In den letzten Jahren hat der Einsatz importierter 10-kV-Schaltanlagen und Ringkabelschaltanlagen deutlich zugenommen. Dieser Artikel fasst einige wichtige Punkte zur Isolation zusammen, darunter die Notwendigkeit, die Anforderungen an das Isolationsniveau je nach Importbedingungen anzupassen, die Berücksichtigung von Schwachstellen in der Ringnetzisolation sowie das Verhalten von SF6-Schaltanlagen bei Nullspannung. Diese Punkte sollen den langfristig sicheren Betrieb dieser Anlagen gewährleisten. Seit den 1980er Jahren werden importierte Schaltanlagen und Ringkabelschaltanlagen verschiedener Hersteller in 10-kV-Stromnetzen und einigen Kundenschaltanlagen eingesetzt. Dieser Artikel beschreibt meine Erfahrungen und Ansichten zu verschiedenen technischen Aspekten. 1. Anforderungen an das Isolationsniveau: Die staatliche Elektrizitätsverwaltung wählte diese Anlagen zunächst gemäß der IEC-12-kV-Norm mit einer Netzfrequenz-/Stoßspannungsfestigkeit von 28 kV/75 kV. Im Betrieb traten zwei Isolationsvorfälle auf: einer davon war auf den Durchschlag einer kundenseitigen Kabelverbindung zurückzuführen. Der Ausfallprozess verlief möglicherweise intermittierend und führte zu einem Überschlag der Außenisolierung des Stromwandlers im Sammelschienenverteilerschrank, wodurch Kurzschlüsse zwischen Phase und Erde sowie zwischen den Phasen ausgelöst wurden. Darüber hinaus ermöglichten fehlende Trennwände in den Sammelschienenfächern zwischen den Schränken und die freiliegenden Sammelschienen eine flächendeckende Lichtbogenbildung. Neben dem beschädigten Sammelschienenverteilerschrank, der ausgetauscht werden musste, mussten auch andere Schränke gereinigt werden, und die Stromversorgung konnte erst am Folgetag wiederhergestellt werden. Ein weiterer Vorfall betraf einen Überschlag an der Außenisolierung des Spannungswandlerschranks, der Erdschlüsse und Kurzschlüsse zwischen den Phasen verursachte und zwei Schränke zerstörte. Es ist offensichtlich, dass neue Schränke mit den oben genannten Isolationsniveaus zwar im feuchten Tropenklima Südchinas die Abnahmeprüfung bestehen können, nachfolgende äußere Einflüsse auf die Isolierung sie jedoch für einen langfristig sicheren Betrieb ungeeignet machen können. Die Anforderungen an importierte Geräte sollten in dreierlei Hinsicht erhöht werden: a) Die IEC-12-kV-Norm sollte nicht mehr verwendet werden; Stattdessen sollte die IEC-Norm mit 17,5 kV und einer Spannungsfestigkeit bei Netzfrequenz/Impulsspannung von 38 kV/75 kV oder 95 kV angewendet werden. Um die Anforderungen der nationalen Verordnung (42 kV/75 kV) annähernd zu erfüllen, sollte die Abnahmeprüfung vor Ort weiterhin mit 38 kV (100 %) durchgeführt werden. b) Im Sammelschienenraum müssen vollisolierte Sammelschienen verwendet werden (PVC ist für die Ummantelung nicht zulässig). Der Luftabstand zwischen den Primärleitern jedes Schaltschranks und der Erde sowie zwischen den Phasen muss mindestens 125 mm betragen. c) Die Kriechstrecke organischer Isolierstoffe muss 230 mm und die von Porzellanbauteilen 210 mm betragen. Es ist außerdem klar festgelegt, dass folgende Schlüsselbereiche die Anforderungen erfüllen müssen: Isolatoren für Sammelschienen, Isolatoren für bewegliche Kontaktstäbe der Lichtbogenlöschkammer, Durchführungen für den Abgang von Spannungswandlern, Durchführungen für statische Trennstecker, Isolatoren für die Polstützen und Abgänge von Leistungsschaltern sowie Isolatoren für die statischen Kontakte von Erdungsschaltern usw. (7 Standorte). Diese Anforderungen wurden an jedem Standort mit dem Hersteller besprochen und bestätigt. 2. Beachten Sie die Schwachstellen in der Isolierung der Ringkabelschaltanlage. Lieferanten geben häufig an, dass ihre Ringkabelschaltanlagen gemäß den Isolationsanforderungen einer 24-kV-Spannung ausgelegt sind und daher über eine große Isolationsreserve verfügen sollten. Dennoch sind einige Punkte zu beachten. 2.1 Kriechstrecke an den Kabelanschlusspunkten. Unternehmen S verwendet hier eine Kabelanschlusskonstruktion in Rohrform. Bei der tatsächlichen Installation wechselten einige Montageteams zu den universellen, wärmeschrumpfenden Kabelanschlüssen von Raychem, wodurch der konische Teil der Abgangsdurchführung nicht vom Rohr abgedeckt wurde, was nach der Inbetriebnahme zu Entladungen an dieser Stelle führte. Nach dem Rückwechsel auf die werkseitigen „Rohr“-Kabelköpfe funktionierte alles normal. 2.2 Isolierung des Fehlerstromwandlers (TA): Da in Europa überwiegend einadrige Kabel verwendet werden, befindet sich der Fehlerstromwandler (TA) einfach außerhalb des Kabelmantels, mit einer vollständigen Kabelisolierung zwischen ihm und dem Kabelkern. Daher ist die Isolierung dieses TA sehr einfach und schwach; in der Regel sind nur wenige Lagen Isolierband um den Eisenkern gewickelt. In China hingegen werden meist dreiadrige Kabel verwendet. Der Fehlerstromwandler wird nach dem Dreiwegestecker beliebig auf dem Kabelkern platziert, wobei Mantel/Armierung und Erdungsschirm entfernt wurden und nur die Hauptisolierung verbleibt, die durch einen Schrumpfschlauch abgetrennt ist. Folgende Probleme können auftreten: a) Auf dem Schrumpfschlauch sammelt sich freie Ladung an, die sich ab einem bestimmten Wert auf den Eisenkern des TA entlädt; b) Nach längerem Betrieb können die scharfen Kanten des Eisenkerns die wärmeschrumpfende Isolierhülle und die Hauptisolationsschicht durchtrennen und einen Hochspannungskurzschluss gegen Erde verursachen. Dies stellt eine potenzielle Gefahr für die Sicherheit von Anlagen und Personen dar (insbesondere bei der Automatisierung von Verteilungsnetzen mittels Mikrocomputern). Im Allgemeinen kann ein berührbarer Kabelkopf mit extern geerdetem Mantel verwendet werden, und der Stromwandler (TA) sollte mit einer isolierten Halterung sicher befestigt werden. Bei der Automatisierung von Verteilungsnetzen sind umfassendere Maßnahmen erforderlich; beispielsweise kann die Montage des Mess-TA an der Abgangsdurchführung des Schaltschranks notwendig sein. 2.3 Qualität der Ausgleichsabdeckung Die Firma M verwendet Ausgleichsabdeckungen, um das Problem unzureichender Phasenabstände an den Kabelkopfanschlüssen zu beheben. Laut der bereitgestellten Computersimulation der elektrischen Feldverteilung ist dieser Ansatz sinnvoll. Im Februar 1998 ereignete sich jedoch in einem Ringkabelschaltgerät der Firma M in einem Gebäude in Guangzhou ein durchgebrannter Fehler. Eine Phase des Ausgleichsdeckels fiel ab, und an den Oberflächen zweier Phasen wurden Entladungsspuren festgestellt. Bislang liegt keine Analyse des Herstellers zu diesem Vorfall vor. Daher wird vermutet, dass die Wirkung des Ausgleichsdeckels aufgrund von Unterschieden in den Fertigungs- und Montageprozessen möglicherweise nicht den erwarteten Ergebnissen entspricht. Aus Sicherheitsgründen wird daher empfohlen, den Deckel mit einer Isolierhülse zu umwickeln. Eine Isolierhülse mit Knopfverschluss eignet sich hierfür. Die Leistungsfähigkeit von 3SF6-Schaltanlagen bei Null-Überdruck mag bei Spannungen ab 110 kV problematisch erscheinen. Aus Sicherheitsgründen ist sie jedoch auch bei 10 kV relevant, und zwar aus folgenden Gründen: a) Die Anlagen dieser Spannungsebene, ob Leistungsschalter oder Lastschalter, sind sehr einfach aufgebaut. Es gibt keine Manometer oder Druckschalter zur Überwachung des SF6-Drucks (oder nur ein einfaches Manometer, das mitunter Fehlfunktionen aufweist). Die Praxis zeigt, dass selbst importierte Geräte mit guter Dichtigkeit Leckagen aufweisen können. Ohne Gasüberwachungseinrichtungen bemerken die Anwender Leckagen nicht, wodurch leicht ein Sicherheitsrisiko entsteht. b) Die Typprüfung dieser Produkte, selbst von großen Herstellern, ist oft unvollständig, insbesondere hinsichtlich des Verhaltens bei Null-Überdruck (Isolation, Schaltverhalten usw.) und der Beständigkeit gegen interne Lichtbogenfehler. c) Diese Produkte verwenden häufig manuelle Mechanismen, die eine direkte Bedienung durch die Bediener erfordern. d) Einige Umspannwerke verwenden mittlerweile Lastschalter-Sicherungs-Kombinationen anstelle von Leistungsschaltern als Schutzvorrichtungen für Verteiltransformatoren. Lastschalter unterbrechen sowohl den Laststrom als auch Fehlerströme, die kleiner als der Stromfluss sind. Daher ist das Verhalten von SF6-Schaltanlagen bei Null-Überdruck direkt mit der Personen- und Anlagensicherheit verbunden und sollte nicht unterschätzt werden.