Mittelspannungs-Vakuumschaltkammer-Modul

Das Mittelspannungs-Vakuumschaltkammer-Modul ist eine hermetisch abgedichtete Vakuumkammer-Baugruppe, die Lichtbogen-Unterbrechungsfähigkeit in Mittelspannungs-Verteilungsanlagen bietet. Diese kritische Komponente ermöglicht eine sichere und zuverlässige Stromkreisunterbrechung, indem sie Lichtbögen in einer Vakuumumgebung löscht, Kontakterosion und Gasbildung verhindert. Sie dient als primäres Schaltelement in Leistungsschaltern, Schützen und Lastschaltern für industrielle und Versorgungsanwendungen. Hersteller integrieren diese Module in größere Schaltanlagen für Stromverteilungsnetze, Umspannwerke und Industrieanlagen.

Dieses Modul ist für Systeme mit Nennspannungen von 12 bis 40,5 kV und Nennströmen von 630 bis 3150 A ausgelegt, mit Ausschaltvermögen bis zu 25–50 kA. Der Kontaktabstand beträgt 8 bis 12 mm, und der interne Vakuumdruck wird zwischen 1e-3 und 1e-5 Pa gehalten, um eine optimale Lichtbogenlöschung zu gewährleisten. Das Modul bietet eine mechanische Lebensdauer von 10.000 bis 30.000 Schaltspielen, mit einem Kontaktwiderstand von ≤20 µΩ bei Nennstrom nach Konditionierung, und erfordert eine Kontaktkraft von 2000 bis 5000 N, um einen niedrigen Widerstand sicherzustellen. Es arbeitet in einem Umgebungstemperaturbereich von -40 bis 85 °C, und für Verschmutzungsgrad II beträgt die Kriechstrecke ≥240 mm. Der Isolationspegel gemäß Blitzstoßspannung liegt zwischen 75 und 200 kV. Das Gewicht variiert je nach Spannungs- und Stromnennwert zwischen 8 und 25 kg.

Verwendete Materialien sind sauerstofffreies Kupfer, Chrom-Kupfer-Legierung, hochtonerdehaltige Keramik und Edelstahl 304. Diese Materialien werden aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit, Lichtbogenbeständigkeit und mechanischen Festigkeit ausgewählt. Das Modul ist gemäß den Anforderungen von IEC 62271-100 und IEC 62271-1 ausgelegt, und die Kriechstrecke bezieht sich auf IEC 60815. Spezifische Modellwerte und Normen müssen jedoch mit dem rechtlichen Hersteller oder Lieferanten verifiziert werden.

Wenn sich die Kontakte in der Hochvakuumkammer trennen, wird der Strompfad unterbrochen, und es bildet sich ein Metalldampf-Lichtbogenplasma. Der Lichtbogen wird durch das verdampfte Kontaktmaterial aufrechterhalten. Durch die schnelle Kondensation des Metalldampfes auf den Kontaktoberflächen und den Kammerwänden erlischt der Lichtbogen schnell und unterbricht den Stromfluss. Die Vakuumumgebung verhindert die Bildung von Gas, das den Lichtbogen aufrechterhalten könnte, und das Kontaktdesign gewährleistet eine effiziente Lichtbogenlöschung.