Ausschaltverfahren von Mittelspannungslasttrennschaltern auf Basis von Stickstoff-Kohlenstoffdioxid-Mischungen

In der Mittelspannungsebene sind Lasttrennschalter die in Deutschland meist verbauten Schaltgeräte und stellen somit einen wichtigen Baustein der elektrischen Energieversorgung dar. Aufgrund der gestellten Anforderung an eine kompakte Baugröße ist ein wachsender Anteil in gasisolierten Schaltanlagen verbaut. Das dafür verwendete Gas Schwefelhexaflu-orid ist mit einem Treibhauspotential von 23 500 CO2-Masseäquivalenten das stärkste bekannte Treibhausgas, weshalb eine Substitution angestrebt wird. Da die dafür in Frage kommenden Gase jedoch eine geringere Leistungsfähigkeit
aufweisen, ist eine Anpassung der Schalterkonstruktion notwendig. Die ausschlaggebenden Größen für eine erfolgreiche Stromunterbrechung sind dabei die Lichtbogenkühlung durch eine axiale Beblasung und der Hartgaseffekt. Für die optimale Auslegung eines Mittelspannungs-Lasttrennschalters ist jedoch ein tiefergehendes Verständnis aller relevanter Einflussfaktoren notwendig.

Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses der Schalterkonstruktion sowie der Strom- und Spannungsbelastung auf das Ausschaltverhalten eines umweltfreundlicheren Mittelspannungs-Lasttrennschalters auf Basis von Stickstoff-Kohlenstoffdioxid-Mischungen. Für die Untersuchungen wird für einen Modellschalter das thermische Ausschaltvermögen, die dielektrische Wiederverfestigung sowie das Stromabrissverhalten für verschiedene Auslegungsvarianten bestimmt. Aus den Untersuchungen werden Auslegungskriterien abgeleitet und zum Aufbau eines Technologie-Demonstrators genutzt. Anhand der normgerechten Prüfung des Ausschaltvermögens des Technologie-Demonstrators erfolgt der Nachweis der Gültigkeit der Auslegungskriterien.