Sammelschienen-Trennschaltern realisiert. Beim Sammelschienenwechsel befinden sich die zu verbindenden und zu trennenden Sammelschienen auf Hochspannungs-Potential, so dass die Spannung über der Schaltstrecke prinzipiell Null ist. Wenn der zu kommutierende Strom in einem Abzweig, beispielsweise bei starker Windeinspeisung hoch ist und je nach Länge (Impedanz) der Sammelschienenleiterabschnitte ein Spannungsfall von bis zu einigen hundert Volt über der sich öffnenden Trennstrecke auftritt, entsteht ein Schaltlichtbogen. Dessen energetische Wirkung auf die Kontakt- bzw. Schaltstücke ist zu bewerten. In der Literatur wird über Schäden an Kontaktsystemen berichtet. Aufgabe war es, den zeitlichen Verlauf von Strom und Spannung des „Niederspannungs-Lichtbogens“ auf Hochspannungspotential zu messen, um den Energieumsatz im Lichtbogen zu quantifizieren und Berechnungen zur Höhe der treibenden Spannung über der Schaltstrecke verifizieren zu können. Der Beitrag berichtet über die Konstruktion und Inbetriebnahme eines Messsystems, das direkt auf eine 380 kV-Sammelschiene montiert ist. Parallel zu den Messungen waren das Lichtbogenbrennverhalten und Wirkungen an Armaturen und Kontaktstücken visuell zu analysieren. Im Ergebnis der Untersuchungen und auf Basis von Simulationsrechnungen wurde die Reihenfolge der Schalthandlungen beim Sammelschienenwechsel zur Minimierung der Spannung über der Schaltstrecke optimiert und lichtbogenfestere Kontaktstücke an ausgewählten Sammelschienen-Trennschaltern empfohlen.