Anwendungsbereiche von Schaltanlagen

Als zentraler Punkt des Stromnetzes gelten Schaltanlagen, um die elektrische Energie zu verteilen und/oder umzuspannen. Durch die unterschiedlichen Anwendungsbereiche gibt es verschiedene Anforderungen, die an Schaltanlagen zu stellen sind. In einigen Fällen ist auch die Installation zusätzlicher Komponenten erforderlich.

Welche Anforderungen an Schaltanlagen gelten?

Ohne Schaltanlagen geht nichts. Daher muss vor allem eine

• gefahrlose Bedienung der Anlage gewährleistet sein.
• Darüber hinaus sollte sie zu jeder Zeit erreichbar
• und auch unter besonderen Bedingungen (etwa im Außenbereich) sofort abschaltbar sein, wenn Komplikationen auftreten oder eine Wartung notwendig ist.
• Zudem muss die gesamte Anlage gegen Unbefugte gesichert sein, sodass sich keine fremden Personen Zutritt 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 Anlagen leicht zugänglich sein, um bei einer Störung möglichst schnell eingreifen zu können.

Diese Voraussetzungen werden am ehesten von wartungsfreien SF6-Schaltanlagen (Gasisolierung) erfüllt. Der konstante Gasdruck sorgt dafür, dass die Anlage immer isoliert ist und lediglich an den Dichtungen regelmäßig gewartet werden muss. Werden Schaltanlagen für die Energieversorgung eingesetzt, ist darauf zu achten, dass sie alle Voraussetzungen der Richtlinie IEC 62271-200 VDE 0671-200:2012-08 erfüllen. Die Richtlinie regelt die Installation und den Betrieb von 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.

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

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

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

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.