Untersuchungen zum Rückzündverhalten von Hochspannungs-Vakuum-Schaltröhren (72,5 kV) beim Schalten kapazitiver Last

Leistungsschalter stellen ein wichtiges Betriebsmittel zum sicheren Zuschalten und Trennen der Netze unter schwierigsten Schaltbedingungen dar. In der Hochspannungsebene (Um > 52 kV) hat sich die SF6-Schaltertechnologie aufgrund der guten Lichtbogenlöscheigenschaften und dielektrischen Festigkeit durchgesetzt. Als Nachteil dieser Technologie erweisen sich jedoch das hohe Treibhausgaspotential von SF6 sowie die Entstehung toxischer, korrosiver Zersetzungsprodukte, die bei Wartungsarbeiten mit großem Aufwand zu entsorgen sind.

In der Mittelspannungsebene hat sich hingegen die Vakuumtechnologie etabliert. Vakuumschalter zeichnen sich unter anderem durch eine hohe Lebenserwartung und einem niedrigen Wartungsbedarf aus. Aufgrund der genannten Vorteile dieser Technologie wird ein Vorstoß der Vakuumschalter in die höheren Spannungsebenen angestrebt.

Beim Ausschalten kapazitiver Lasten werden besonders hohe Anforderungen an die dielektrische Festigkeit der Leistungsschalter gestellt. Nach Kontaktöffnung und Verlöschen des Lichtbogens bleibt die kapazitive Last auf dem Spannungsmaximum der Netzspannung geladen, während die Speiseseite weiter dem sinusförmigen Netzspannungsverlauf folgt. Über der Schaltstrecke liegt dann die Differenz der beiden Spannungen in Form eines „1-cos“-förmigen Verlaufs als sogenannte Wiederkehrspannung an, die Amplituden von > 2. p.u. annehmen kann. Währenddessen darf es im Leistungsschalter zu keiner Rückzündung kommen.

Zentraler Bestandteil des Forschungsprojekts ist die Untersuchung der Ursachen, die zum Versagen der Schaltstrecke während der Wiederkehrspannungsphase führen. Hierfür wurde in einem vorangeganenen Forschungsprojekt ein synthetischer Prüfkreis entwickelt und aufgebaut, mit dem der kapazitive Schaltfall nachgebildet werden kann.