In der vorliegenden Arbeit werden neuer normativer Anforderungen für den NS- und MS-Schaltanlagenbau sowie marktüblichen Ausführungsvarianten von Schaltanlagen analysiert und dargestellt. Es werden die Fragen nachgegangen, wie die Schaltanlagen gebaut und geprüft werden. Welche Normen und technische Anforderungen bei dem Schaltanlagenbau zu achten sind. Wie sich Schaltanlagen von einander unterscheiden.
Das Ziel dieser Arbeit ist es Die Konstruktion und die Funktionalität von Mittel- und Niederspannungsschaltanlagen zu verstehen und die Normen sowie die Anforderungen für den Schaltanlagenbau übersichtlicher zu machen
Dabei werden einen detaillierten Vergleich zwischen alten und neuen Normen gemacht mit allen aufgrund der Normänderung entstandenen technischen Änderungen.
Außerdem wurden die Marktüblichen Schaltanlagenvarianten zuerst für Niederspannung und dann für die Mittelspannung ausführlich dargestellt und verglichen. Bei dem Vergleich wurden die Schaltanlagenbauweisen, Ansatzgebiete und Prüfungen berücksichtigt
Zur Durchführung der Arbeit und die Bearbeitung der Problematik wurden hauptsächlich Internetseiten von Schaltanlagenherstellern verwendet und Kontakt mit ihnen aufgenommen. Die Zusammenfassung der neuen normativen Anforderungen an Schaltanlagen wurde mit Hilfe der VDE-Vorschriften gemacht.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung der Arbeit
1.3 Gliederung und Vorgehensweise der Arbeit
2 Grundlagen
2.1 Systemübersicht der Energieverteilung
2.2 Elektrische Merkmale Niederspannung
2.3 Betriebsmittel Niederspannung
2.4 Elektrische Merkmale Mittelspannung
2.5 Betriebsmittel Mittelspannung
3 Darstellung und Zusammenfassung der Normen sowie Maßnahmen zur Erreichung der Normkonformität
3.1 Normbestimmung
3.1.1 Normen für Niederspannungsschaltanlagen
3.1.1.1 Normenvergleich und Änderungen
3.1.1.2 Übergangszeiten der bisherigen Normen
3.1.2 Normen für Mittelspannungsschaltanlagen
3.1.2.1 Normenvergleich und Änderungen
3.1.2.2 Übergangszeiten der bisherigen Normen
3.2 Maßnahmen zur Erreichung der Normkonformität
3.2.1 Niederspannung
3.2.2 Mittelspannung
4 Innerer Schutz
4.1 Störlichtbogen
4.1.1 Definition
4.1.2 Lichtbogenschutz
4.1.2.1 Schutz durch Arcon
4.1.2.2 Schutz durch das Arc-K-System
4.1.2.3 Vakuumleistungsschalter
4.1.2.4 SF6-Leistungsschalter
5 Darstellung der technischen Maßnahmen während des Betriebes
5.1 Niederspannung
5.1.1 Form der inneren Unterteilung
5.1.2 Schutzart
5.1.3 Schutzmaßnahme
5.1.3.1 Schutz gegen direktes Berühren
5.1.3.2 Schutz bei indirektem Berühren
5.2 Mittelspannung
5.2.1 Zugänglichkeit von Schotträumen
5.2.2 Schottungsklassen
5.2.3 Betriebsverfügbarkeit LSC
5.2.4 Druckentlastung
6 Darstellung der marktüblichen Varianten von Mittel-und Niederspannungsschaltanlagen
6.1 Niederspannungsanlagen
6.1.1 Festeinbautechnik
6.1.1.1 Blindleistungskompensation
6.1.2 Einschubtechnik
6.1.3 Leistentechnik
6.1.4 Motor-Control-Center (MCC) Technik
6.2 Mittelspannungsanlagen
6.2.1 Innere Unterteilung der Anlagen
6.2.1.1 Sammelschienenraum
6.2.1.2 Niederspannungsnische
6.2.1.3 Leistungsschalterraum
6.2.1.4 Kabelanschlussraum
6.2.2 Metallgekapselte luftisolierte Schaltanlagen
6.2.2.1 Einfach-Sammelschienensystem
6.2.2.1.1 Mit Leistungsschalter in Einschubtechnik
6.2.2.1.2 Mit festeingebautem Leistungsschalter
6.2.2.2 Doppel-Sammelschienensystem
6.2.2.2.1 SS mit einem Leistungsschalter
6.2.2.2.2 SS mit zwei Leistungsschaltern
6.2.3 Metallgeschottete Schaltfelder
6.2.3.1 Mit einem Schottraum
6.2.3.2 Mit drei Schotträumen
6.2.4 Metallgekapselte gasisolierte Schaltanlagen (GIS)
6.2.4.1 Gas isolierte Schaltanlagen mit Leistungsschalter
6.2.4.1.1 GIS mit Einfach-Sammelschiene
6.2.4.1.2 GIS mit Doppelsammelschiene
6.2.4.2 GIS Schaltanlagen mit Lasttrennschaltern und Leistungsschaltern
6.2.4.3 GIS Ringkabelschaltanlagen (RMU) für die sekundäre Energieverteilung
7 Bewertung der technischen Unterschiede
7.1 Niederspannung
7.2 Mittelspannung
8 Zusammenfassung
9 Literaturverzeichnis und Quellen
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit analysiert neue normative Anforderungen für den Bau von Niederspannungs- und Mittelspannungsschaltanlagen und stellt marktübliche Ausführungsvarianten gegenüber, um Konstruktion, Funktionalität und Normenkonformität transparent zu machen.
- Analyse neuer normativer Anforderungen (IEC 61439 und IEC 62271-200)
- Vergleich zwischen alten und neuen Normen und deren technische Auswirkungen
- Darstellung von Lichtbogenschutzkonzepten und Maßnahmen für den sicheren Betrieb
- Vergleich marktüblicher Schaltanlagenvarianten für Nieder- und Mittelspannung
- Bewertung technischer Unterschiede hinsichtlich Anwendungsgebieten
Auszug aus dem Buch
4.1.2.4 SF6-Leistungsschalter
Das Schwefelhexafluorid-Gas (SF6) ist aufgrund seiner hohen elektrischen Festigkeit und große Wärmeleitfähigkeit in der Leistungsschaltertechnik als Isoliergas zum Löschen entstehenden Lichtbogen benutzt.
Das Lichtbogenlöschprinzip soll Anhand von Abbildung 4.5 erläutert werden.
Während des Ausschaltens öffnet zuerst der Hauptkontakt (4), und der Strom kommutiert auf den noch geschlossenen Lichtbogenkontakt. Im weiteren Verlauf öffnet sich der Lichtbogenkontakt (3), und es wird zwischen den Kontakten ein Lichtbogen gezogen. Gleichzeitig bewegt sich der Kontaktzylinder (5) in den Sockel (6) und verdichtet das dort befindliche SF6-Gas. Diese Gaskompression erzeugt einen Gasstrom durch den Kontaktzylinder (5) und die Düse (2) hin zum Lichtbogenkontakt, wodurch der Lichtbogen gelöscht wird. [15]
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Beschreibt die Problemstellung, das Ziel der Arbeit sowie die methodische Vorgehensweise bei der Untersuchung von Schaltanlagen.
2 Grundlagen: Definiert die Systemstruktur der Energieverteilung sowie die zentralen elektrischen Kennwerte für Niederspannungs- und Mittelspannungsschaltanlagen.
3 Darstellung und Zusammenfassung der Normen sowie Maßnahmen zur Erreichung der Normkonformität: Analysiert den Übergang zu neuen IEC-Normen, vergleicht technische Anforderungen und erläutert die Nachweisverfahren.
4 Innerer Schutz: Behandelt den Störlichtbogen als Gefahrenquelle und stellt technologische Schutzmaßnahmen wie Löschgeräte und Leistungsschalter vor.
5 Darstellung der technischen Maßnahmen während des Betriebes: Fokussiert auf Personensicherheit durch Unterteilung, Schutzarten und Verriegelungen.
6 Darstellung der marktüblichen Varianten von Mittel-und Niederspannungsschaltanlagen: Vergleicht detailliert verschiedene Bauformen, Technikkonzepte und Herstellerlösungen.
7 Bewertung der technischen Unterschiede: Bewertet die Funktionalität und Anwendbarkeit der betrachteten Schaltanlagentypen.
8 Zusammenfassung: Fasst die Ergebnisse der Arbeit sowie die Bedeutung der normgerechten Auslegung für die Anlagensicherheit zusammen.
9 Literaturverzeichnis und Quellen: Listet die verwendeten Quellen und technischen Dokumentationen auf.
Schlüsselwörter
Schaltanlagen, Niederspannung, Mittelspannung, IEC 61439, IEC 62271-200, Störlichtbogen, Leistungsschalter, Bauartnachweis, Schutzart, Isoliergas, SF6, Lichtbogenschutz, Normkonformität, Energieverteilung, Schotterung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit primär?
Die Arbeit befasst sich mit der Analyse neuer normativer Anforderungen und marktüblicher Ausführungsvarianten für den Bau von Mittel- und Niederspannungsschaltanlagen.
Welche zentralen Themenfelder deckt die Arbeit ab?
Sie behandelt die regulatorischen Anforderungen, technische Konstruktionsprinzipien, Lichtbogenschutzsysteme sowie die Unterschiede zwischen verschiedenen Schaltanlagentypen am Markt.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, die Konstruktion und Funktionalität von Schaltanlagen verständlich zu machen und die Anforderungen für den Schaltanlagenbau durch den Vergleich alter und neuer Normen übersichtlich darzustellen.
Welche wissenschaftliche Methode wurde gewählt?
Die methodische Vorgehensweise stützt sich auf eine Analyse einschlägiger Normen (VDE/IEC), den Vergleich von Herstellerunterlagen und die systematisierte Darstellung von technischen Lösungen.
Was umfasst der Hauptteil der Arbeit?
Der Hauptteil gliedert sich in die Darstellung normativer Grundlagen, technische Schutzkonzepte gegen Störlichtbögen, betriebliche Sicherheitsmaßnahmen und einen umfangreichen Vergleich marktüblicher Bauformen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Publikation?
Zu den Kernbegriffen zählen Niederspannungs-Schaltgerätekombination, Mittelspannungsschaltanlage, IEC-Normen, Störlichtbogen, Schutzart und Betriebssicherheit.
Warum ist der Übergang zu neuen Normen wie der IEC 61439 so bedeutsam?
Die neue Normenreihe ersetzt alte Begriffe wie TSK/PTSK durch einheitliche Bauartnachweisverfahren, was eine bessere Harmonisierung und Klarheit bei der Zertifizierung von Schaltgerätekombinationen schafft.
Welche Rolle spielt die Schottung bei Mittelspannungsschaltanlagen?
Die Schottung dient dem Personenschutz und der Schadensbegrenzung, indem sie bei inneren Fehlern den Störlichtbogen räumlich begrenzt und so die restliche Anlage vor Ausfällen schützt.
Wie unterscheiden sich die Schutzkonzepte bei Störlichtbögen?
Es wird zwischen passiven Systemen und aktiven Technologien wie Arcon oder dem Arc-K-System unterschieden, die durch Sensoren und Löschgeräte die Brenndauer auf wenige Millisekunden reduzieren.
Warum ist bei gasisolierten Schaltanlagen (GIS) der Wartungsaufwand geringer?
Da die aktiven Teile hermetisch in einem mit Isoliergas gefüllten Metallgehäuse gekapselt sind, sind sie vor Umwelteinflüssen geschützt, was die Betriebssicherheit erhöht und Wartungsintervalle verlängert.
- Arbeit zitieren
- Francis Alban Noumbissie Leutcha (Autor:in), 2014, Analyse und Darstellung neuer normativer Anforderungen für den NS- und MS-Schaltanlagenbau sowie marktüblicher Ausführungsvarianten von Schaltanlagen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/273804
