Elektrische Schaltanlagen: Was ist das und aus welchen Komponenten bestehen sie?

Elektrische Schaltanlagen oder Schaltanlagen umfassen eine breite Palette wichtiger Geräte, um den effizienten Betrieb des Netzwerks zu gewährleisten

Die unendliche Anzahl an Geräten, die unbemerkt in unserem Alltag unsere Stromversorgung sicherstellen, ist überwältigend, wenn man genau darüber nachdenkt. Diese Elemente werden gemeinhin als elektrische Schaltanlage bezeichnet – in einigen spanischsprachigen Ländern auch als elektrische Ausrüstung oder Schaltgerät – und stellen ein Gewirr perfekt miteinander verbundener Systeme dar, die den Weg der elektrischen Energie von ihrer Erzeugung über ihre Verteilung bis hin zu ihrem Verbrauch am Bestimmungsort begleiten. Trotz ihrer entscheidenden Rolle bei der Entstehung von etwas Wunderbarem im Alltag wissen wir jedoch nicht, aus welchen Elementen diese Schaltanlage besteht und wie sie miteinander interagieren. Heute wollen wir Abhilfe schaffen, indem wir dies und andere Dinge erklären. Legen wir los.

Wie bereits erwähnt, kann man elektrische Schaltanlagen als die Gesamtheit von Geräten – mit unterschiedlichem technologischen Entwicklungsstand – definieren, die elektrische Energie auf sichere und effiziente Weise steuern, regeln, messen, schützen, umwandeln und verteilen und durch ihre besondere Rolle gewährleisten, dass unsere Häuser, Arbeitsplätze, Industrien, kritischen Infrastrukturen, Transportsysteme oder Kraftwerke völlig normal funktionieren können. Diese unbekannten Elemente, die je nach Standort und Funktion im Freien oder in Innenräumen installiert werden können, garantieren, dass die Elektrifizierung der Gesellschaft Wirklichkeit wird, und begünstigen auch die Einbeziehung erneuerbarer Energien in unseren Kampf gegen den Klimawandel. Hinter jedem Volt, mit dem wir das Licht einschalten, unsere Geräte mit Strom versorgen, unser Elektroauto aufladen oder die Konservierung unserer Lebensmittel sicherstellen, steckt ein technisches Gerät, das all dies ermöglicht.

Diese Systeme sind überall in unserer Landschaft zu finden: Kabel, die unsere Felder durchqueren, um Energie in die Städte zu transportieren, Umspannwerke am Rande von Industrie- oder Ortschaften, vorgefertigte Betonumwandlungszentren auf und unter unseren Gehwegen, Niederspannungstafeln in der Nähe unserer Häuser… Kurz gesagt, eine ganze Welt von Elementen, die zusammen eines der größten technologischen Wunder unserer Zeit darstellen und die zweite industrielle Revolution und die Entstehung unserer heutigen Gesellschaft ermöglichten.

Wie werden die Elemente elektrischer Schaltanlagen klassifiziert?

Wir können elektrische Schaltanlagen wie folgt unterteilen: Klassifizierungen:

Schaltanlage und Funktionsart

• Schalten: Verbindungs- und Öffnungsvorrichtungen (Trennschalter, Schalter, Schütze usw.).
• Schutz: Systeme, die den Betrieb der übrigen Elemente gewährleisten und Stromausfälle verhindern (Sicherungen, Leistungsschalter usw.).
• Messung: Geräte zur Berechnung des Stromverbrauchs (Zähler).
• Regelung: Passt die Strombedingungen an den Verbrauchsbedarf an (Niederspannungstafeln).
• Steuerung: manuelle, automatische oder ferngesteuerte Handhabungssysteme (Relais).
• Drosseln und Kondensatoren

Schaltanlage und Spannungsebene

• Niederspannung (NS): ≤ 1.000 V Wechselstrom, ≤ 1.500 V Gleichstrom
• Mittelspannung (MS): Von 1 bis 36,5 kV (kann 45 kV erreichen)
• Hochspannung (AT): Von 45 bis 220 kV
• Hochspannung (HS): >220 kV

Schaltanlage je nach Standort

• Innenmontage: Die Elemente befinden sich an einem geschützten Ort (einem Gebäude, einer vorgefertigten Beton- und/oder Blechkonstruktion usw.), geschützt vor äußeren Umwelteinflüssen wie Wasser, Kälte, Hitze…
• Im Freien: Die Installation erfolgt im Freien, sodass die Geräte auf die Witterungseinflüsse vorbereitet sind. Beispiele hierfür sind Verkabelungen, Spannungsmasten oder Masttransformatoren.

Schaltanlagen entsprechend ihrem Schutz

• Nicht geschützt oder offen: Geräte, deren Struktur keine Abdeckung hat.
• Geschützt mit einem Metallgehäuse: Sie haben eine Abdeckung, um ihre Lebensdauer zu gewährleisten.

Anwendungen von Schaltanlagen 

• Hausinstallationen: Beleuchtungssysteme, Steckdosen, Haushaltsgeräte, Sicherheitssysteme usw.
• Industrieanlagen: Dienen zur Steuerung von Maschinen, Automatisierungssystemen, Stromverteilung an Großgeräte, Stromkreisschutz und anderen industriellen Anwendungen.
• Öffentliche Anlagen: Dienen unter anderem für öffentliche Beleuchtung, Transportsysteme und die Stromversorgung öffentlicher Gebäude.
• Elektrische Netzwerke: Ihre Funktionen sind die Unterstützung der Erzeugung, Produktion, Speicherung, Verteilung, Steuerung oder Umwandlung elektrischer Energie.

Aus welchen Elementen besteht die elektrische Schaltanlage?

Die elektrische Schaltanlage besteht aus einer Vielzahl von Elementen wie Niederspannungstafeln, Transformatoren, Verkabelung, Energiezählern…

Schauen wir uns einige der wichtigsten an:

• Verkabelung: Das wesentliche stromleitende Element, das wir in unterirdischen oder sichtbaren Leitungen zwischen Türmen und Masten finden können.
• Elektrische Transformatoren: Sie werden verwendet, um Stromwerte entsprechend dem Verbrauchsbedarf umzuwandeln.
• Zellen oder Schalter: Diese führen Leitungs-, Schutz- und/oder Messschalterfunktionen aus.
• Niederspannungsschalttafel: Diese passen den Strom an die spezifischen Verwendungszwecke der Endverbrauchsstellen an.
• Transformationszentren: Diese vereinen als Ganzes unter einem vorgefertigten Beton- oder Metallgehäuse verschiedene Elemente wie die oben genannten; bietet eine umfassende Lösung.
• Zähler: Ihre Funktion ist entscheidend, um den Stromverbrauch der Endverbraucher zu messen.

• Steuer- und Schutzelemente: Sie dienen als Gehirn des Stromnetzes, in Verbindung mit den übrigen Elementen, und ermöglichen die Automatisierung und Fernverwaltung des Netzes.

Aus diesem Grund ermöglicht die Konstruktion der Elemente selbst und die Konfiguration der elektrischen Schaltanlage als Ganzes die Gewährleistung einer zuverlässigen Versorgung.

Digitalisierung und Automatisierung als Garanten für die Zukunft der Ausrüstung elektrisch

In diesem Sinne hängen Gegenwart und Zukunft der Schaltanlage von ihrer Digitalisierung und Automatisierung ab. Ein Konzept, das Jose María Torres, Leiter der Abteilung Smart Grids bei Ormazabal, als „ein vorrangiges Ziel zur Erreichung der von der Europäischen Union festgelegten Dekarbonisierungsziele“ definiert. Torres behauptet, dass exogene und aktuelle geopolitische Faktoren „die Transformation der Elektrizitätswirtschaft hin zu einer Welt mit stärkerer Integration erneuerbarer und nachhaltigerer Energieerzeugung beschleunigt haben“. Ein Punkt, bei dem „die Europäische Kommission und die spanische Regierung über das PNIEC im Streben nach einem globalen Wandel hin zur Nachhaltigkeit übereinstimmen; ein Ziel, das auch die Unternehmen des Stromsektors verfolgen.“