Wie verbessert ein ausziehbarer Vakuum-Leistungsschalter die Wartung

Kernkonstruktionsvorteile des ausziehbaren Vakuum-Leistungsschalters für die Wartung

Modulare, ausziehbare Bauweise ermöglicht den Austausch im Betrieb ohne Abschaltung des Schaltschranks

Ein ausziehbarer Vakuum-Leistungsschalter (VCB) ist mit einem schienengeführtem Chassis ausgestattet, das sich problemlos aus einer unter Spannung stehenden Schaltanlage herausziehen lässt – selbst wenn die Sammelschienen noch stromführend sind. Die gesamte Konstruktion basiert auf Modularität, sodass Techniker defekte Einheiten in weniger als einer halben Stunde austauschen können, ohne die Stromversorgung der übergeordneten Anlage unterbrechen zu müssen. Für Standorte, an denen jede Sekunde zählt – wie Rechenzentren und Krankenhäuser – ist dies von großer Bedeutung: Laut einer Studie des Ponemon Institute aus dem Jahr 2023 belaufen sich die Kosten für Ausfallzeiten dort auf über 740.000 US-Dollar pro Stunde. Wenn Bediener an diesen Leistungsschaltern arbeiten müssen, entriegeln sie diese zunächst, ziehen sie in die sogenannte Prüfstellung heraus, trennen die sekundären Steueranschlüsse und entfernen schließlich die gesamte Einheit vollständig – während alle übrigen Komponenten im Hintergrund weiterhin normal betrieben werden.

Langlebigkeit des Vakuum-Löschglieds reduziert die Häufigkeit routinemäßiger Inspektionen um bis zu 60 %

Die Vakuum-Schalttechnik arbeitet innerhalb vollständig abgedichteter Kammern, wodurch diese Geräte widerstandsfähig gegenüber Problemen wie Oxidation, Feuchtigkeitseinwirkung und anderen atmosphärischen Verunreinigungen sind, die typischerweise bei den älteren SF6- und ölgefüllten Leistungsschaltern zu Ausfällen führen, die wir früher verwendeten. Aufgrund dieses Schutzes verschleißen die Kontakte im Laufe der Zeit weniger stark, sodass Wartungspersonal die Prüfintervalle tatsächlich von einmal jährlich auf alle drei Jahre verlängern kann. Einige große Energieversorgungsunternehmen berichteten, dass sie seit dem Wechsel auf Vakuum-Leistungsschalter die Inspektionen um nahezu zwei Drittel reduzieren konnten. Das bedeutet eine jährliche Einsparung von rund 200 Arbeitsstunden pro Umspannwerk, ohne dabei die erforderlichen Zuverlässigkeitsanforderungen gemäß den Normen IEEE C37.09 und IEC 62271-100 zu vernachlässigen.

Integrierte mechanische Verriegelungen verhindern menschliches Versagen während des Herausziehens und Wiedereinführens

Drei unabhängige, rein mechanische Verriegelungen eliminieren die Abhängigkeit von prozeduralen Kontrollen oder der Einschätzung durch den Bediener:

• A einführverriegelung verhindert physisch eine Bewegung, solange die Hauptkontakte geschlossen sind;
• A verschlussystem deckt lebende Sammelschienen automatisch beim Herausziehen ab;
• Präzisions-Positionssensoren verhindern das erneute Einführen, falls die Ausrichtung um mehr als 1 mm abweicht. Gemeinsam gewährleisten diese Schutzmaßnahmen die Vermeidung von Lichtbogenstößen während der Wartung und erfüllen die Anforderungen der NFPA 70E an elektrische Sicherheit – sie bieten einen inhärenten Schutz, der nicht von der Konsistenz der Schulung oder der Einhaltung von Checklisten abhängt.

Messbare Einsparungen bei Wartungszeit und -aufwand

Fallstudie: Unterverteilung eines Rechenzentrums verkürzte die mittlere Reparaturzeit (MTTR) von 4,2 Stunden auf 0,9 Stunden mithilfe von herausziehbaren Vakuum-Leistungsschaltern

Nach dem Wechsel zu ausziehbaren Vakuum-Leistungsschaltern sank die mittlere Reparaturdauer (MTTR) einer Unterverteilung eines Data-Center-Substations der Stufe III um nahezu 80 %. Was früher Technikern 4,2 Stunden kostete, dauert nun pro Austausch knapp eine Stunde. Diese erhebliche Zeitersparnis ergibt sich durch das Wegfallen von Arbeitsschritten wie dem Abschalten ganzer Schaltanlagen, dem Zerlegen komplizierter Komponenten, der Überprüfung der Lichtbogen-Schutzgrenzen sowie der gleichzeitigen Koordination mehrerer Teams. Bei insgesamt 16 Wartungszyklen pro Jahr summieren sich diese Einsparungen auf insgesamt 52 Stunden und verhindern etwa 350.000 USD an entgangenen Betriebskosten – unter der Annahme, dass jede Stunde Ausfallzeit rund 15.000 USD kostet. Fazit? Die Personalkosten pro Wartungszyklus sanken ebenfalls um fast die Hälfte. Und vergessen wir nicht jene lästigen Installationsfehler: Plug-and-Play-Installationen reduzieren Nacharbeitsprobleme deutlich, da Studien zeigen, dass fehlerhafte Installationen laut dem „Electrical Safety Review“ des vergangenen Jahres für rund 23 % aller Verzögerungen bei elektrischen Wartungsarbeiten verantwortlich sind. Außerdem wurden all diese Vorteile ohne Einbußen bei den Sicherheitsstandards erzielt; sämtliche Komponenten erfüllen weiterhin die Anforderungen der NFPA 70E.

Verbesserte elektrische Sicherheit während Wartungsarbeiten

Visuelle Trennindikatoren liefern eine eindeutige Bestätigung der Isolierung – und beseitigen jegliche Unklarheiten im Rahmen von Sperren/Anbringen von Warnschildern

Das Problem bei der Wartung von Hochspannungsanlagen war stets die Gewissheit, ob die Geräte ordnungsgemäß isoliert sind. Optische Trennanzeigen greifen dieses genaue Problem direkt an. Traditionelle Sperre-und-Kennzeichnungssysteme (Lockout/Tagout) beruhen stark darauf, dass Verfahren korrekt befolgt, genaue Aufzeichnungen geführt und die Kennzeichnungsschilder tatsächlich sorgfältig gelesen werden. Diese mechanischen Anzeigeflaggen hingegen geben den Mitarbeitern unmittelbar sichtbare Hinweise darauf, sobald sich die Kontakte innerhalb der Vakuum-Löschkammer trennen. Wenn der Leistungsschalter in die Trennstellung bewegt wird, erscheint ein leuchtend roter Marker, der sich präzise mit den Inspektionsfenstern aus mehreren verschiedenen Blickwinkeln rund um die Anlage ausrichtet. Dadurch ergibt sich ein eindeutiger Nachweis dafür, dass sämtliche Komponenten sicher isoliert sind – unabhängig davon, welche Stromkreise betroffen sind. Auch die Auswertung von Daten zu Lichtbogen-Störfällen im Jahr 2023 zeigt etwas beeindruckendes: Diese optischen Anzeigen reduzieren Fehler bei der Wiedereinspeisung um etwa 89 Prozent. Das bedeutet, dass Techniker schneller in die Arbeitsbereiche eindringen können, ohne dabei das Risiko einzugehen, dass noch Spannung im System vorhanden ist.

Langfristige Lebenszykluskosten-Vorteile der Einführung von ausziehbaren Vakuum-Leistungsschaltern

TCO-Analyse: 37 % niedrigere Wartungskosten über 10 Jahre im Vergleich zu fest installierten SF6-Leistungsschaltern

Ausziehbare Vakuum-Leistungsschalter (VCBs) bieten echten langfristigen Nutzen, da sie eine längere Lebensdauer aufweisen, einfacher zu warten sind und nicht mit gefährlichen Gasen umgegangen werden müssen. Bei der Betrachtung der Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership, TCO) – dazu zählen regelmäßige Wartung, unvorhergesehene Reparaturen, Personalkosten, Ersatzteile sowie die Einhaltung umweltrechtlicher Anforderungen – ergibt sich eine Kostensenkung bei den Wartungsausgaben um rund 37 % über einen Zeitraum von zehn Jahren im Vergleich zu fest installierten SF6-Leistungsschaltern. Warum ist das so? Vor allem deshalb, weil Vakuum-Löschkammern nur noch 60 % so häufig wie konventionelle Lösungen überprüft werden müssen. Zudem entfällt der Umgang mit SF6-Gas vollständig – damit fallen auch alle Dichtheitsprüfungen sowie der durch gesetzliche Vorschriften erforderliche bürokratische Aufwand weg. Diese Einsparungen summieren sich deutlich für Anlagenbetreiber, die sowohl ihre Gewinnspanne als auch Sicherheitsaspekte im Blick haben.

Wartungsfreier Zugang ohne Werkzeug, geringer Verschleiß der Komponenten und energieeffizienter Betrieb verstärken die Einsparungen über den gesamten Lebenszyklus – so steht mehr Kapital für strategische Infrastruktur-Upgrades statt für reaktive Wartungsmaßnahmen zur Verfügung.