Was ist eine Mittelspannungszelle und wofür wird sie verwendet?

Die Mittelspannungsschaltanlage ist eines der bekanntesten Elemente des Stromnetzes und ihre Rolle ist für den ordnungsgemäßen Betrieb des Netzes von entscheidender Bedeutung.

Das Stromnetz zu betrachten, ist wie der Blick auf ein riesiges, komplexes Spinnennetz – endlose Linien, die sich verflechten und Knotenpunkte bilden, durch die elektrische Energie fließt, um unseren Bedarf als Verbraucher zu decken. Diese Knotenpunkte enthalten zahlreiche technologische Elemente, die Teil der sogenannten elektrischen Betriebsmittel sind und sich an verschiedenen Stellen befinden. Jedes Element hat eine andere Funktion, aber alle verfolgen ein gemeinsames Ziel: sicherzustellen, dass die Energie die Endverbraucher kontinuierlich, effizient und sicher erreicht.Wir haben die Hauptkomponenten dieser elektrischen Ausrüstung und ihre globalen Funktionen bereits ausführlich beschrieben.Heute konzentrieren wir uns auf eines der relevantesten und bekanntesten Systeme: die Mittelspannungsschaltanlage, auch bekannt als Verteilschaltanlage.

Diese technologischen Meisterleistungen – Ergebnis jahrzehntelanger Entwicklung und Ingenieurskunst im Bereich der elektrischen Energie – spielen eine Schlüsselrolle für das effektive Management des Stromnetzes. Sie verhindern den potenziellen Zusammenbruch der übrigen elektrischen Anlagen bei Spannungs-, Strom- und/oder Frequenzproblemen, die Endverbraucher betreffen würden und unbedingt vermieden werden müssen. Schaltanlagen empfangen Strom und verteilen ihn an den Transformator, der die Eingangsspannung anpasst. Vereinfacht gesagt, fungieren sie wie ein riesiger Schalter im Bereich der elektrischen Spannungen.

Darüber hinaus erfüllt die Schaltanlage eine weitere Funktion: Sie schützt den Transformator und die übrigen Komponenten der Verteilkette, wie beispielsweise die Niederspannungsverteilung, vor möglichen Netzstörungen. Anders ausgedrückt: Die Schaltanlage fungiert wie eine große Sicherung, die Schäden an anderen Bauteilen bei Spannungsschwankungen verhindert.

Überall dort, wo Endverbraucher Strom benötigen, sind Mittelspannungsschaltanlagen im Einsatz. Sie dienen der Verteilung elektrischer Energie von Hochspannungsleitungen zu den Endverbrauchern, insbesondere für industrielle Anwendungen wie Fabriken, Bergwerke oder die Anbindung erneuerbarer Energiequellen wie Solar-, Wasserkraft oder Windenergie an das Stromnetz. Daher sind diese Anlagen sowohl für den Betrieb des Stromnetzes als auch für unsere Gesellschaft im Allgemeinen unerlässlich.

Welche Technologie kommt in diesen Verteilerschaltanlagen zum Einsatz?

Um all diese Funktionen zu erfüllen, arbeiten Schaltanlagen unter hoher elektrischer Spannung. Der Stromfluss – entweder mit Hoch- oder Mittelspannung – erfordert eine stabile, sichere und zuverlässige technische Lösung, die den technischen Anforderungen jeder Anlage gerecht wird. Dies ist aus Sicht der Konstruktion und Fertigung eine anspruchsvolle Aufgabe. Der Strom gelangt über das Stromnetz in die Anlage und muss zu anderen Komponenten geleitet oder je nach Bedarf unterbrochen werden.

Die modernsten Mittelspannungsverteilungsschaltanlagen nutzen eine Technologie, die als bekannt istGIS(Gasisolierte Schaltanlage). Diese Lösung nutzt verschiedene Gase als Isolatoren, um im Inneren des Metallgehäuses, in dem die dynamischen Elemente der Schaltanlage interagieren, eine dichte Barriere zu schaffen und so einen sicheren und effizienten Betrieb zu ermöglichen. Zu diesen Gasen gehören:SF6Schwefelhexafluorid sticht hervor, da es jahrzehntelang der dominierende Isolator in der Industrie war, zusammen mit neuen und innovativen Lösungen auf Basis vonindustrielle natürliche Luft, wie sie von Ormazabal in ihrencgm.zero24 Und sbp.zero24Lösungen. Diese Technologie ist das Ergebnis von über 10 Jahren kontinuierlicher Forschung und stellt einen evolutionären Schritt in Richtung nachhaltiger Technologie dar.

Arten von Mittelspannungsschaltanlagen

Wie bereits erwähnt, können Schaltanlagen je nach den Anforderungen der gesamten Elektroinstallation in verschiedenen Konfigurationen betrieben werden. Eine der wichtigsten Weiterentwicklungen in der Schaltanlagentechnik ist die Möglichkeit, mehrere Einheiten miteinander zu verbinden, in der Elektroindustrie üblicherweise als „Schaltanlagenverknüpfung“ bezeichnet. Diese Entwicklung ermöglicht den Zusammenschluss verschiedener Schaltanlagenkonfigurationen mit jeweils spezifischen Funktionen in einem einheitlichen System. Der Stromkreis durchläuft mehrere Einheiten, die jeweils einen bestimmten Zweck erfüllen, um eine Komplettlösung zu schaffen.

Arten von Schaltanlagen nach Funktion

Unter den verschiedenen Arten von Schaltanlagen sind die folgenden am gebräuchlichsten:

• Eingangs-/Ausgangsschaltanlagen: Verbindet und trennt elektrische Installationen, die in das Schaltanlagensystem ein- oder austreten.
• Sammelschienen-Schaltanlage: Dient als mechanischer Schutz für Leiter, die an Sammelschienen angeschlossen sind, typischerweise in Installationen, die keinen elektrischen Schutz erfordern.
• Sicherungsschutz SchaltanlagenBietet Schutz auf Basis von Sicherungen für Mittelspannungstransformatoren.
• Leistungsschalter-Schaltanlagen: Bietet Transformatorschutz mit der Fähigkeit, den Stromkreis viel schneller zu betätigen und wiederherzustellen als herkömmliche Schutzschaltanlagen.

Arten von Schaltanlagen nach Verteilungsphasen

Um die verschiedenen Arten von Mittelspannungsschaltanlagen zu verstehen, ist es wichtig, ihre Funktionen im Verteilnetz zu kennen. Je nach Leistungsbedarf der Anlage oder des Knotens werden Schaltanlagen in zwei Kategorien eingeteilt: Primärverteilung und Sekundärverteilung.

• Primäres VerteilungsnetzDies ist die Phase des elektrischen Verteilungssystems, in der der Strom Umspannwerke erreicht, um dort transformiert und mit Mittelspannung an die nächste Stufe des Netzes oder direkt an energieintensive Verbraucher wie Industrieanlagen verteilt zu werden.

  • Primäre Verteiler-SchaltanlageSie befinden sich weiter entfernt von den Verbrauchspunkten, vorwiegend in Umspannwerken, und dienen als große Schalter zum Schutz der übrigen Anlagen. Man findet sie auch in Industrieanlagen mit hohem Strombedarf oder in Kraftwerken zur Erzeugung erneuerbarer Energien.

• Sekundäres VerteilungsnetzIn dieser Phase werden die Spannungspegel angepasst, um Verbraucher wie Haushalte, Büros und Krankenhäuser sicher und effizient mit Strom zu versorgen. Dabei werden Mittelspannungsumspannwerke eingesetzt, um die Spannung für die Nutzung durch den Endverbraucher auf Niederspannung herunterzutransformieren.

  • Sekundäre VerteilerschaltanlagenDiese Schaltanlagen, die sich in der Nähe von Verbrauchszentren befinden, sind für die Umwandlung von Mittel- in Niederspannung unerlässlich. Sie sind typischerweise in Umspannwerken oder in der Nähe der Endverbraucher zusammen mit anderen kritischen Mittelspannungsanlagen installiert. Ihre Funktion beim Schutz und der Unterbrechung des Stromnetzes gewährleistet die Versorgung der Verbraucher und schützt das Netz vor möglichen Störungen.

Wichtige Komponenten einer Verteilerschaltanlage

Obwohl Schaltanlagen ein Schlüsselelement elektrischer Geräte darstellen, bestehen sie aus mehreren internen Komponenten. Schauen wir uns die wichtigsten genauer an:

• MetallgehäuseDie Struktur, die die internen Elemente beherbergt und als abgedichteter Raum für den Stromfluss dient, ist je nach Art der Schaltanlage in verschiedene Abschnitte unterteilt.
• Interne Verkabelung: Die Kabel, die Strom leiten und die internen Komponenten verbinden.
• IsolatorenEpoxidharz-Elemente wie Buchsen oder Verbinder, die als Isolatoren zwischen verschiedenen abgedichteten Teilen fungieren und so einen sicheren Betrieb gewährleisten.
• Leistungsschalter: Geräte, die den Stromfluss in einem Stromkreis unterbrechen und dazu dienen, Geräte vor Überstrom oder Kurzschlüssen zu schützen.
• Trennschalter: Wird verwendet, um Teile des elektrischen Systems für Wartungs- oder Reparaturarbeiten zu isolieren, oft in Verbindung mit Leistungsschaltern.
• Sicherungen: Die Geräte werden geschützt, indem der Stromfluss unterbrochen wird, sobald ein bestimmter Wert überschritten wird (Kurzschlussstrom).
• RelaisSie fungieren als Steuerungen, die bei Fehlererkennung Schutzmaßnahmen auslösen und so die Sicherheit und den Betrieb der Schaltanlage gewährleisten. Relais übertragen zusammen mit entfernten Geräten Echtzeitdaten und können Steuerbefehle von Leitstellen empfangen.
• Externe BedienelementeMechanische oder digitale Geräte, die die internen Funktionen der Schaltanlage steuern, von digitalen Anzeigen bis hin zu manuellen Tasten oder Hebelbetätigungen zum Öffnen oder Schließen von Stromkreisen.

Ormazabal: Experten für elektrische Lösungen für das Stromnetz

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