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Live-Tank-Leistungsschalter – die am häufigsten verwendeten Leistungsschaltertypen für Übertragungsnetze mit 72,5 kV bis 800 kV

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Leistungsschalter für unter Spannung stehende Tanks

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Ein „Live Tank“-Leistungsschalter ist ein Hochspannungs-Freiluft-Leistungsschalter, bei dem die Unterbrechungskammer (Tank) auf dem gleichen elektrischen Potential wie der unter Spannung stehende Leiter (Netzspannung) liegt. Der Unterbrecher ist auf einer isolierten Stützsäule montiert, wodurch er von der darunter liegenden geerdeten Konstruktion isoliert ist.

Live-Tank-Leistungsschalter werden häufig in Übertragungsumspannwerken eingesetzt, da sie im Vergleich zu Dead-Tank-Leistungsschaltern eine hervorragende Leistung, eine kompakte Bauweise und relativ niedrige Kosten bieten.

Aufbau
Zu den Hauptkomponenten gehören:
·Unterbrecherbehälter – Enthält das Lichtbogenlöschmedium (typischerweise SF₆-Gas oder bei neueren Konstruktionen Vakuum).
·Isolatorsäule – Stützt den unter Spannung stehenden Unterbrecher und sorgt gleichzeitig für die Isolierung gegenüber Erde.
·Betätigungsmechanismus – Feder-, hydraulisch oder motorbetätigter Mechanismus, der die Kontakte öffnet und schließt.
·Hauptkontakte und Lichtbogenkontakte – Leiten den Normalstrom und unterbrechen den Fehlerstrom.
·Stromwandler (optional) – Können extern angebracht statt integriert sein.
·Schaltschrank – Beherbergt Schutz-, Steuer-, Überwachungs- und Hilfsgeräte.
·Anschlussklemmen – Verbinden den Leistungsschalter mit den ein- und ausgehenden Übertragungsleitungen.

Funktionsprinzip
1. Im Normalbetrieb bleiben die Hauptkontakte geschlossen und führen den Laststrom.
2. Wird ein Fehler erkannt, senden Schutzrelais einen Auslösebefehl.
3. Der Betätigungsmechanismus trennt die Kontakte schnell voneinander.
4. Zwischen den Kontakten entsteht ein Lichtbogen.
5. Das Unterbrechungsmedium löscht den Lichtbogen:
SF₆-Gas nutzt eine hohe Durchschlagfestigkeit und den Gasstrom.
Vakuumunterbrecher löschen den Lichtbogen, wenn der Strom den Nullpunkt durchläuft.
6. Nach dem Erlöschen des Lichtbogens stellt sich die Isolationsfestigkeit schnell wieder her, wodurch ein erneutes Zünden verhindert wird.
7. Die Übertragungsleitung wird vom Fehler isoliert.

Hauptmerkmale
·Tankpotential: unter Spannung (stromführend)
·Einbau: Freiluft-Übertragungsumspannwerke
·Spannungsbereich: ca. 72,5 kV bis 800 kV und darüber
·Löschmedium: Vorwiegend SF₆-Gas; bei einigen Spannungsebenen kommt zunehmend Vakuumtechnik zum Einsatz
·Betätigungsmechanismus: feder-, hydraulik- oder motorbetrieben
·Isolierung: Porzellan- oder Verbundisolatoren
·Befestigung: Isolierte Stütze zur Mastmontage

Vorteile
·Kompakte und leichte Bauweise.
·Geringere Anforderungen an Fundament und Tragwerk.
·Geringere Anschaffungskosten als bei vergleichbaren Totraum-Leistungsschaltern.
·Gutes Erdbebenverhalten aufgrund geringerer Masse.
·Hohe Unterbrechungsleistung.
·Geeignet für Hoch- und Höchstspannungsanwendungen.
·Einfacherer Transport und einfachere Installation.

Nachteile
·Der Unterbrecher steht unter Spannung, was die Anforderungen an die Isolierung während der Wartung erhöht.
·Stromwandler sind in der Regel separat angeordnet, was die Anzahl der Geräte erhöht.
·Das Wartungspersonal muss zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen treffen, da der Tank auf Netzpotential liegt.
·Bietet im Allgemeinen weniger integrierte Schutzeinrichtungen als Ausführungen mit totem Tank.

Typische Anwendungsbereiche
·Übertragungsumspannwerke
·Hochspannungsschaltanlagen
·Versorgungsnetze
·Netzanbindungen für erneuerbare Energien
·Industrielle Stromversorgungssysteme
·Kraftwerke
·Verbindungsumspannwerke

Gängige Spannungsklassen
·72,5 kV
·123 kV
·145 kV
·170 kV
·245 kV
·300 kV
·362 kV
·420 kV
·550 kV
·800 kV

Relevante Normen
·IEC 62271-100 – Anforderungen und Prüfungen für Wechselstrom-Hochspannungs-Leistungsschalter.
·IEEE C37-Reihe – Nordamerikanische Normen zu Nennwerten, Prüfungen und Anwendung.

Ein Tank-Leistungsschalter ist einer der am häufigsten verwendeten Schaltertypen für Übertragungsnetze von 72,5 kV bis 800 kV. Er bietet eine Kombination aus hoher Unterbrechungsleistung, kompakter Bauweise und kostengünstiger Installation und ist daher weltweit die bevorzugte Wahl für viele Umspannwerke von Energieversorgungsunternehmen.