Der Innenraum-Hochspannungs-Wechselstrom-Vakuum-Lastschalter FZN21-40.5 und die Lastschalter-Sicherungskombination FZRN21-40.5D sind für 35-kV-Kompaktstationen in 40,5-kV-Netzen bei 50 Hz konzipiert. Beide Einheiten können auch als eigenständige Schaltgeräte eingesetzt werden.
Der Lastschalter schaltet Betriebs- und Überlastströme bis 1250 A und ist wartungsfrei zwischen den Inspektionsintervallen; in der Kombinationseinheit löscht die in Reihe geschaltete Auslösesicherung Kurzschlussströme bis 20 kA.
Typenbezeichnung
Die Typenbezeichnung der Kombinationseinheit lautet FZRN21-40.5D/50-20, Buchstabe für Buchstabe:
- F: Lastschalter
- Z: Vakuum
- R: Mit Sicherung
- N: Innenraum
- 21: Konstruktionsfolgenummer
- 40.5: Bemessungsspannung, kV
- D: Mit Erdungsschalter
- 50: Bemessungsstrom, A
- 20: Bemessungskurzschlussausschaltstrom, kA
Ohne das R beschreibt die Bezeichnung FZN21-40.5 den eigenständigen Lastschalter mit einem Bemessungsstrom von 1250 A, der Betriebs- und Überlastströme führt und für Fehlerströme auf den vorgelagerten Schutz angewiesen ist.
Aufbau und Funktionsweise
Die drei Pole sind auf einem gemeinsamen Stahlrahmen montiert: Der Federantrieb betätigt das Trennmesser und das Erdungsmesser über die isolierende Zugstange, die Vakuumschaltkammer unterbricht den Stromkreis, und die Frontschalttafel zeigt die jeweilige Stellung an. Das Trennmesser erzeugt eine sichtbare Trennstrecke und das Erdungsmesser erdet die spannungsfreie Seite vor Wartungsarbeiten.
Die Vakuumschaltkammer führt den Strom nur im Moment des Ein- und Ausschaltens, was es ermöglicht, den Schalter als wartungsfreie Einheit mit einer mechanischen Lebensdauer von 10.000 Schaltspielen anzubieten.
Sicherungshandhabung und Wartung
Der Schlagbolzen der in Reihe geschalteten Sicherung betätigt die Auslöseeinrichtung, sodass eine durchgebrannte Sicherung direkt am Schalter gemeldet wird, anstatt sich ausschließlich auf den Schutz zu verlassen. Das Sicherungsfach ist erst zugänglich, wenn der Stromkreis getrennt und geerdet ist, und die Sicherung wird eins zu eins durch denselben Bemessungstyp ersetzt.
Wartungsarbeiten beschränken sich auf den Antrieb, die Verriegelungen und die Isolierung sowie den Austausch der Schaltkammer, sobald der Kontaktverschleiß den zulässigen Wert von 3 mm erreicht; ein Nachfüllen von Öl oder Gas ist nicht erforderlich.
Technische Daten
Betriebsbedingungen
- Umgebungstemperatur: +40 °C oberer, -25 °C unterer Grenzwert
- Aufstellungshöhe: Nicht mehr als 1000 m
- Relative Luftfeuchtigkeit: Tagesdurchschnitt nicht mehr als 95 %, Monatsdurchschnitt nicht mehr als 90 %
- Erdbebenintensität: Nicht mehr als 8 Grad
- Aufstellungsort: Keine Brand- oder Explosionsgefahr, keine chemische Korrosion oder starke Vibrationen
- Verschmutzungsgrad: II
Elektrische Leistungsparameter
| Nr. | Parameter | Einheit | Kombinationseinheit FZRN21-40.5D | Lastschalter FZN21-40.5 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Bemessungsspannung | kV | 40.5 | |
| 2 | Bemessungsfrequenz | Hz | 50 | |
| 3 | Bemessungs-Kurzzeitstrom (4 s) | kA | 16 | |
| 4 | Bemessungsstrom | A | 50 | 1250 |
| 5 | Bemessungsausschaltstrom für Wirklast | A | / | 1250 |
| 6 | Bemessungsausschaltstrom für Ringnetze | A | / | 1250 |
| 7 | Dynamischer Bemessungsstrom | kA | / | 40 |
| 8 | Bemessungskurzschlussausschaltstrom | kA | 20 | / |
| 9 | Bemessungs-Kabelkapazitätsstrom | A | / | 21 |
| 10 | 1-min-Bemessungs-Stehspannung bei Netzfrequenz (Vakuumstrecke, Phase-Phase und Phase-Erde / über der Trennstrecke) | kV | 95/110 | |
| 11 | Bemessungs-Stehspannung bei Blitzstoßspannung (Vakuumstrecke, Phase-Phase und Phase-Erde / über der Trennstrecke) | kV | 185/215 | |
| 12 | 1-min-Bemessungs-Stehspannung bei Netzfrequenz der Steuer- und Hilfsstromkreise | kV | 2 | |
| 13 | Mechanische Lebensdauer | Schaltspiele | 10000 | |
| 14 | Zulässiger Verschleiß der Vakuumschaltkammerkontakte | mm | 3 | |
| 15 | Manuelles Betätigungsdrehmoment | N·m | Nicht mehr als 250 | |
Mechanische Leistungsparameter
| Nr. | Parameter | Einheit | Wert |
|---|---|---|---|
| 1 | Kontaktabstand | mm | 17±1 |
| 2 | Kontaktüberlauf | mm | 5±1 |
| 3 | Mittlere Einschaltgeschwindigkeit | m/s | 0.6±0.2 |
| 4 | Mittlere Ausschaltgeschwindigkeit | m/s | 1.5±0.2 |
| 5 | Phasenunsymmetrie beim Ein- und Ausschalten | ms | ≤2 |
| 6 | Prellzeit der Kontakte beim Schließen | ms | ≤3 |
| 7 | Abstand zwischen spannungsführenden Teilen und Erde | mm | ≥300 |
| 8 | Hauptstromkreiswiderstand (ohne Sicherung) | μΩ | Nicht mehr als 150 |
Installation und Verdrahtung
Installation und Inbetriebnahme
Die Einheit wird über die sechs 17 x 22 mm Langlöcher mit dem Schaltfeldrahmen verschraubt, die Positionen „geschlossen“, „offen“ und „geerdet“ sowie die Verriegelungen werden an allen drei Polen überprüft, die spezifizierte Auslösesicherung wird so eingebaut, dass ihr Schlagbolzen in die Auslöseeinrichtung eingreift, und der Hauptstromkreiswiderstand sowie die Abstände werden vor der Inbetriebnahme gemessen.
Außenmaße
- Frontansicht: Gesamtbreite 1060 mm mit 1015 mm zwischen den äußeren Rahmen, Polabstand 410 ± 2 mm zweimal markiert, sowie vertikale Stufen von 99 mm, 285 mm, 400 mm und 450 mm.
- Befestigungsschlitze: sechs Schlitze von 17 x 22 mm am Rahmen.
- Seitenansicht: 1065 mm über der Oberkante, mit Stufen von 22 mm und 173 mm, vertikale Maße von 255 mm, 450 mm und 1050 mm, eine Gesamthöhe von 1610 mm und 680 mm an der Basis.
- Anschlüsse: Der untere Anschluss ist mit 4 Bohrungen von 12,5 mm und der obere Anschluss mit 2 Bohrungen von 12,5 mm versehen; das mit (15) markierte Maß gilt nur, wenn der Erdungsschalter eingebaut ist.
- Schaltfelddetails: Die Außenmaßzeichnung enthält den vollständigen Maßsatz; fordern Sie die Zeichnung für Schaltfeldausschnitte und Sammelschienenbohrungen an.
Komponentenreferenz
Die folgenden Positionsnummern entsprechen der Außen- und Installationszeichnung der Baureihe:
- Rahmen
- Federantrieb
- Schaltkammer
- Trennmesser
- Isolierende Zugstange
- Bedientafel
- Vakuum-Löschkammer
- Stützisolator
- Erdungsmesser
Anwendungsgebiete
- Innenraum-35-kV-Kompaktstationen und vorkonfektionierte Verteilstationen
- 40,5-kV-Verteilnetze bei 50 Hz zur Laststeuerung und Kurzschlussschutz
- Transformatorabgänge, geschützt durch die Lastschalter-Sicherungskombination
- Ölfreie Installationen, die zwischen den Wartungsintervallen nicht für Überholungen geöffnet werden und häufig schalten
Auswahl und FAQs
Auslegungshinweise
- Wählen Sie den Lastschalter oder die Kombinationseinheit. Der FZN21-40.5 führt einen Betriebsstrom von 1250 A und verlässt sich bei Fehlern auf den vorgelagerten Schutz; für Transformatorabgänge in einer 35-kV-Kompaktstation wird üblicherweise die Einheit FZRN21-40.5D verwendet, bei der die Auslösesicherung Kurzschlussströme bis 20 kA abschaltet und der Ausfall einer Phase am Schalter gemeldet wird.
- Prüfen Sie zuerst die Kurzzeitfestigkeit. 16 kA für 4 s bei einem dynamischen Bemessungsstrom von 40 kA bestimmen die Sammelschiene, die Kabeldimensionierung und die Koordination des vorgelagerten Schutzes; prüfen Sie beides vor der Bestellung gegen das Netz.
- Bestätigen Sie das Isolationsniveau für das 40,5-kV-Netz. Die Einheit ist für 95/110 kV bei 1-min-Netzfrequenz und 185/215 kV Blitzstoßspannung ausgelegt, mit 2 kV über den Steuer- und Hilfsstromkreisen und einem Mindestabstand von 300 mm zwischen spannungsführenden Teilen und Erde.
- Ermitteln Sie die Kabel- und Transformatorlasten. Der Schalter schaltet 21 A Kabelkapazitätsstrom sowie 1250 A Wirklast und Ringstrom, sodass derselbe Bauraum sowohl für Kabelnetzringe als auch für direkte Transformatorabgänge geeignet ist.
- Vergleichen Sie mit der restlichen Produktreihe. Für 40,5 kV im Freien auf einem Mast oder in einem Schaltschrank wählen Sie den FZW-40.5; für 12-kV-Netze ist der FZN21A-12D die gleiche Baureihe bei niedrigerer Spannung, und der FZN25-12DG deckt 630 bis 1250 A bei 12 kV ab.
Häufig gestellte Fragen (FAQs)
Q1: Wofür wird der FZN21-40.5 eingesetzt?
Es handelt sich um einen dreipoligen Innenraum-Vakuum-Lastschalter für 40,5-kV-Netze bei 50 Hz, der für die 35-kV-Seite von Kompaktstationen konzipiert ist. Er schaltet Betriebs- und Überlastströme, trennt den Stromkreis durch eine sichtbare Trennstrecke am Trennmesser und erdet die spannungsfreie Seite mit dem Erdungsmesser. Die Lastschalter-Sicherungskombination FZRN21-40.5D ergänzt eine Auslösesicherung, sodass derselbe Rahmen auch Kurzschlussströme bis 20 kA abschaltet.
Q2: Warum werden auf der Seite 40,5 kV und 35 kV gleichzeitig genannt?
Beides ist korrekt und beschreibt unterschiedliche Dinge. 40,5 kV ist die Bemessungsspannung der Schaltanlage, also die höchste Spannung, für die das Gerät ausgelegt ist, während 35 kV das Netz bezeichnet, für das es gebaut wurde, nämlich die 35-kV-Seite einer Kompaktstation. Schaltanlagen mit einer Bemessungsspannung von 40,5 kV sind die Standardwahl für 35-kV-Netze, da sie eine Reserve für die Betriebsspannung dieses Netzes bieten.
Q3: Wie lese ich die Bezeichnung FZRN21-40.5D/50-20?
F steht für Lastschalter, Z für das Vakuum als Löschmedium, R zeigt an, dass die Sicherung kombiniert ist, N dass die Einheit für den Innenraum bestimmt ist, 21 ist die Konstruktionsfolgenummer, 40,5 die Bemessungsspannung in kV, D bedeutet, dass ein Erdungsschalter mit Einschaltevermögen eingebaut ist, 50 ist der Bemessungsstrom der Kombinationseinheit in A und 20 der Bemessungskurzschlussausschaltstrom in kA. Ohne das R ist FZN21-40.5 der eigenständige Lastschalter mit 1250 A.
Q4: Was ist der Unterschied zwischen dieser 40,5-kV-Innenraum-Einheit und dem FZW-40.5?
Beide arbeiten bei 40,5 kV und schalten in einer Vakuumschaltkammer, dienen jedoch unterschiedlichen Installationsarten. Der FZW-40.5 ist ein Freiluft-Trenn-Vakuum-Lastschalter, der für die Montage auf einem Mast oder in einem wetterfest isolierten Freiluft-Schrank gebaut wird. Der FZN21-40.5 ist eine Innenraum-Einheit für das Schaltfeld einer 35-kV-Kompaktstation, mit einem 1250-A-Rahmen, 16 kA für 4 s und einer Sicherung für die Kombinationseinheit. Wählen Sie den Freiluft-Typ, wenn der Schalter der Witterung ausgesetzt ist, und diesen Typ, wenn er in einem Schaltfeld installiert wird.
Q5: Wie vergleicht er sich mit den 12-kV-Mitgliedern derselben Baureihe?
Das Design und das Löschmedium sind identisch, die Spannungsklasse jedoch nicht. Der FZN21A-12D ist die 12-kV-Version dieser Baureihe mit einem 630-A-Rahmen, und der FZN25-12DG ist eine weitere 12-kV-Vakuum-Innenraumeinheit. Der FZN21-40.5 erhöht die Bemessungsspannung auf 40,5 kV, die Isolationswerte auf 95/110 kV Netzfrequenz und 185/215 kV Blitzstoßspannung sowie den Rahmenstrom auf 1250 A, sodass er nicht durch eine 12-kV-Einheit ersetzt werden kann und umgekehrt.
Q6: Ist der Lastschalter wirklich wartungsfrei und wie wird die Sicherung gewechselt?
Der Lastschalter ist so konzipiert, dass er zwischen den Wartungsintervallen keine Wartung benötigt: Die Kontakte arbeiten in einer abgedichteten Vakuumschaltkammer, sodass kein Öl oder Gas nachgefüllt werden muss und die mechanische Lebensdauer 10.000 Schaltspiele beträgt. Übrig bleiben die regelmäßige Überprüfung des Antriebs, der Verriegelungen und des Hauptstromkreiswiderstands sowie der Austausch der Schaltkammer, wenn der Kontaktverschleiß den zulässigen Wert von 3 mm erreicht. Bei der Kombinationseinheit ist die Auslösesicherung erst zugänglich, wenn der Stromkreis getrennt und geerdet ist, und sie wird eins zu eins durch denselben Bemessungstyp ersetzt, damit der Schlagbolzen weiterhin die Auslöseeinrichtung betätigt.