Der Ableiter-Trennschalter
2022-08-17
2020-09-14
Der Trennschalter
Ein Ableiter-Trennschalter, wie in Abbildung 1 dargestellt, ist ein mit einem Ableiter in Reihe geschaltetes Gerät, das die Erdleitung von der Unterseite des Ableiters trennt, wenn der Ableiter überlastet und ausgefallen ist. Er wird auch als Masseleitungstrenner (GLD) oder Isolator bezeichnet.
Abbildung 1 Typischer Trennschalter
Der GLD spricht nur an, wenn bei einem Ausfall netzfrequenter Fehlerstrom durch das Gerät fließt. Es funktioniert nicht mit Stoßstrom.
Betriebsgrundlage
Heutzutage verfügbare allgemein verwendete Konstruktionen umfassen ein Heizelement, ein stationäres Bypasselement und ein Trennelement. Elektrisch wird es durch Abbildung 2 dargestellt. Es gibt mehrere Variationen dieses Designs, aber alle funktionieren grundsätzlich auf die gleiche Weise. Im stationären Betrieb wird der Ableiterableitstrom um das Heizelement und das Trennelement geführt. Das Trennelement ist im Allgemeinen ein kleiner Sprengkörper, der durch Wärme aktiviert wird. Bei Blitzstößen reicht die im Trennschalter entstehende Wärme nicht aus, um das Trennelement zu zünden. Das Trennelement ist so ausgelegt, dass es nur dann arbeitet, wenn ein Fehlerstrom durch das Gerät fließt.
Abbildung 2 Typisches Schema eines Trennschalters
Hinweis: Der Standard-Ableiter-Trennschalter ist keine Unterbrechungseinrichtung. Es kann den Fehlerstrom beim Betrieb unterbrechen, aber nur unter idealen Bedingungen, wie z. B. niedrigen Fehlerströmen. Da der Trennschalter den Fehlerstrom nicht unterbricht, muss ein Überstromschutz aktiviert werden, wenn ein Ableiter überlastet ist und ausfällt.
Systembedingungen, die für die ordnungsgemäße Verwendung eines Trennschalters relevant sind
Wie im letzten Abschnitt erwähnt, wird der GLD nur durch netzfrequenten Fehlerstrom aktiviert. Aufgrund dieser Betriebsanforderung dürfen ungeerdete Netze und impedanzgeerdete Netze einen GLD nicht betreiben, wenn der Ableiter ausfällt. Einige Trennschalterkonstruktionen haben eine Empfindlichkeit im Fehlerstrombereich von 1 Ampere, die meisten jedoch nicht.
Zeit Stromkurve
Jeder Trennschalter hat eine Zeit-Strom-Kennlinie, die entweder grafisch oder tabellarisch dargestellt ist, wie in Abbildung 3 gezeigt. Wie bereits erwähnt, ist die einzige Kurve, die richtig angezeigt werden kann, eine Trennungseinleitungskurve, da der Trennschalter kein Fehlerunterbrechungs- oder -beseitigungsgerät ist. Die Einleitung der Abschaltung ist definiert als das erste Anzeichen einer externen Lichtbogenspannung über dem Gerät während des Abschaltvorgangs.
Abbildung 3 Überstromgerät vs. Trennereinleitung
Koordination mit Überstromgeräten
Wenn ein Überstromschutzgerät einem Ableiter mit Trennschalter vorgeschaltet ist, kann der Überstrom schneller sein als die Zündfähigkeit des Trennschalters. Es ist daher für den Benutzer eines Ableiters mit Trennschalter ratsam, die anfängliche Trennkurve des Trennschalters auf die minimale Schmelzkurve des Überstromschutzgeräts abzustimmen. Es kann allgemein davon ausgegangen werden, dass wenn die Überstromschutzeinrichtung langsamer ist als eine typische 20K-Sicherungseinsatzkurve, die Koordination mit dem Trennschalter erreicht wird.
Sicherheitsaspekte des Trennschalters
Trenner werden im Allgemeinen am Erdungsende des Ableiters installiert, wie in Abbildung 4 gezeigt. Bei dieser Konfiguration wird der untere Teil des Ableiters auf Leitungspotential gespeist, nachdem sich der Trenner getrennt hat und der Ableiter kurzgeschlossen ist. Diese Spannungsverteilung unterscheidet sich deutlich von ihrer üblicheren Spannungsverteilung im stationären Zustand. Es ist wichtig, dass Ableiterbenutzer dieses Ableitertyps sich darüber im Klaren sind, dass das volle Leitungspotential an der Unterseite des Ableiters vorhanden sein kann, wo es normalerweise auf oder in der Nähe von Erdpotential liegt. Aus diesem Grund sollte die Unterseite des Ableiters immer so behandelt werden, als ob sie auf Leitungspotential liegen könnte.
Abbildung 4 Typische Trennschalterkonfigurationen
Ein weiterer zu berücksichtigender Sicherheitsaspekt von Trennschaltern besteht darin, dass das Aktivierungspulver, wenn es auf seine Aktivierungstemperatur erhitzt wird, den Trennschalter mit beträchtlicher Kraft und Geschwindigkeit trennt. Dadurch können kleine Fragmente und Funken herausgeschleudert werden. Da, wie oben erwähnt, die GLD keine Unterbrechungsvorrichtung ist, kann ein resultierender Netzfrequenzlichtbogen für mehrere Zyklen aufrechterhalten werden. Dieser Lichtbogen ist auch in der Lage, Metall- und Kunststoffteile zu schmelzen, die zu Boden fallen könnten.
Das dritte Sicherheitsproblem, das bei Trennschaltern zu berücksichtigen ist, besteht darin, dass das Gerät wärmeaktiviert ist und nicht in einem Ofen über 150 ° C erhitzt werden sollte, da dies das Gerät aktivieren könnte.
Es sollte beachtet werden, dass das Aufbringen eines Schlags auf einen Trenner das Pulver nicht aktiviert, da es nur durch Wärme aktiviert wird. Es ist jedoch Vorsicht geboten, wenn der Schwarzstrom direkt beeinflusst wird und Wärme erzeugt wird, kann er sich entzünden.
Überlegungen zur Isolierhalterung
Bild 4 lässt vermuten, dass nach dem Trennen des Trenners das Leiter-Erde-Potenzial dann über den Isolierbügel belastet wird. Diese Beanspruchung kann dazu führen, dass der isolierende Aufhänger zur Erde schleift, wenn die getrennte Einheit längere Zeit unter Spannung bleibt. Die elektrischen Langzeit- und Umgebungsfestigkeitseigenschaften des isolierenden Aufhängers müssen erhöht werden, wenn der Ableiter länger als ein Jahr unter Spannung bleiben darf.
Installationsüberlegungen und Lead-Management
Es ist wichtig zu beachten, dass, wenn der Trennschalter arbeitet und das Erdungsende des Ableiters trennt, das angeschlossene Kabel ausreichend lang sein muss, damit es eine Lücke zwischen der Unterseite des Ableiters und der getrennten Hälfte des Geräts schaffen kann. Die Flexibilität der Leitung muss ebenfalls berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass das Gerät die oben erwähnte Lücke erzeugen kann. Typischerweise verursacht eine Stromschiene ein Trennproblem, und ein gewöhnliches flexibles Kabel ist ausreichend. Eindrähtige oder mehrdrähtige Leiter mit Durchmessern bis zu 1 cm lassen sich bei typischen Geräten im Allgemeinen problemlos vom Ableiter trennen. Wenn Ableiter parallel zueinander an einer Traverse montiert werden, ist es wichtig, dass der Ableiter in der Mitte nicht durch die beiden äußeren Einheiten mit seiner Erdleitung verbunden wird. Dies kann zu einem anhaltenden Ausfall führen, obwohl der Trennschalter aktiviert wurde und versucht hat, den Ableiter zu isolieren.
Abbildung 5 Empfohlenes Leitungsmanagement für 3-Phasen-Parallelschaltung
Transport und Entsorgung
Da Ableiter-Trennschalter ein Aktivierungselement enthalten, das explodieren und den Erdleiter trennen kann, wenn es der Hitze des Erdschlussstroms ausgesetzt wird, kann es auch im Brandfall funktionieren. Daher sollte die Entsorgung keine Verbrennung umfassen.
Gemäß den Modell-UN-Vorschriften für gefährliche Materialien sollte das GLD in ein explosives Material der Klasse 1 fallen. Bei entsprechenden Tests oder Änderungen an der GLD kann sie jedoch in eine andere Klassifizierung umklassifiziert werden. Wenn das GLD so hergestellt ist, dass es kein Projektil erzeugt, wenn es während des Transports in Brand gerät, kann es als ungefährliches Gut eingestuft werden und der Transport ist kein Problem. Weitere Informationen zum Transportproblem finden Sie in einem auf der INMR-Weltkonferenz 2007 vorgestellten Papier mit dem Titel Emerging Transportation Issue with Distribution Arresters.
Dabei stellt sich die Frage, wie alle Ableiter sicher auf LKWs transportiert werden können. Es wird empfohlen, den Endableiter in einer metallverschlossenen Kammer zu transportieren, die routinemäßig auf Nutzfahrzeugen zu finden ist. Wenn dies nicht möglich ist, verdrahten Sie das GLD-Ende des Ableiters mit etwas Festem oder mit seinem eigenen Hochspannungsende.
Trennschalter für Übertragungsleitungsableiter
Dieser Trennschalter hat die gleiche Funktion wie ein Verteilungstrennschalter, muss jedoch ohne Betätigung unterschiedlichen Belastungen standhalten. Es ist wichtig zu beachten, dass jeder Trennschalter, der in dieser Anwendung verwendet wird, im Rahmen seines Zertifizierungsprozesses TLD-Tests mit höheren Strömen unterzogen werden sollte.
Der Trennschalter der Zukunft
Zukünftige Möglichkeiten für Trennschalter
1. Unterbrechungstrenner: Dieses Gerät existiert derzeit nicht, sollte aber von Ableiterherstellern ernsthaft in Betracht gezogen werden. Es könnte im Falle eines überlasteten und ausgefallenen Ableiters ein Blinken des Stromversorgungssystems beseitigen.
2. Unterstations-Trennschalter: Dies ist ein Gerät, das an Hochspannungsgeräten montiert werden könnte, die zum Trennen dieser Art von Ableitern wie bei Verteilungsableitern verwendet werden könnten.
3. Gut sichtbare Trennschalter: Oft übersieht das Leitungspersonal einen ausgefallenen Ableiter, weil der Ableiter-Trennschalter im getrennten Modus nicht offensichtlich ist. Den Konstruktionen von Trennschaltern sollte eine Art wehende Flagge hinzugefügt werden.
Weitere Informationen zu Jecsany-Produkten für Freileitungen finden Sie auf der Website von Jecsany: www.jecsany.com
