Untersuchung des Schaltverhaltens seriell verschalteter Vakuumschaltröhren in metallgekapselten und Freiluft-Schaltgeräten für die Hochspannungsebene

Abstract:
Die Vakuumschalttechnik stellt, in Verbindung mit einer CleanAir-Isolierung, eine hoch leistungsfähige, umweltfreundliche und wartungsfreie Lösung dar, Schwefelhexafluorid (SF6) in Hochspannungsschaltgeräten und -anlagen zu ersetzen. Für Bemessungsspannungen bis zu Um = 245 kV werden derzeit einfach unterbrechende Vakuumschaltgeräte entwickelt. Eine Option, die Vakuumschalttechnik in Kombination mit CleanAir als Isolationsmedium bei Bemessungsspannungen bis Um = 550 kV und darüber hinaus zu ermöglichen, ist der Einsatz von in Serie geschalteten Vakuumschaltröhren als Leistungsschalter. Zunächst wird in diesem Beitrag anhand theoretischer Untersuchungen die Spannungsaufteilung auf die einzelnen Schaltstrecken einer Anordnung mit zwei seriell verschalteten Vakuumschaltröhren bewertet. Auf Grund parasitärer Kapazitäten stellen sich beim Schalten und im geöffneten Zustand zunächst ungleichmäßige Spannungsaufteilungen ein, bei denen eine der Vakuumschaltröhren mit einer höheren Spannung belastet wird als die andere. Durch Parallelschaltung von Steuerkondensatoren kann diesem Problem entgegengewirkt werden. In einem zweiten Schritt wird ein Labormuster in metallgekapselter Ausführung mit zwei seriell verschalteten Mittelspannungsvakuumschaltröhren entworfen und aufgebaut. Es kann gezeigt werden, dass dieses Labormuster prinzipiell dazu geeignet ist, das Verhalten einer zukünftigen Serienschaltung für den Einsatz in der Hochspannungsebene abzubilden. Dies wird durch zusätzliche Untersuchungen mit s Hochspannungsvakuumschaltröhren bestätigt. Weiterhin wird ein Ausblick auf die Anwendung von seriell verschalteten Vakuumschaltröhren im Bereich der Höchstspannungsebene gegeben.