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Ein und Aus

Jeder kennt Leistungsschalter. Jedes Mal, wenn man zu Hause das Licht ein- oder ausschaltet, bedient man im Grunde einen Leistungsschalter, in diesem Fall einen mit einer sehr geringen Leistung. Da zu Hause die Spannung nur 230 V beträgt und die Stromstärken gering sind, hat der dortige Schalter eine einfache Bauweise. Im Hochspannungsbereich arbeiten wir mit hohen Spannungen bis 380.000 Volt und hohen Stromstärken bis 63.000 Ampere. In diesem Bereich treten beim Ein- und Ausschalten des Stroms sehr große Kräfte und sehr hohe Temperaturen auf. Die Fähigkeit, diese Kräfte und diese hohen Temperaturen gut kontrollieren zu können, macht den Leistungsschalter zur in technischer Hinsicht interessantesten Komponente im Schaltfeld.

Drei wichtige Elemente

Leistungsschalter bestehen im Wesentlichen aus drei Elementen:

1. Dem aktiven Teil. Das ist der Strom führende Teil. Dazu gehören die Anschlüsse und Kontakte im Schalter. Wir bezeichnen ihn auch als den „heißen“ Teil.
2. Isolation
   1. innere Isolation – als Isolier- und Löschmedium wird SF6-Gas eingesetzt
   2. äußere Isolation – als Isoliermedium wird Porzellan oder Kunststoff (Glasfaserverstärkter Kunststoff mit Silikonbeschichtung) verwendet
3. Der Antrieb (1), mit dem sich der Leistungsschalter über die Steuerung ein- und ausschalten lässt.

Löschen in drei Schritten

Strom neigt beim Ausschalten dazu, weiter zu fließen. Darum ist manchmal ein Funken oder besser gesagt ein Lichtbogen zu sehen, wenn man zu Hause den Lichtschalter ausschaltet. Ein solcher Lichtbogen entsteht auch im Leistungsschalter und verursacht eine extrem hohe Temperatur und einen extrem hohen Druck im Schalter. Die Kunst besteht nun darin, den Lichtbogen zu löschen. Das Löschen des Lichtbogens ist das tatsächliche Ausschalten des Stroms, das durch Kombination von drei Effekten erreicht wird.

1. Nullwerden des Stroms aufgrund des sinusförmigen Verlaufes des Stroms (Frequenz): Der Lichtbogen wird kleiner.
2. Auseinanderbewegen der Kontakte im Schalter: Der Lichtbogen wird länger.
3. Kühlung des Lichtbogens: Die Temperatur sinkt, wodurch die Flamme verlöschen wird. Dieses Löschen ist am kritischsten. Es erfolgt mit dem im Leistungsschalter vorhandenen SF6.

In Millisekunden

Durch die Entstehung des Lichtbogens erhöht sich der Druck im Schalter. Mit diesem Druck wird das SF6 kraftvoll auf den Lichtbogen gesprüht. Dies erfolgt über Düsen und spielt sich in der Löschkammer des Leistungsschalters ab. Das SF6 kühlt und löscht letztlich den Lichtbogen und damit ist der Schalter ausgeschaltet. Dies alles läuft in wenigen Millisekunden ab.

Robustes Material

Damit die Kräfte gut aufgenommen werden, hat der Leistungsschalter eine robuste Bauweise. Dies beinhaltet, dass die leitenden (Strom führenden) Teile groß dimensioniert sind. Das Gehäuse des Leistungsschalters muss sehr stabil sein. Früher wurden diese Gehäuse aus Porzellan hergestellt. Heute bestehen sie aus mit Kunststofffasern verstärktem Kunststoff.

Gute Instandhaltung des Materials

Was geschieht, wenn ein Leistungsschalter nicht einwandfrei funktioniert? Glücklicherweise kommt das in der Praxis nicht oft vor. TenneT-Techniker und -Spezialisten kontrollieren ständig alle Leistungsschalter. Sollte dennoch unverhofft eine Störung auftreten, spricht der Reserveschutz des Schalters an.