Anwendungsbereiche von Schaltanlagen

Elektrische Schaltanlagen gelten als zentraler Punkt des Stromnetzes. Mit ihnen wird die elektrische Energie verteilt und/oder umgespannt. Durch die unterschiedlichen Anwendungsbereiche der Schaltanlagen gibt es verschiedene Anforderungen, die an elektrische Schaltanlagen zu stellen sind. In einigen Fällen müssen auch zusätzliche Komponenten installiert werden.

Welche Anforderungen gelten an Schaltanlagen?

Ohne elektrische Schaltanlagen geht nichts. Daher müssen die Anlagen die folgenden Anforderungen erfüllen:

• Die gefahrlose Bedienung der Schaltanlage muss gewährleistet sein.
• Die Schaltanlage sollte zu jeder Zeit erreichbar sein.
• Die Schaltanlage muss auch unter besonderen Bedingungen (etwa im Außenbereich) sofort abschaltbar sein, wenn Komplikationen auftreten oder eine Wartung notwendig ist.
• Die gesamte Schaltanlage muss gegen Unbefugte gesichert sein, damit sich keine fremden Personen Zugriff verschaffen können.

Welche Voraussetzungen müssen Schaltanlagen erfüllen?

Schaltanlagen versorgen Wohngebiete, Unternehmen und andere Wirtschaftsobjekte mit Energie. Die Systeme müssen daher reibungslos funktionieren und einen konstanten Energiefluss an alle Verbraucher gewährleisten. Dabei sollten die Schaltanlagen leicht zugänglich sein, um bei einer Störung möglichst schnell eingreifen zu können.

Am ehesten erfüllen wartungsfreie SF₆-Schaltanlagen mit Gasisolierung diese Voraussetzungen. Der konstante Gasdruck sorgt dafür, dass die Anlage immer isoliert ist. Lediglich an den Dichtungen müssen diese gasisolierten Schaltanlagen regelmäßig gewartet werden. Wegen der Auswirkungen von SF₆ auf das Klima kommen mittlerweile aber vermehrt auch SF₆-freie Alternativen zum Einsatz.

Werden Schaltanlagen für die Energieversorgung eingesetzt, ist darauf zu achten, dass sie alle Voraussetzungen der Produktnorm DIN EN IEC 62271-200/A1; VDE 0671/A1-200:2023-07 erfüllen. Die Norm regelt die Installation und den Betrieb von metallgekapselten Wechselstrom-Schaltanlagen für Bemessungsspannungen über 1 kV bis einschließlich 52 kV.

Für Energieversorger mit eigenem Kraftwerk kommen auch Generator-Schaltanlagen infrage, die mit einer besonders hohen Leistungsfähigkeit (bis zu 72 kA) und langer Lebensdauer für langfristige Einsätze bei hohen Lasten konzipiert sind.

Welche Schaltanlage für welches Spannungsnetz?

Für den korrekten Einsatz einer Schaltanlage ist die Art des Spannungsnetzes ausschlaggebend.

Niederspannung

Das gilt für Schaltanlagen im Niederspannungsnetz:

• 230 V oder 400 V
• Einsatz in geschlossenen Gebäuden
• standardisierte Kompaktschaltanlagen, werden in Schränken in normalen Räumen untergebracht
• z.B. für die Steuerung von kleinen Solaranlagen

Mittelspannung

Das gilt für Schaltanlagen im Mittelspannungsnetz:

• 3 kV – 30 kV
• Einsatz in geschlossenen Gebäuden
• luft- oder gasisolierte Schaltanlagen werden in mit Sammelschienen verbundenen Schaltzellen installiert
• z.B. für die Steuerung von kleinen Blockheizkraftwerken, Wasserkraftanlagen oder Solarparks

Hochspannung

Das gilt für Schaltanlagen im Hochspannungsnetz:

• 60 kV oder 110 kV
• gasisolierte Schaltanlagen werden in Hallen untergebracht
• günstigere, aber deutlich größere Freiluftanlagen werden im Außenbereich platziert
• z.B. für die Steuerung von Gas-, Kohle- und Wasserkraftwerken oder Windparks

Höchstspannung

Das gilt für Schaltanlagen im Höchstspannungsnetz:

• 220 kV oder 380 kV
• gasisolierte Schaltanlagen werden in Hallen untergebracht
• günstigere, aber deutlich größere Freiluftanlagen werden im Außenbereich platziert
• z.B. für die Steuerung von Kohle- und Atomkraftwerken oder Offshore-Windparks

Schaltanlagen in der Kühl- und Klimatechnik

Schaltanlagen für sekundäre Verteilungsnetze in der Klimatechnik sorgen dafür, dass Kühlgeräte permanent die erforderliche Kühlleistung erbringen. Hierzu ermittelt ein elektronisches Steuermodul in der Schaltanlage konstant den Energiebedarf und verteilt den Strom entsprechend. Der Vorteil einer Mittelspannungs-Schaltanlage wird besonders in diesem Bereich deutlich: Da jedes Modul einzeln abgeklemmt werden kann, ist bei einem Ausfall der Anlage nicht das gesamte Kühlgut, sondern nur ein Abteil betroffen.

Bei Schaltanlagen für Kühlsysteme gibt es je nach Einsatzbereich besondere Voraussetzungen, vor allem aber den Schutz gegen Kälte. Dieselben Maßstäbe sind zu setzen, wenn Schaltanlagen in besonders kalten Regionen oder im Außenbereich installiert werden. Zwar sind SF₆-Anlagen mit Gasisolierung generell für den Außeneinsatz geeignet, das Gas bietet aber keinen Schutz gegen Kälte. Daher ist in diesen Fällen die Installation einer Schaltschrankheizung sinnvoll, um möglichen Schäden, die zum Totalausfall der Anlage führen können, vorzubeugen. Schaltschrankheizungen werden im Schrank montiert, ebenfalls elektronisch gesteuert und sorgen dafür, dass die Bildung von Kondenswasser und Vereisung nahezu ausgeschlossen ist.

Schaltanlagen im Serverbereich

Auch in Server- und Rechenzentren kommen Schaltanlagen zum Einsatz. Sie verteilen die an den einzelnen Rechnern benötigte Energie und überwachen den korrekten Ablauf aller Systeme. Hier kommen meist Mittelspannungsschaltanlagen zum Einsatz, die in geschlossenen Schränken untergebracht werden können. Durch die getrennte Anordnung der Sammelschienen ist eine einfache und vor allem sichere Wartung möglich, da nur das jeweilige Kabel abgeklemmt werden muss.

Gerade der Einsatz gasisolierter Schaltanlagen (SF₆-Schaltanlagen) ist dabei sinnvoll — sie benötigen am wenigsten Platz. Da in Serverräumen durch die zahlreichen Recheneinheiten auf engstem Raum eine enorme Hitze entsteht, werden an die Schaltanlage besondere Anforderungen gestellt. An dieser Stelle ist vor allem die Kühlung zu nennen, die durch Lüfter oder Wasserkühlsysteme (Kühlkreisläufe) realisiert wird.