Leistungsschalter zählen im Hochspannungsnetz zu den Schutzgeräten. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, Fehlerströme sicher zu unterbrechen und fehlerhafte Teile des Systems zuverlässig zu isolieren. Sie müssen in der Lage sein, durch Kurzschlüsse entstehende hohe Ströme rechtzeitig abzuschalten. Kurzschlussströme betragen häufig mehr als das Zehnfache des Nennstroms und können bei längerer Dauer zentrale und teure Komponenten, wie beispielsweise Transformatoren, zerstören. Ihre Ursache sind Umwelteinflüsse wie Unwetter, technische Fehler und das Versagen von Isolierungen. Leistungsschalter unterbrechen diese Ströme nach sehr kurzer Zeit, bevor sie irreparable Schäden an der Infrastruktur verursachen können.

Die Unterbrechung eines hohen Stroms ist ein physikalisch komplexer Prozess: Neben einer ausreichend schnellen mechanischen Unterbrechung des Strompfads muss auch ein brennender Lichtbogen (> 30.000°C) gelöscht werden. Dies hat eine hohe Abnutzung des Schalters zur Folge, weshalb das Gerät regelmäßig überarbeitet werden muss. Hieraus ergibt sich der Bedarf für eine zuverlässige Monitoring-Lösung zur Bewertung des Zustands des Leistungsschalters.

Die Vibroakustik stellt eine vielversprechende Methode zur Zustandsbewertung von elektrischen Betriebsmitteln dar. Als nichtinvasive Messmethode zeichnet sie sich dadurch aus, dass sie ohne Eingriff in die eigentliche Funktionsweise des Leistungsschalters nachgerüstet werden kann. Mithilfe von am Leistungsschalter montierten Beschleunigungssensoren wird das Vibrationsmuster während des Schaltvorgangs aufgezeichnet. Durch den Abgleich des aktuell gemessenen „akustischen Fingerabdrucks“ mit Referenzdaten lassen sich mechanische Verschleißerscheinungen, wie etwa schwergängige Lager oder gebrochene Federn, bereits im Frühstadium identifizieren.

Ziel dieses Projekts ist es, das vibroakustische Verhalten von Hochspannungsleistungsschaltern zu untersuchen. Anhand aufgenommener Messungen soll ein Verfahren entwickelt werden, welches den Zustand des Schalters bewertet. Das Verfahren soll dabei helfen, einen Übergang von starren Wartungsintervallen hin zu einer bedarfsgerechten Instandhaltung zu ermöglichen. Hierdurch kann die Zuverlässigkeit des gesamten Schaltgeräts signifikant erhöht werden.