Hochspannungsschaltanlagen sind Geräteeinheiten, die vom Hersteller als komplette Sätze geliefert und vor Ort zu einem Hochspannungsverteilungssystem zusammengebaut werden. Dieses System unterteilt den Hauptstromkreis in mehrere unterschiedliche Einheiten. Innerhalb jeder Einheit sind Komponenten wie Leistungsschalter, Trennschalter, Messwandler sowie Schutz-, Steuer- und Messgeräte zentral in einem einzigen integrierten Schrank montiert. Mehrere solcher Schaltschränke können kombiniert werden, um komplette Stromverteilungssysteme für Kraftwerke und Umspannwerke aufzubauen. Das Produktdesign zielt darauf ab, den sicheren, zuverlässigen und effizienten Betrieb der Geräte zu gewährleisten. Sein Design erfordert eine umfassende Berücksichtigung von Faktoren wie elektrischer Leistung, mechanischer Struktur, Sicherheitsschutz und Umweltanpassungsfähigkeit. Unter diesen Überlegungen stellt die Stellwerksfunktion „Fünf Präventionen“ eine entscheidende Maßnahme dar, um sowohl Ausrüstung als auch Personal zu schützen und gleichzeitig Betriebsfehler wirksam zu verhindern.
Eine Hochspannungsschaltanlage besteht typischerweise aus mehreren Haupträumen: dem Sammelschienenraum, dem Leistungsschalterraum, dem Relaisraum und dem Kabelraum. Der Sammelschienenraum dient der Bündelung und Verteilung elektrischer Energie; im Leistungsschalterraum sind die Kernschaltgeräte untergebracht; der Kabelraum erleichtert den Anschluss abgehender Kabel; und das Relaisfach beherbergt die Schutz- und Steuerausrüstung.
Zu den „Fünf Vorsichtsmaßnahmen“ im Zusammenhang mit Hochspannungsschaltanlagen gehören: Verhindern des Öffnens oder Schließens von Trennschaltern (oder Isoliersteckern) unter Last; Verhinderung des versehentlichen Öffnens oder Schließens von Leistungsschaltern; Verhindern des Schließens eines Leistungsschalters, während sich der Erdungsschalter in der geschlossenen Position befindet; Verhinderung des versehentlichen Schließens eines Erdungsschalters, während der Stromkreis unter Spannung steht; und das Verhindern eines unbeabsichtigten Eindringens in ein unter Spannung stehendes Fach.
Die ineinandergreifenden Mechanismen der „Fünf Präventionen“ können grob in drei Typen eingeteilt werden: mechanische, elektrische und integrierte Systeme. Diese Mechanismen werden hauptsächlich durch obligatorische mechanische Verriegelungen -oder alternativ elektromagnetische Verriegelungssysteme- implementiert, die den Betrieb des Leistungsschalters, der Trennschalter, der Erdungsschalter und der Schranktüren koordinieren. Insbesondere für Leistungsschalter vom Typ Einschub umfassen die Verriegelungsfunktionen der „Fünf Vorkehrungen“ Folgendes: Das Einsetzen oder Entfernen von Sekundärsteckern ist nur möglich, wenn sich der Leistungsschalterschlitten in der „Test“-Position befindet; Verhindern des Zurückziehens des Leistungsschalterschlittens aus der „Arbeitsposition“, sobald der Leistungsschalter geschlossen wurde; Verriegeln des Unterbrecherschlittens, um zu verhindern, dass er in die „Arbeits“-Position gelangt, wenn der Erdungsschalter geschlossen ist; Verriegelung des Erdungsschalters mit der Abdeckplatte des Kabelfachs, um sicherzustellen, dass die Schranktür erst geöffnet werden kann, nachdem der Stromkreis ordnungsgemäß geerdet wurde; und Verwendung automatischer Verschlussklappen, um den ausfahrbaren Leistungsschalter mechanisch von den stationären Kontakten des unter Spannung stehenden Sammelschienenabschnitts zu isolieren.
Zu den normalen Betriebsbedingungen für komplette Sätze von Hochspannungsschaltanlagen gehören typischerweise: eine Obergrenze für die Umgebungstemperatur, die im Allgemeinen 40 Grad nicht überschreitet, und eine Untergrenze, die im Allgemeinen bei -5 Grad liegt (die in Regionen mit starker Kälte bis zu -15 Grad betragen kann); eine Höhe von im Allgemeinen nicht mehr als 1000 Metern; eine tägliche durchschnittliche Luftfeuchtigkeit von nicht mehr als 95 % und eine monatliche durchschnittliche Luftfeuchtigkeit von nicht mehr als 90 %; eine seismische Intensität, die die Stärke 8 nicht überschreitet; und Installation an Orten, die frei von Brandgefahr, Explosionsgefahr, starker Verschmutzung, chemischer Korrosion oder starken Vibrationen sind.
Zu den im Schaltschrank untergebrachten primären elektrischen Komponenten gehören hauptsächlich: Hochspannungs-Leistungsschalter (z. B. Vakuum- oder SF6-Typen), Trennschalter, Stromwandler (CTs), Spannungswandler (PTs), Erdungsschalter, Überspannungsableiter, Hochspannungssicherungen, Lastschalter und ähnliche Geräte. Die sekundären Komponenten (Hilfsgeräte) im Schrank werden hauptsächlich zur Überwachung, Steuerung, Messung und zum Schutz verwendet. Zu den gängigen Beispielen gehören: Relais, Energiemessgeräte, Amperemeter, Voltmeter, Wattmeter, mikroprozessorbasierte integrierte Schutzgeräte, Signallampen, Drucktasten, Sicherungen und dergleichen.
Die Betriebsabläufe für komplette Sätze von Hochspannungsschaltanlagen umfassen hauptsächlich Ein--Einschalt- (Einspeisung) und Ausschalt--Ausschaltvorgänge (Wartung). Die allgemeinen Schritte für einen Einschaltvorgang sind wie folgt: Stellen Sie sicher, dass der Erdungsschalter geöffnet ist → schieben Sie die ausfahrbare Einheit (Wagen) in die Testposition und schließen Sie die Sekundärstecker an → schieben Sie die ausziehbare Einheit in die Serviceposition → schließen Sie den Leistungsschalter. Die allgemeinen Schritte für einen Ausschaltvorgang (Wartung) sind wie folgt: Öffnen Sie den Leistungsschalter → ziehen Sie das Gerät in die Testposition zurück → ziehen Sie die Sekundärstecker ab → ziehen Sie das Gerät vollständig aus dem Schrank heraus → schließen Sie den Erdungsschalter.
Das Produktdesign kompletter Hochspannungs-Schaltanlagen weist typischerweise die folgenden Merkmale auf: Elektrische Geräte sind in einem Metallgehäuse untergebracht, was zu einer kompakten Struktur und einer geringen Stellfläche führt; Die Einheiten durchlaufen eine integrierte Werksmontage, wodurch der Arbeitsaufwand für die-Installation vor Ort minimiert und der gesamte Bauzyklus verkürzt wird. und sie bieten eine hohe Betriebssicherheit bei gleichzeitig einfacher Wartung.
