Schaltversuche eines 123-kV-Vakuum-Leistungsschalters

Das Ziel der Schaltversuche am 22. und 23. Oktober 2024 sowie am 13. März 2025 im Umspannwerk Ternitz besteht darin, das Schaltverhalten des Vakuum-Leistungs­schalters 3AV1FG der Firma Siemens Energy näher zu untersuchen. Während Vakuum-Leistungsschalter für das Schalten in der Mittelspannung das Standard-Betriebsmittel darstellen, waren SF6-Leistungsschalter für Hochspannungs­schaltanlagen bisher das Mittel der Wahl. Das Verbot des Einsatzes des Treibhausgases SF6 als Isolier- und Löschgas in Betriebsmitteln und Schaltanlagen durch die F-Gas-Verordnung der EU bedingt den Einsatz alternativer Technologien. Im Zuge dieses Projekts setzt die APG dabei erstmals einen Vakuum-Leistungsschalter im 110-kV-Netz ein. In diesem Zusammenhang besteht der Schwerpunkt dieses Berichts darin, das Verhalten des Vakuum-Leistungsschalters im Betriebs- und Fehlerfall zu analysieren. Der Vakuum-LS ist gezielt in der Querkupplung eingebaut worden, um möglichst viele unterschiedliche Schaltzustände und Szenarien abdecken zu können.

Im Zuge der Versuche wurden Schalthandlungen an Freileitungen, nahen und fernen Trennern, das Zu- und Abschalten von Transformatoren sowie ein-, zwei- und dreipolige Fehler durchgeführt und aufgezeichnet. Im Hinblick auf das Schalt­vermögen des Vakuum-Leistungsschalters für Kondensatorbatterien und Kompensationsdrosseln gibt es betriebliche Restriktionen, weshalb diese Betriebsmittel nicht in die Versuche integriert wurden. Dies liegt unter anderem an fehlenden Typprüfungen (C-Batterie) und nicht-vorhandenem Zusatz-Equipment (z.B. RC-Filterkreise, point-on wave Controller für Kompensationsdrossel). Das Schalten von Induktivitäten stellt im Allgemeinen eine große Herausforderung für Schaltgeräte dar.

Neben unterschiedlichen zusätzlichen angebrachten breitbandigen Messsystemen für Strom- und Spannungsmessungen wurden zusätzlich die Messungen der Ortdosis­leistung (AGES), die Bestimmung von Kennwerten des Leistungsschalters wie beispielsweise die Kontaktwiderstände oder die Ein- und Ausschalteigenzeit (Omicron) und Stromwandler-Remanenzmessungen (VUM) durchgeführt.

Im Zuge der Betriebsschaltungen wurden keine Auffälligkeiten aufgrund des Vakuum-Leistungsschalter festgestellt. Im Gegensatz zum Schalten von Kompensationsdrosseln stellt das Schalten von Transformatoren geringe Anforderungen an Leistungsschalter. Dieser Sachverhalt konnte bei den Versuchen bestätigt werden, wobei lediglich einmal als unproblematisch zu bewertende Wiederzündungen auftraten. Auch das Aus­schalten des Transformators während dem Auftreten des Inrushstroms kann durch den Vakuum-Leistungsschalter durchgeführt werden. Dabei sind die Steilheiten und Amplituden dieser Schaltüberspannungen als unkritisch zu bewerten.

Bei Klären von dreipoligen Klemmenkurzschlüssen treten beim Ausschalten Wiederzündungen auf. Diese entstehen während des Öffnungsvorgangs der Schalterpole, währenddessen der Leistungsschalter noch nicht seine volle Isolationsfestigkeit besitzt. Dieser Effekt ist bei einem ungünstigen Schaltzeitpunkt nicht vermeidbar und ist in den einschlägigen Normen als zulässig definiert.