Trennschalter
Ein Trennschalter, auch Trenner genannt, ist ein elektrischer Hochspannungsschalter ohne Anforderung an das Schaltvermögen, aber mit deutlich sichtbarer Schalterstellung. In der elektrischen Energietechnik wird begrifflich unterschieden zwischen
- dem Trennen, also dem Abtrennen von Teilen einer elektrischen Anlage, die in dem Moment (fast) keine Leistung beziehen, und
- dem Schalten, also dem Ein- und Ausschalten elektrischer Lasten.
Ein Trenner muss durch einen Schaltfehlerschutz geschützt werden, der ein irrtümliches Öffnen und Schließen unter hoher Belastung verhindert. Bei einem Trennvorgang unter Last würde ein Trenner nämlich aufgrund des dabei auftretenden Störlichtbogens zerstört werden.
Für die absichtliche Abschaltung der elektrischen Verbindung unter Last sind Leistungsschalter oder Lasttrennschalter mit ausreichender Kurzschlussleistung notwendig. Diese sind im Regelfall in Reihenschaltung mit dem Trenner in Schaltanlagen kombiniert. Ein meist elektronisches Schutzgerät stellt daher den Schaltzustand des in Reihe liegenden Leistungsschalter fest und gibt, je nach Schaltzustand den Befehl zum Öffnen oder Schließen des Trennschalters frei.
Verfügt der Trennschalter noch über eine Erdungseinrichtung (im Bild zu sehen als gelb/schwarze Stange), so darf und kann diese erst eingelegt werden, wenn der Trennschalter geöffnet ist. Zusätzliche mechanische Verriegelungen verhindern das Einlegen des Erders, sollte der Trennschalter geschlossen sein.
Anwendungsbereiche[Bearbeiten]
Trennschalter werden angewendet, um
- eine sichtbare Trennstrecke zwischen spannungsführenden und freigeschalteten Anlagenteilen herzustellen
- eine Sammelschiene von Anlagen- und Leitungsabgängen unterbrechungslos zu wechseln.
Hoch- und Höchstspannung[Bearbeiten]
Trennschalter für Hoch- und Höchstspannung finden sich in Freiluftschaltanlagen und werden in der Regel motorisch bedient. Die Trennschalter besitzen in der Regel auch eine manuelle Möglichkeit für das Öffnen und Schließen der Hauptstrombahn. Für den Fall, dass keine Versorgungsspannung an den Motorantrieben anliegt, kann oft mittels Handkurbel die gewünschte Position erreicht werden. Es gibt sie in verschiedenen Ausführungen, etwa als Hebel-, Dreh-, Pantografen- oder Greifertrenner. Der Schliess- oder Öffnungsvorgang eines Trennschalters erfolgt bei geöffnetem Lastschalter, also ohne Betriebsstrom.
Der bei dem Trennerschalter bei Betätigung trotzdem auftretende vergleichsweise schwache Lichtbogen zwischen den Kontakten ist eine Folge der kapazitiven Blindströme des kurzen, unbelasteten Leitungsstückes. Dieser führt in offener Bauform in Freiluftschaltanlagen im Höchstspannungsbereich bei Betätigung zu lauten Störgeräuschen und hochfrequenten Störungen, deren Auswirkungen im Rahmen der elektromagnetischen Verträglichkeit kompensiert werden. Ebenso bewirken diese Erscheinungen unerwünschte Abbrände an den Kontaktbahnen. Verhindert werden kann dies mit dem Einsatz von Corona-Tellern (Scheiben) die man an die Hauptstrombahn anbringt.
In gekapselten und gasisolierten Schaltanlagen sind Trennschalter mit anderen Elementen wie Sammelschienen, Leistungsschaltern und Messeinrichtungen in einem Schaltfeld zusammengefasst und von außen nicht mehr direkt als eigenständige Einheit wahrnehmbar.
Mittelspannung[Bearbeiten]
Im Mittelspannungsnetz sind Trennschalter auch auf Masten in Form des Masttrenners anzutreffen und werden häufig über ein mechanisches Gestänge vom Boden aus handbedient. Ein Vorhängeschloss schützt vor unbefugtem Gebrauch.
Eine spezielle Bauform von Trennschaltern in Mittelspannungsnetzen ist der Pausenschalter zur selektiven Abtrennung einzelner Segmente bei einer Störung. Im Bahnstromnetz werden solche Schalter Oberleitungsschalter genannt.
- Bauformen
-
Drehtrenner für 400 kV bei einem Öffnungsvorgang
-
Geöffneter Masttrenner für 20 kV
-
Geschlossener Drehtrenner russischer Bauart für 110 kV
-
Greifertrenner (Pantografentrenner) für 220 kV
Geschichte[Bearbeiten]
Vorläufer der Trennschalter sind die Messerschalter, die gegen Ende des 19. Jahrhunderts zu den ersten und vom Aufbau her einfachsten elektrischen Schaltern zählten.<ref name="zipp1"/> Sie wurden u. a. in Kraftwerkswarten auf Schalttafeln aus Porzellan montiert und sind durch eine offene Bauweise charakterisiert, in der die elektrischen Kontakte frei zugänglich sind.
Die Schaltkontakte werden bei Messerschaltern von Hand über einen isolierten Griff bedient. Da Messerschalter wie Trennschalter über keinerlei Einrichtungen zur Löschung des Lichtbogens verfügen, können sie nur zum Trennen vergleichsweise kleiner Ströme verwendet werden. Beim Trennvorgang sollen die Kontakte möglichst zügig von einer Position in die andere bewegt werden, um den Kontaktabbrand klein zu halten. Von der offenen Bauweise des Schalters und den offen liegenden Kontakten geht für das Bedienpersonal bei Unachtsamkeiten eine große Gefahr aus, weshalb Messerschalter bei höheren Betriebsspannungen nicht mehr verwendet werden.
Literatur[Bearbeiten]
- Adolf J. Schwab: Elektroenergiesysteme – Erzeugung, Transport, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie. Springer, 2006, ISBN 3-540-29664-6.
Weblinks[Bearbeiten]
- Schalter in Hochspannungsanlagen
- MPEG-Video (MPG; 1,6 MB) eines kritischen Öffnungsvorganges an einem 500-kV-Drehtrennschalter, welcher fehlerhafterweise den Blindstrom einer ca. 150 km langen und unbelasteten Freileitung unterbricht. Ursache ist ein defekter Leistungsschalter, rechts neben den Trennschalter, welcher zuvor nicht vollständig geöffnet hat. Dabei kommt es beim Öffnungsvorgang zunächst an dem defekten Leistungsschalter zu einem horizontalen Überschlag und in Folge zu einem über 40 m langen Lichtbogen zwischen den Kontakten des Drehtrennschalters.
Einzelnachweise[Bearbeiten]
<references> <ref name="zipp1">Max Rech, VDE (Hrsg.): ZIPP, die Elektrotechnik. 6. Auflage. C.A. Weller, Berlin 1940, S. 540–552.</ref> </references>