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Freiluft-Vakuum-Leistungsschalter (Dog-House) zum Schalten und Schützen von Stromkreisen, die

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Hundehütten-Zerstörer

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Ein Vakuum-Freiluft-Leistungsschalter (Dog-House) ist ein Mittelspannungs-Freiluft-Leistungsschalter, bei dem eine oder mehrere Vakuum-Unterbrecher in einem wetterfesten Metallgehäuse untergebracht sind, das aufgrund seiner charakteristischen, überdachten Bauweise gemeinhin als „Dog-House“ bezeichnet wird. Das Gehäuse schützt die Unterbrecher, den Betätigungsmechanismus und die Steuerungsausrüstung vor Regen, Staub, Sonnenlicht, Eis und anderen Umwelteinflüssen.

Diese Leistungsschalter werden üblicherweise in Verteilerstationen, Industrieanlagen, Anlagen für erneuerbare Energien und Verteilungsnetzen von Energieversorgern zum Schalten und Schützen von Stromkreisen eingesetzt, die typischerweise zwischen 7,2 kV und 38 kV betrieben werden.

Aufbau
Zu den Hauptkomponenten gehören:
·„Dog-House“-Gehäuse – Ein wetterfestes Metallgehäuse, das die inneren Komponenten schützt.
·Vakuumunterbrecher – Versiegelte Vakuumflaschen, die Fehlerströme unterbrechen, indem sie den Lichtbogen im Vakuum löschen.
·Betätigungsmechanismus – In der Regel ein federbetätigter Mechanismus, der zum Spannen von einem Elektromotor angetrieben wird.
·Isolierte Durchführungen – Stellen isolierte Verbindungen zwischen den externen Leitern und den Unterbrechern her.
·Steuerschrank – Enthält Relais, Auslöse- und Einschaltspulen, Hilfskontakte sowie Überwachungsgeräte.
·Tragkonstruktion – Stahlrahmen oder Sockel für die Installation im Freien.
·Überspannungsableiter (optional) – Schützen die Anlage vor Blitz- und Schaltstößen.

Funktionsprinzip
1. Unter normalen Betriebsbedingungen bleiben die Schalterkontakte geschlossen und führen den Laststrom.
2. Wird ein Fehler erkannt, sendet ein Schutzrelais ein Auslösesignal.
3. Der Betätigungsmechanismus trennt die Kontakte im Vakuumunterbrecher rasch voneinander.
4. Zwischen den Kontakten bildet sich kurzzeitig ein Metalldampfbogen.
5. Beim nächsten Nulldurchgang des Wechselstroms löscht das Vakuum den Lichtbogen nahezu augenblicklich, da kein Gas vorhanden ist, das die Ionisierung aufrechterhalten könnte.
6. Die Durchschlagfestigkeit im Vakuum stellt sich sehr schnell wieder her, wodurch ein Rückzünden verhindert wird.
7. Der fehlerhafte Stromkreis wird sicher abgeschaltet.

Hauptmerkmale
·Einbau: Im Freien
·Spannungsbereich: Typischerweise 7,2–38 kV
·Unterbrechungsmedium: Vakuum
·Gehäuse: Wetterfestes Metallgehäuse in „Dog-House“-Bauweise
·Betätigungsmechanismus: federbetätigt, motorisch vorgespannt
·Montage: bodenmontiert, auf Sockel montiert oder an einem Umspannwerksrahmen
·Wartungsaufwand: gering aufgrund versiegelter Vakuumunterbrecher

Vorteile
·Hervorragende Lichtbogenlöschleistung.
·Lange elektrische und mechanische Lebensdauer.
·Minimaler Wartungsaufwand, da die Vakuumunterbrecher versiegelt sind.
·Kein Umgang mit Isoliergasen wie SF₆.
·Kompakte Bauweise mit geschütztem Betätigungsmechanismus.
·Hohe Zuverlässigkeit in rauen Außenumgebungen.
·Geeignet für häufige Schaltvorgänge.
·Umweltfreundlich aufgrund des Verzichts auf treibhauswirksame Isoliergase.

Nachteile
·Im Allgemeinen auf Mittelspannungsanwendungen beschränkt.
·Vakuumunterbrecher sind nicht reparierbar und müssen bei Erreichen des Lebensendes ausgetauscht werden.
·Höhere Anschaffungskosten als bei einigen Öl-Leistungsschaltern, jedoch niedrigere Lebenszykluskosten.

Typische Anwendungen
·Verteilerstationen
·Versorgungszuleitungen
·Industrielle Stromversorgungssysteme
·Bergbaubetriebe
·Anlagen für erneuerbare Energien (Solar und Wind)
·Produktionsstätten
·Stromverteilung auf Campusgeländen
·Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen

Typische Nennwerte
·Nennspannung: 7,2–38 kV
·Nennfrequenz: 50/60 Hz
·Nennstrom: 630–4.000 A
·Kurzschluss-Ausschaltstrom: 16–40 kA
·Mechanische Lebensdauer: 10.000–30.000 Schaltvorgänge oder mehr
·Schaltmedium: Vakuum

Gängige Spannungsklassen
·7,2 kV
·12 kV
·15 kV
·17,5 kV
·24 kV
·27 kV
·36 kV
·38 kV

Relevante Normen
·IEC 62271-100 – Anforderungen an Wechselstrom-Leistungsschalter, einschließlich vieler Ausführungen von Vakuum-Leistungsschaltern für den Außenbereich.
·IEC 62271-1 – Allgemeine Anforderungen an Hochspannungs-Schalt- und Steuergeräte.
·IEEE C37.04 – Definiert Nennwerte für Wechselstrom-Hochspannungs-Leistungsschalter.
·IEEE C37.09 – Behandelt Prüfverfahren zur Leistungsüberprüfung.

Warum wird dieser Leistungsschalter als „Dog-House“-Leistungsschalter bezeichnet?
Der Begriff „Dog-House“ ist ein branchenüblicher Spitzname und keine offizielle Bezeichnung gemäß den Normen. Er bezieht sich auf das überdachte, wetterfeste Gehäuse des Leistungsschalters, das einer kleinen Hundehütte ähnelt. Das Gehäuse schützt die Vakuumunterbrecher und den Betätigungsmechanismus vor Umwelteinflüssen und ermöglicht gleichzeitig einen zuverlässigen Betrieb des Leistungsschalters im Außenbereich.

Zusammenfassung
Ein Vakuum-Leistungsschalter für den Außenbereich („Dog-House“) ist ein robustes, wetterfestes Mittelspannungs-Schaltgerät, das Vakuumunterbrecher zum Unterbrechen von Last- und Fehlerströmen nutzt. Seine kompakte Bauweise, lange Lebensdauer, geringen Wartungsanforderungen und umweltfreundlicher Betrieb machen ihn zu einer bevorzugten Wahl für Verteilerstationen im Außenbereich und industrielle Stromversorgungssysteme.