Wenn das Stromsystem eine hohe Spannung von über 35 kV erreicht, wird der Hochspannungserdschalter zu einem sehr wichtigen Bestandteil der Schaltanlage. Er schützt sowohl das Stromsystem als auch den Bediener. Es ist eine wesentliche Komponente einer Schaltanlagenanordnung und arbeitet zusammen mit Leistungsschaltern, Trennschaltern und Schutzeinrichtungen. Er hilft dabei, Restspannungen, Fehlerströme und Beschädigungen an Systemkomponenten zu reduzieren. GPSwitchgear ist ein professioneller Hersteller von Schaltanlagen, der Hochspannungserdschalter in seine Schaltanlagenlösungen mit hochwertigen Konstruktionen integriert. Dadurch wird ein vollständiger Systemschutz für Stromnetze, Industrieanlagen und große Infrastrukturen gewährleistet. In diesem Artikel erläutern wir die verschiedenen Möglichkeiten, wie der Hochspannungserdschalter Systemschutz bietet.
Trotzdem kann es eine Weile dauern, bis die Entladung erfolgt ist, nachdem der Hauptleistungsschalter der Schaltanlage vollständig getrennt wurde. Geräte wie stillstehende Transformatoren, Kabel und Kondensatoren, Hochspannungsgeräte sowie sogar Komponenten der Schaltanlage können gefährlich werden und das Wartungspersonal gefährden. Schalter für die Hochspannungs-Erdung übernehmen die Funktion von Entladern, indem sie einen schnellen und niederohmigen Pfad zur Erde bereitstellen und so Hochspannungskomponenten über den Schalter für die Hochspannungs-Erdung ableiten.
Hochspannungserdschalter entladen auf ein sicheres Niveau und halten die Spannung unter 50 Volt. Dieses Gerät benötigt nur wenige Sekunden, um die Ladung in Hochspannungsschaltern nach Aktivierung des Hochspannungserdschalters abzubauen. Ein Beispiel: Nach einer Abschaltung einer Schaltanlage und eines 110-kV-Transformators wird der Hochspannungserdschalter aktiviert, um die Transformatorwicklungen zu entladen, wodurch gefährliche und sogar für Wartungsarbeiten ungeeignete Entladungen vermieden werden. Hohe Lichtbögen und Isolationsdurchschläge treten nicht mehr auf, sobald dieser geöffnet ist.
Der Hochspannungserdschalter von GPSwitchgear entlädt schnell und sicher geladene Wicklungen in einem Transformator über niederohmige, hochleitfähige Kupferlegierungsbauteile der Schaltanlage, um eine niederohmige Entladung sicherzustellen.
Hohe und gefährliche Ladepegel können durch gezielte Entladungsschalter und Trimmschalter, Hochentladungsschalter und robuste Entladungsschalter sowie Bauteile aus niedrig leitfähigen Kupferlegierungen abgebaut werden
Ein Fehler in einem Hochspannungssystem, wie beispielsweise ein Kurzschluss oder ein Isolationsausfall, löst einen Erdungsschalter aus. Die Isolation des Fehlerabschnitts erfolgt, während andere Schaltanlagenteile das Problem enthalten und verhindern, dass sich der Fehler auf das gesamte Netz ausbreitet. Nachdem der Leistungsschalter in der Schaltanlage ausgelöst hat, um den Fehlerstrom abzuschalten, wird der Erdungsschalter aktiviert, um die fehlerhafte Leitung oder das Gerät zu erden. Dadurch wird eine klare Trennstelle zum defekten Abschnitt geschaffen, während der Rest des Systems weiterhin betriebsbereit bleibt. Dies ermöglicht es Wartungspersonal, an der Störung zu arbeiten, ohne das funktionierende Netz zu beeinträchtigen. Beispielsweise kann im 220-kV-Netz, wenn ein Kabeldefekt in einer Abzweigleitung der Schaltanlage auftritt, der Trenn-Erdungsschalter für diese Leitung aktiviert werden, um das fehlerhafte Kabel abzukapseln, während alle anderen Abzweige weiterhin das System mit Energie versorgen. Der Hochspannungs-Erdungsschalter der Schaltanlage unterstützt zudem eine Verriegelung mit dem Leistungsschalter der Schaltanlage von GPSwitchgear. Dies erhöht die Sicherheit bei der Fehlerisolierung, indem die Erdung unter Spannung stehender Geräte verhindert wird. Nachdem der Leistungsschalter ausgelöst hat, wird der Erdungsschalter der Schaltanlage aktiviert.
Elektrische Lichtbögen sind eine der gefährlichsten Komponenten von Schaltanlagen bei Hochspannung. Sie können extrem hohe Temperaturen erreichen (über 10.000 ℉). Sie schmelzen Metall, beschädigen Isolierungen, verursachen Explosionen und können dazu führen, dass die Schaltanlage fehlerhaft arbeitet. Ein Hochspannungs-Erdschalter hilft dabei, das Risiko von Lichtbögen erheblich zu verringern. Dies geschieht durch die Beseitigung von Spannungsunterschieden zwischen den Komponenten. Wenn sich die Schaltanlage im Wartungsmodus befindet, stellt der Hochspannungs-Erdschalter sicher, dass alle Komponenten auf dem gleichen Potential liegen (Erdpotential). Dadurch werden Spannungsunterschiede und mögliche Lichtbögen verhindert. Außerdem bietet der Hochspannungs-Erdschalter im Falle einer versehentlichen Wiederinbetriebnahme der Schaltanlage (durch menschliches Versagen oder Funktionsstörung) einen niederohmigen Pfad für den Fehlerstrom. Dies löst die Schutzrelais der Schaltanlage aus und minimiert so die Dauer des Lichtbogens. Beispielsweise hält der Hochspannungs-Erdschalter in 330-kV-Schaltanlagenschränken das Sammelschienen- und Trennschalterpotential auf Erdpotential, um Lichtbögen während der Wartung zu vermeiden. Dies ist hilfreich, da es Lichtbögen verhindert, die durch unbeabsichtigte Berührungen zwischen spannungsführenden und geerdeten Teilen entstehen könnten. Der Hochspannungs-Erdschalter von GPSwitchgear ist mit lichtbogenlöschenden Elementen wie Lichtbogenkammern ausgestattet, um kleinere Lichtbögen während der Schaltvorgänge weiter zu unterdrücken.
Die Installation eines Isoliersystems an Hochspannungs-Schaltanlagen ist für die Systemsicherheit erforderlich, da andernfalls Kurzschlüsse, Beschädigungen und Stromausfälle auftreten können. Der Hochspannungs-Erdschalter schützt die Isolation der Schaltanlage vor Überspannungsbeanspruchung. Temporäre Überspannungen (wie durch Blitzeinschlag oder Schaltvorgänge verursachte Überspannungen) können während des Betriebs auftreten und die Isolationsfestigkeit der Schaltanlage überschreiten. Die Beanspruchung der Isolation durch Überspannungen wird reduziert, wenn der Hochspannungs-Erdschalter zusammen mit den Überspannungsableitern der Schaltanlage eingesetzt wird. Wenn beispielsweise ein Blitz in der Nähe der Schaltanlage einschlägt, leitet die Kombination aus Hochspannungs-Erdschalter und Überspannungsableiter den Blitz sicher zur Erde ab und schützt die Schaltanlage vor einer Isolationsdurchschlag durch hohe Spannung. Der Hochspannungs-Erdschalter von GPSwitchgear bietet Trocken-Erdung, um schlechte Erdung zu vermeiden, und schützt vor Isolationsausfällen aufgrund von Restspannungen. Er ist umweltfreundlich, robust und so konzipiert, dass er Korrosion unter extremen Umgebungen wie hoher Luftfeuchtigkeit, Salzsprühnebel und korrosiven Bedingungen standhält.
Die Sicherheit erfordert eine präzise Statusdefinition für den Betrieb und die Wartung von Schaltanlagen, da unklare Zustände zu Fehlbedienungen und möglichen Unfällen führen können. Hochspannungs-Erdschalter verfügen über zuverlässige Statusanzeigen, die definieren, ob die Einheit in der Position „geerdet“ oder „offen“ ist, und integrieren den Erdschalter-Status in den Gesamtstatus der Schaltanlage. Die Anzeigen können mechanisch sein, wie z. B. Positionsanzeigen, oder elektronisch, wie z. B. LED-Leuchten, sodass Bediener den Schalterzustand aus der Ferne erkennen können. In großen Schalthallen mit mehreren Hochspannungs-Erdschaltern können die Bediener den Schalterzustand mithilfe der LEDs als Indikatoren ablesen. Dies vereinfacht den Prozess und entlastet die Aufgabe, den Schalterzustand zu ermitteln, wodurch sichergestellt wird, dass die Bediener nicht versehentlich den falschen Schalter betätigen. Der Hochspannungs-Erdschalter von GPSwitchgear leitet den Status auch an das zentrale Steuerungssystem der Schaltanlage weiter, um eine Fernüberwachung und die Aufzeichnung von Schaltvorgängen zu ermöglichen. Diese präzise Statusdefinition stellt sicher, dass sich die Schaltanlage vor Beginn der Arbeiten in einem sicheren Zustand befindet, wodurch Fehleinschätzungen bei der Wartung vermieden und der Systemschutz verbessert wird.
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