Was ist Mittelspannungsschaltanlage?

Was ist Mittelspannungsschaltanlage? Funktionen, Komponenten und Ringmain-Unit (RMU) erklärt

Mittelspannungsschaltanlagen (MV-Schaltanlagen) sind ein wesentlicher Bestandteil moderner elektrischer Energieverteilungssysteme. Sie bieten zuverlässige Steuerung, Schutz, Trennung und Überwachung für elektrische Betriebsmittel, die auf Mittelspannungsebene betrieben werden. MV-Schaltanlagen werden häufig in Umspannwerken, Industrieanlagen, Gewerbegebäuden, Projekten für erneuerbare Energien und Verteilnetzen von Versorgungsunternehmen eingesetzt und tragen dazu bei, die sichere und stabile Lieferung elektrischer Energie zu gewährleisten.

Eine der am weitesten verbreiteten Lösungen in der Mittelspannungsverteilung ist die Ringmain-Unit (RMU). Doch was ist eine Ringmain-Unit, wie funktioniert sie, und worin unterscheidet sich eine RMU von konventionellen Mittelspannungsschaltanlagen?

In diesem Artikel erläutern wir die Funktionen, Hauptkomponenten, Anwendungen und Auswahlkriterien von Mittelspannungsschaltanlagen mit besonderem Schwerpunkt auf Ringmain-Units.

1. Was ist Mittelspannungsschaltanlage?

Mittelspannungsschaltanlagen sind eine Sammlung elektrischer Schalt- und Schutzeinrichtungen, die für den Betrieb in Mittelspannungs-Energiesystemen ausgelegt sind. Je nach regionalen Normen und Projektanforderungen decken Mittelspannungsbetriebsmittel üblicherweise Spannungsebenen von etwa 1 kV bis 52 kV ab.

Typische Anwendungen von MV-Schaltanlagen umfassen Energieverteilungssysteme mit 6 kV, 10 kV, 11 kV, 12 kV, 24 kV, 33 kV und 40,5 kV.

MV-Schaltanlagen sind dafür ausgelegt, elektrische Stromkreise zu steuern, Transformatoren und Kabel vor elektrischen Fehlern zu schützen, Betriebsmittel für Wartungsarbeiten zu trennen und die Zuverlässigkeit von Energieverteilungsnetzen aufrechtzuerhalten.

Häufige Typen von Mittelspannungsschaltanlagen sind:

• Metallgekapselte Schaltanlagen: Sie bieten eine unterteilte Bauweise und werden häufig in Industrieanlagen, Umspannwerken und Versorgungseinrichtungen eingesetzt.
• Metallgekapselte Schaltanlage: Beherbergt Schalt- und Schutzeinrichtungen in einem geerdeten Metallgehäuse.
• Ringmainunit (RMU): Eine kompakte, werkseitig montierte Schaltanlagenlösung, die üblicherweise in Ring- und Strahlverteilnetzen eingesetzt wird.
• Gasisolierte Schaltanlage (GIS): Verwendet Gas oder ein anderes Isoliermedium für kompakte Isolations- und Schaltanordnungen.
• Luftisolierte Schaltanlage (AIS): Verwendet Luft als primäres Isoliermedium.

Der geeignete Typ hängt von der Nennspannung, dem Laststrom, dem Kurzschlussniveau, der Installationsumgebung, den Sicherheitsanforderungen und dem verfügbaren Installationsraum ab.

2. Was ist eine Ringmainunit (RMU)?

Eine Ringmainunit (RMU) ist eine kompakte, werkseitig montierte Mittelspannungs-Schaltanlage, die zur Steuerung und zum Schutz elektrischer Verteilnetze dient. Sie wird üblicherweise in Sekundärverteilungsstationen, Transformatorenstationen, Gewerbegebäuden, Industrieanlagen und Anlagen für erneuerbare Energien installiert.

Was ist also eine Ringmainunit in der elektrischen Energieverteilung?

Eine RMU wird typischerweise an einem Verteilerpunkt installiert, an dem Mittelspannungskabel angeschlossen werden, um ein Ringnetz zu bilden oder Strom über eine Strahlanordnung zu liefern. Ihre Schaltgeräte ermöglichen es den Betreibern, Abschnitte des Netzes bei Bedarf zu verbinden, zu trennen und zu isolieren.

Eine typische RMU-Konfiguration umfasst zwei Ringkabelabgangsfunktionen und eine Transformatorabgangsfunktion. Je nach Anwendung können auch zusätzliche Abgangs-, Mess- oder Schutzfunktionen verfügbar sein.

Wofür wird eine Ringmainstation verwendet?

Der Hauptzweck einer Ringmainstation besteht darin, sicheres und zuverlässiges Schalten und Trennen in Mittelspannungsverteilungssystemen zu ermöglichen.

Ihre Hauptanwendungen umfassen:

• Stromverteilung: Anschluss ankommender und abgehender Mittelspannungskabel.
• Transformatorschutz: Bereitstellung einer Schalt- und Schuttschnittstelle für Verteiltransformatoren.
• Fehlerisolierung: Unterstützung bei der Isolierung eines fehlerhaften Kabelabschnitts oder angeschlossener Geräte.
• Versorgungskontinuität: Unterstützung alternativer Stromversorgungspfade in entsprechend ausgelegten Ringnetzen.
• Wartungsarbeiten: Ermöglichung der Isolierung ausgewählter Netzabschnitte für Inspektion oder Reparatur.
• Platzsparende Installationen: Bereitstellung einer kompakten Lösung für Innen- oder Außen-Verteilungsstationen.

Wenn beispielsweise in einem ordnungsgemäß ausgelegten Ringnetz ein Fehler in einem Kabelabschnitt auftritt, können Betreiber den betroffenen Abschnitt isolieren und die Stromversorgung der nicht betroffenen Abschnitte über einen alternativen Weg wiederherstellen, sofern die Netzkonfiguration und die Betriebsbedingungen dies zulassen.

Welche Funktion hat eine Ringmainunit?

Zu den Hauptfunktionen einer RMU gehören:

1. Schalten: Verbinden oder Trennen von Mittelspannungskreisen unter den vom Schaltgerät zugelassenen Betriebsbedingungen.
2. Isolierung: Trennen eines Kabels, Transformators oder anderer Geräte vom spannungsführenden Netz für Wartungsarbeiten.
3. Schutz: Bereitstellung oder Koordination des Schutzes gegen Überlast und Kurzschluss durch geeignete Sicherungen, Leistungsschalter und Schutzrelais.
4. Netzflexibilität: Unterstützung von ring- oder strahlenförmigen Stromverteilungsanordnungen.
5. Sicherheit: Einbeziehung von Verriegelungen, Erdungsschaltern und anderen Sicherheitsmerkmalen je nach Ausführung.
6. Überwachung und Steuerung: Unterstützung lokaler oder fernbedienbarer Überwachung und Bedienung, wenn mit den entsprechenden Geräten ausgestattet.

Nicht jede RMU umfasst dieselben Schutzfunktionen. Beispielsweise kann ein Lasttrennschalter normale Schalt- und Isolierfunktionen bieten, ersetzt jedoch keinen Leistungsschalter und kein Schutzrelais, wo eine automatische Fehlerunterbrechung erforderlich ist.

3. Hauptkomponenten der Mittelspannungsschaltanlage

Obwohl das Design je nach Schaltanlagentyp variiert, enthalten die meisten Mittelspannungs-Schaltanlagensysteme mehrere wesentliche Komponenten.

3.1 Leistungsschalter

Leistungsschalter schließen und unterbrechen Stromkreise und unterbrechen Fehlerströme innerhalb ihrer angegebenen Nennwerte. Vakuum-Leistungsschalter werden in metallgekapselten Mittelspannungs-Schaltanlagen aufgrund ihrer zuverlässigen Unterbrechungsleistung und ihres relativ geringen Wartungsbedarfs häufig eingesetzt.

3.2 Lasttrennschalter

Lasttrennschalter sind dafür ausgelegt, normale Lastströme innerhalb ihrer Nennbetriebsbedingungen zu schalten. Sie werden üblicherweise in Ringnetzstationen für ankommende und abgehende Ringkabel eingesetzt.

Es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass ein Lasttrennschalter die gleiche Kurzschlussunterbrechungsfähigkeit wie ein Leistungsschalter bietet.

3.3 Trennschalter und Erdungsschalter

Trennschalter bieten eine Trennung gemäß ihren angegebenen Betriebsbedingungen, während Erdungsschalter bestimmte Stromkreisabschnitte mit Erde verbinden, um sichere Wartungsverfahren zu unterstützen.

Mechanische und elektrische Verriegelungen helfen, unsichere Betriebsabläufe zu verhindern.

3.4 Schutzrelais und Sicherungen

Schutzrelais erkennen abnormale elektrische Bedingungen und lösen das Auslösen von Leistungsschaltern aus, wenn die relevanten Schutzkriterien erfüllt sind. In einigen RMU-Konfigurationen bieten Hochspannungssicherungen den Schutz der Transformatorenabgänge.

Die Wahl zwischen leistungsschalterbasierendem Schutz und Sicherungsschalter-Schutz hängt von den Transformatorennennwerten, den Fehlerpegeln, den Koordinationsanforderungen und den geltenden Normen ab.

3.5 Sammelschienen und Kabelendverschlüsse

Sammelschienen verteilen die elektrische Energie zwischen den Schaltgeräten innerhalb der Schaltanlagenbaugruppe. Kabelendverschlussräume bieten die Schnittstellen für ankommende und abgehende Mittelspannungskabel.

Ihre Isolierung, Stromtragfähigkeit und Kurzschlussfestigkeit müssen den Systemanforderungen entsprechen.

3.6 Messwandler und Überwachungseinrichtungen

Stromwandler (CTs) und Spannungswandler (VTs) liefern Messsignale für Messung, Schutz und Überwachung. Je nach Ausführung können Schaltanlagen auch Spannungsanzeiger, Temperaturüberwachung, Kommunikationsschnittstellen und Fernsteuerungseinrichtungen enthalten.

4. Was ist der Unterschied zwischen einer RMU und konventioneller Mittelspannungsschaltanlage?

Obwohl eine RMU eine Art von Mittelspannungsschaltanlage ist, sind die beiden Begriffe nicht in jeder Anwendung austauschbar.

Eine RMU ist oft eine geeignete Wahl, wenn kompakte Abmessungen und einfache Verteilfunktionen Priorität haben. Konventionelle metallgekapselte Schaltanlagen können für Anlagen geeigneter sein, die zahlreiche Abgangsfelder, umfangreiche Schutzschemata, hohe Dauerstrombelastbarkeit oder eine komplexere betriebliche Steuerung erfordern.

Die endgültige Auswahl sollte auf dem Einliniendiagramm (SLD), den elektrischen Nennwerten, der Netzwerktopologie und den Projektspezifikationen basieren.

5. Was ist eine RMU in einer Umspannstation?

Eine Ringmainunit in einer Umspannstation bietet die Mittelspannungs-Schaltschnittstelle zwischen dem Verteilnetz und nachgeschalteten Betriebsmitteln, insbesondere Verteiltransformatoren.

Beispielsweise kann eine RMU in einem 10-kV- oder 11-kV-Verteilnetz Energie von einem eingehenden Kabel aufnehmen, an einen ausgehenden Ringspeiseabgang angeschlossen sein und einen Transformator über einen dedizierten Transformatorabgang versorgen.

Eine typische RMU mit drei Funktionen kann umfassen:

• Einen eingehenden Ringkabelschalter.
• Einen ausgehenden Ringkabelschalter.
• Einen Transformatorabgang mit Sicherungsschalter-Schutz oder einem Leistungsschalter, je nach Ausführung.

In einem Ringnetz ermöglichen die ankommenden und abgehenden Kabelverbindungen die physische Anordnung, die für alternative Versorgungswege erforderlich ist. Die tatsächliche Versorgungskontinuität hängt von der Netzauslegung, der Schutzk coordination, den Schaltverfahren und der Verfügbarkeit einer alternativen versorgten Quelle ab.

RMUs können in kompakten Umspannstationen, vorgefertigten Umspannstationen, unterirdischen Verteilungsanlagen und Außengehäusen installiert werden, die für die relevanten Umgebungsbedingungen ausgelegt sind.

6. Was ist eine SF6-Ringmain-Unit?

Eine SF6-Ringmain-Unit ist eine RMU, die Schwefelhexafluorid (SF6)-Gas als Isoliermedium und je nach Ausführung als Teil des Schalt- oder Lichtbogenlöschsystems verwendet.

SF6-isolierte RMUs wurden traditionell eingesetzt, weil SF6 eine starke Isolierleistung bietet und eine kompakte Schaltanlagenkonstruktion ermöglicht. Versiegelte Gaskammern können zudem die Exposition interner Isolierkomponenten gegenüber äußeren Umgebungsbedingungen verringern.

Allerdings ist SF6 ein starkes Treibhausgas, und seine Verwendung unterliegt zunehmend Umweltvorschriften und Anforderungen an das Lebenszyklusmanagement von Geräten. Gasleckageprävention, Handhabungsverfahren, Rückgewinnung und End-of-Life-Management müssen berücksichtigt werden.

SF6-freie RMU-Alternativen

SF6-freie RMUs sind für Projekte erhältlich, die die mit Schaltanlagen verbundenen Treibhausgasemissionen reduzieren möchten. Je nach Hersteller und Spannungsklasse können alternative Ausführungen saubere Luft, Feststoffisolierung oder andere zugelassene Isoliertechnologien verwenden.

Beim Vergleich von SF6- und SF6-freien RMUs sollten Käufer bewerten:

• Bemessungsspannung und Isolationspegel.
• Bemessungsstrom und Kurzzeitstromfestigkeit.
• Schalt- und Fehlerstromunterbrechungsfähigkeiten.
• Einbaumaße und Kabelanschlüsse.
• Umgebungsbedingungen im Betrieb.
• Anwendbare Normen und Typprüfnachweise.
• Wartungsanforderungen und Lebenszykluskosten.
• Örtliche Umwelt- und Regulierungsanforderungen.

Die am besten geeignete Technologie hängt von den technischen Spezifikationen des Projekts, der Betriebsumgebung und den Prioritäten im Lebenszyklus ab.

7. Was ist eine Quad-Ring-Main-Unit?

Der Begriff „Quad-Ring-Main-Unit“ bezeichnet im Allgemeinen eine RMU-Konfiguration mit vier Funktionswegen oder Schaltstellungen, wobei die genaue Anordnung je nach Hersteller variiert.

Ein vierteiliges RMU kann verschiedene Kombinationen von Ringkabelabgängen, Transformatorabgängen, Leistungsschaltern oder anderen Schaltfunktionen enthalten.

Beispielsweise kann ein Projekt zwei Ringkabelwege und zwei Transformatorabgangswege erfordern. Eine andere Anwendung kann zusätzliche Abgänge oder eine andere Kombination von Schaltgeräten erfordern.

Da „Quad-RMU“ keine allgemeingültige Beschreibung einer festen Schaltungsanordnung ist, sollten Käufer die erforderliche Konfiguration anhand eines Einliniendiagramms bestätigen, anstatt sich nur auf den Produktnamen zu verlassen.

8. So wählen Sie die richtige Mittelspannungsschaltanlage aus

Die Auswahl der richtigen Mittelspannungsschaltanlage ist entscheidend für die elektrische Sicherheit, den zuverlässigen Betrieb und die langfristige Leistung.

Berücksichtigen Sie vor dem Kauf die folgenden Faktoren.

1. Nennspannung

Bestätigen Sie die Nennsystemspannung und die Nennspannung des Geräts. Häufige Anwendungen umfassen 10-kV-, 11-kV-, 12-kV-, 24-kV-, 33-kV- und 40,5-kV-Systeme, je nach Netz und Geräteauslegung.

2. Nennstrom

Bestimmen Sie den erforderlichen Dauerstrom für Einspeisungen, Abgänge, Sammelschienen und Transformatoranschlüsse.

3. Kurzschlussfestigkeit und Abschaltvermögen

Den prospektiven Fehlerstrom sowie die erforderlichen Kurzzeit- und Stoßstromfestigkeiten überprüfen. Leistungsschalter müssen über geeignete Fehlerabschaltfähigkeiten für die Anlage verfügen.

4. Schutzanforderungen

Bestätigen, ob das Projekt Lasttrennschalter, Sicherungsschalter-Kombinationen, Leistungsschalter, Schutzrelais, Messung oder zusätzliche Automatisierung erfordert.

5. Installationsumgebung

Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit, Höhe, Staub, Verschmutzung, Korrosion sowie Anforderungen an die Innen- oder Außenaufstellung berücksichtigen.

6. Anwendbare Normen

Die erforderlichen IEC-Normen und projektspezifischen Anforderungen angeben. Zu den relevanten Normen können IEC 62271-200 für metallgekapselte Wechselstrom-Schaltanlagen und -Schaltgeräte über 1 kV bis einschließlich 52 kV und IEC 62271-103 für Schalter über 1 kV bis einschließlich 52 kV gehören, sofern sie für die Geräteausführung zutreffend sind.

Die anwendbare Ausgabe und etwaige zusätzliche produktspezifische Normen sollten für jedes Projekt bestätigt werden.

7. Unterstützung durch den Hersteller

Bewerten Sie die technische Dokumentation des Herstellers, die Designflexibilität, die Testmöglichkeiten, die Verfügbarkeit von Ersatzteilen und den After-Sales-Support.

9. Anwendungen von Mittelspannungsschaltanlagen und RMUs

Mittelspannungsschaltanlagen und RMUs werden in verschiedenen Branchen weit verbreitet eingesetzt.

• Verteilnetze von Versorgungsunternehmen: Verwaltung von ein- und ausgehenden Abgängen und Unterstützung des Betriebs des Verteilnetzes.
• Industrieanlagen: Stromversorgung von Produktionswerken, Verarbeitungsanlagen und großen elektrischen Lasten.
• Gewerbebauten: Verteilung von Mittelspannungsstrom in Bürogebäuden, Einkaufszentren und Gewerbeparks.
• Projekte für erneuerbare Energien: Anbindung von Solaranlagen, Windparks und zugehörigen Transformatoren an Verteilnetze.
• Infrastrukturprojekte: Unterstützung von Flughäfen, Bahnsystemen, Wasseraufbereitungsanlagen und anderen wichtigen Einrichtungen.
• Wohnbauprojekte: Bereitstellung kompakter Schaltlösungen für Verteilungsunterstationen, die Wohnsiedlungen versorgen.

Die Gerätekonfiguration sollte stets entsprechend dem elektrischen Design, den Lastanforderungen, der Schutzkonzeption und den relevanten lokalen Vorschriften ausgewählt werden.

10. Mittelspannungs-Schaltanlagenlösungen von Shandong Dongguan Electric Co., Ltd.

Shandong Dongguan Electric Co., Ltd. bietet Lösungen für Stromverteilungsanlagen für industrielle, gewerbliche, Versorgungs- und Infrastrukturanwendungen.

Unser Portfolio an Mittelspannungs-Schaltanlagen kann für verschiedene Spannungsebenen und Projektanforderungen konfiguriert werden, einschließlich der metallgekapselten Schaltanlage KYN28A-12, der Schaltanlage KYN61-40.5 und RMU-bezogener Verteilungslösungen, vorbehaltlich der erforderlichen technischen Konfiguration.

Wir unterstützen projektspezifische Anforderungen für:

• Konfiguration und technische Auswahl von Mittelspannungs-Schaltanlagen.
• Anordnungen für Einspeise- und Abgangsfelder.
• Auswahl von Leistungsschaltern und Schutzeinrichtungen.
• Technische Zeichnungen und Koordination von Einliniendiagrammen.
• Projektdokumentation und Exportanforderungen.
• Maßgeschneiderte Gerätelösungen für internationale Märkte.

Ob Sie eine kompakte RMU für eine Verteilungsstation oder ein modulares Mittelspannungs-Schaltanlagensystem für ein Industrieprojekt benötigen – unser Team kann Ihnen dabei helfen, die erforderliche Konfiguration anhand Ihrer technischen Spezifikationen zu bewerten.

Kontaktieren Sie Shandong Dongguan Electric Co., Ltd., um Ihre Anforderungen an Mittelspannungsschaltanlagen zu besprechen und ein technisches Angebot anzufordern.

Website: https://www.dongguanelectric.com/

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

1. Was ist eine Ringmainunit in der elektrischen Energieverteilung?

Eine Ringmainunit ist eine kompakte Mittelspannungs-Schaltanlagenbaugruppe, die zum Anschließen, Schalten und Trennen von Kabelabzweigen und Transformatorenanschlüssen in elektrischen Verteilungsnetzen verwendet wird.

2. Welche Funktion hat eine Ringmainunit (RMU)?

Die Hauptfunktion einer RMU besteht darin, Schalten, Trennen und – sofern entsprechend ausgestattet – Schutz für Mittelspannungs-Verteilungsstromkreise bereitzustellen. Sie kann außerdem die Versorgungskontinuität in ordnungsgemäß ausgelegten Ringnetzen unterstützen.

3. Was ist der Unterschied zwischen einer RMU und einer Schaltanlage?

Eine RMU ist eine spezielle Art von Mittelspannungs-Schaltanlage, die für kompakte Verteilungsanwendungen ausgelegt ist. Die breitere Kategorie der Mittelspannungs-Schaltanlagen umfasst auch metallgekapselte Schalttafeln, Leistungsschaltertafeln und andere Baugruppen für komplexere elektrische Systeme.

4. Was ist eine SF6-Ringmainunit?

Eine SF6-RMU verwendet Schwefelhexafluorid-Gas zur Isolierung und je nach Ausführung zum Schalten oder zur Lichtbogenlöschung. Es sind auch SF6-freie Alternativen erhältlich, die dort bevorzugt werden können, wo Umweltaspekte wichtig sind.

5. Was ist der typische Spannungsbereich einer RMU?

RMUs werden üblicherweise in Sekundärverteilnetzen auf Spannungsebenen wie 10 kV, 11 kV, 12 kV, 24 kV und 33 kV eingesetzt. Die verfügbaren Nennwerte hängen vom Hersteller und der Produktausführung ab.

6. Kann eine RMU einen Verteilungstransformator schützen?

Ja. Eine RMU kann einen Transformatorabgang mit Lasttrennschalter und Sicherungen oder einen Leistungsschalterabgang mit geeignetem Schutz enthalten. Die geeignete Anordnung hängt von der Transformatorenleistung, dem prospektiven Kurzschlussstrom und den Anforderungen an die Schutzk coordination ab.

7. Welche Informationen werden für die Auswahl einer RMU benötigt?

Wichtige Informationen sind die Netzspannung, der Nennstrom, der Kurzschlusspegel, die Anzahl der Abgänge, die Transformatorenleistung, die Schutzanforderungen, die Installationsumgebung und die anzuwendenden Normen.

Fazit

Mittelspannungsschaltanlagen spielen eine entscheidende Rolle für die sichere und zuverlässige Verteilung elektrischer Energie. Unter den verfügbaren Lösungen ist die Ringmainunit besonders nützlich für kompakte Sekundärverteilungsstationen und Ringnetzanwendungen.

Das Verständnis dessen, was eine Ringmainunit ist, wofür sie verwendet wird und wie sie sich von konventioneller Mittelspannungsschaltanlagen unterscheidet, hilft Ingenieuren, Auftragnehmern und Einkaufsteams, fundierte Geräteentscheidungen zu treffen.

Durch die Bewertung elektrischer Nennwerte, Schutzanforderungen, Netzwerkkonfiguration, Umgebungsbedingungen und geltender Normen können Projektteams eine geeignete Lösung für einen zuverlässigen langfristigen Betrieb auswählen.