geschlossene Schaltanlage

XGN2-12(Z) 12 kV Innenraum-Schaltanlage, feststehend, metallgekapselt – Produkthandbuch

   1. Produktübersicht

Die XGN2-12 (Z) ist eine 12-kV-Wechselstrom-Schaltanlage in Metallgehäusebauweise für den Innenbereich. Dieses klassische Modell ist in China weit verbreitet im Bereich der Mittelspannungsverteilung. Ausgestattet mit einem Vakuumleistungsschalter als zentralem Schaltelement, verfügt sie über eine metallgepanzerte, abgedichtete und fest installierte Konstruktion. Die Konstruktion und Fertigung erfolgen unter strikter Einhaltung nationaler und internationaler Normen wie GB 3906 „Wechselstrom-Metallgehäuse-Schaltanlagen und -Steuergeräte 3,6 kV – 40,5 kV“ und IEC 60298 „Wechselstrom-Metallgehäuse-Schaltanlagen und -Steuergeräte für Nennspannungen über 1 kV und unter 52 kV“. Zu ihren Kernvorteilen zählen Sicherheit und Zuverlässigkeit, hohes Schaltvermögen, einfache Wartung und gute Erweiterbarkeit. Dadurch eignet sie sich ideal für die Stromverteilung in traditionellen Verteilungsnetzen, der industriellen Stromversorgung und kleinen Umspannwerken.

Dieses Produkt dient hauptsächlich der Stromverteilung, Steuerung und dem Schutz von 10-kV-Verteilungsnetzen. Es ermöglicht Funktionen wie Leitungsschaltung, Fehlerisolierung und Spannungsüberwachung. Es eignet sich für vielfältige Einsatzszenarien, beispielsweise in städtischen Verteilzentren, Industrie- und Bergbaubetrieben, zur Hilfsstromversorgung von Kraftwerken, im Schienenverkehr und beim Anschluss an erneuerbare Energienetze. Besonders geeignet ist es für Betriebsbedingungen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen und häufigem Schalten.

2. Kernstruktur und Funktionsprinzip

2.1 Zusammensetzung der Kernstruktur

Das Produkt verfügt über ein modulares Fachdesign und eine Wartungsstruktur vorne und hinten und besteht als Ganzes aus vier unabhängigen Fächern und den dazugehörigen Komponenten:

1.   Schrankrahmen und Schutz

(1) Das Gehäuse wird durch CNC-Biegen und Schweißen von hochfestem, kaltgewalztem Stahlblech bzw. aluminium-zinkbeschichtetem Blech mit einer Dicke von 2,0–2,5 mm gefertigt. Die Oberfläche ist phosphatiert, entrostet und elektrostatisch pulverbeschichtet. Dadurch ist sie korrosionsbeständig, rostfrei, mechanisch hochfest und weist eine Erdbebensicherheit der Klasse 8 auf. Sie eignet sich daher für anspruchsvolles Gelände und Umgebungen mit starken Vibrationen.

(2) Der Schaltschrank ist in vier unabhängige Metallkammern unterteilt: Leistungsschalterkammer, Sammelschienenkammer, Kabelkammer und Relaiskammer. Jede Kammer ist durch geerdete Metalltrennwände vollständig voneinander getrennt, wodurch die Ausbreitung von Fehlerlichtbögen und Hochtemperaturgasen wirksam verhindert und eine Fehlerausbreitung unterbunden wird.

(3) Die Doppeltürkonstruktion an Vorder- und Rückseite ermöglicht die Wandmontage. Wartungsarbeiten an allen primären und sekundären Komponenten können von vorne/hinten durchgeführt werden, ohne dass seitlicher Wartungsraum benötigt wird. Dies verbessert die Raumausnutzung im Verteilerraum erheblich.

(4) An der Oberseite und in jedem Fach sind ausgerichtete Druckentlastungskanäle angebracht. Tritt im Inneren ein Lichtbogenfehler auf, kann das heiße und unter hohem Druck stehende Gas schnell in eine sichere Richtung abgeleitet werden, um ein Bersten des Gehäuses zu verhindern und die Sicherheit des Betriebs- und Wartungspersonals sowie der umliegenden Anlagen zu gewährleisten.

2.   Kernkomponenten des primären Hauptstromkreises  

(1) Vakuumleistungsschalter: Standardmäßig mit den Baureihen ZN28, ZN63 (VS1) und anderen Vakuumleistungsschaltern, optional mit Permanentmagnet-/Federbetätigung, Nennstrom 630 A bis 3150 A, Nennkurzschlussausschaltstrom bis zu 20 kA bis 40 kA, mechanische Lebensdauer ≥ 10.000 Schaltzyklen. Er zeichnet sich durch schnelles Schalten, hohe Lichtbogenlöschleistung und Wartungsfreiheit aus und kann häufig Lasten schalten und Kurzschlussströme ableiten.

(2) Trennschalter/Erdungsschalter: Dieser ist zusammen mit dem Leistungsschalter installiert und wird manuell betätigt, um die elektrische Trennung und sichere Erdung zu gewährleisten. Er bildet durch mechanische Verriegelung eine obligatorische Verriegelung mit dem Leistungsschalter und der Schaltschranktür und setzt somit die „fünf Präventionsfunktionen“ strikt um.

(3) Sammelschienensystem: Es werden verzinnte Kupfer-/Aluminium-Sammelschienen verwendet, mit ausreichendem Isolationsabstand zwischen den Phasen und zur Erde, Kriechstrecke ≥ 25 mm/kV. Doppel- oder Einzelsammelschienen mit Bypass-Struktur können kundenspezifisch an unterschiedliche Anforderungen von Stromverteilungsnetzen angepasst werden; der Sammelschienenraum ist abgedichtet, um das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit zu verhindern und eine langfristige Isolationsstabilität zu gewährleisten.

    (4) Kabelanschlusskomponenten: Der Kabelraum bietet ausreichend Platz, ist für Hochspannungskabel mit einem Querschnitt von 3×300mm² und darunter geeignet und ist mit Kabelklemmen, Erdungsklemmen und Stromwandlern für eine bequeme Kabelinstallation, Erdung und Stromüberwachung ausgestattet.

3.   Sekundäres Steuerungs- und Verriegelungssystem  

(1) Mechanische Verriegelung nach dem „Fünf-Präventionsprinzip“: Die obligatorische Verriegelung wird durch mechanische Strukturen wie Verbindungsstangen und Riegel realisiert, um Folgendes zu gewährleisten:

        ① Verhindern, dass der Trennschalter unter Last schließt/öffnet;

② Verhinderung des fehlerhaften Schließens/Öffnens des Vakuumleistungsschalters;

③ Vermeiden Sie das Anschließen des Erdungsdrahts/Schließen des Erdungsschalters bei eingeschalteter Stromversorgung;

        ④ Schließen verhindern, wenn Erdungsdraht/Erdungsschalter geschlossen ist;

        ⑤ Verhindern, dass man versehentlich in den lebenden Bereich gelangt.

(2) Sekundäres Relaisfach: Enthält Schutzrelais, Amperemeter, Voltmeter, Kontrollleuchten und Bedientasten. Es kann mit Schutzfunktionen wie Überstrom-, Sofortauslösungs-, Nullfolge- und Überspannungsschutz konfiguriert werden und unterstützt den Anschluss an integrierte Schutzgeräte und Automatisierungssysteme.

    (3) Betätigungsmechanismus: Der Leistungsschalter verfügt über einen Federbetätigungsmechanismus, der manuell/elektrisch mit geringem Betätigungsdrehmoment und zuverlässigem Schließen und Öffnen betätigt werden kann; der Trennschalter/Erdungsschalter wird manuell betätigt und ist mit Positionsanzeigen zur visuellen Anzeige des Gerätezustands ausgestattet.

2.2 Funktionsprinzip

- Normalbetrieb: Der Vakuumleistungsschalter ist geschlossen, der Trennschalter befindet sich in der geschlossenen Position, und der Strom wird über Sammelschiene→Leistungsschalter→Kabel→nachgeschaltete Last verteilt; das Sekundärsystem überwacht Betriebsparameter wie Strom und Spannung in Echtzeit.

- Öffnungsvorgang: Den Leistungsschalter manuell oder elektrisch auslösen, um den Laststrom zu unterbrechen; für Wartungsarbeiten den Trennschalter trennen und den Erdungsschalter schließen, um eine elektrische Trennung und sichere Erdung der Leitung zu gewährleisten.

- Fehlerschutz: Bei Kurzschluss, Überlastung oder anderen Fehlern in der Leitung löst das Schutzrelais den Leistungsschalter aus, um ihn schnell zu öffnen, den Fehlerstromkreis zu unterbrechen und eine Ausbreitung des Fehlers zu verhindern; nach Behebung des Fehlers kann eine manuelle Rückstellung durchgeführt werden, um die Stromversorgung wiederherzustellen.

3. Kernspezifikationen (Vollständige Abdeckung, anpassbar)

| Parameterkategorie | Kernspezifikationen | Detaillierte Beschreibung |

|------|-------|-------|

| Nennspannung | 12 kV | Angepasst an Chinas 10-kV-Verteilungsnetzstandard |

| Nennfrequenz | 50 Hz | Entspricht dem Netzfrequenzstandard |

| Nennstrom | 630 A / 1250 A / 1600 A / 2000 A / 3150 A | Deckt alle Szenarien ab, von kleinen Verteilungsanlagen bis hin zu großen Industrieanlagen |

| Bemessungskurzschlussausschaltstrom | 20 kA / 25 kA / 31,5 kA / 40 kA (3 s) | Vakuumleistungsschalter mit unterschiedlichen Ausschaltvermögen können je nach Bedarf ausgewählt werden |

| Bemessungsspitzenstromfestigkeit | 50 kA / 63 kA / 80 kA / 100 kA | Entspricht der Spitzenfestigkeit des Kurzschlussausschaltstroms |

| Hauptschaltertyp | Vakuum-Leistungsschalter | Optional ZN28, ZN63 (VS1) und andere Modelle, Feder-/Permanentmagnetmechanismus |

| Isolationsniveau | Netzfrequenz-Stehspannung: 42 kV/1 min; Blitzstoßspannungsfestigkeit: 75 kV | Entspricht der Norm GB 311 zur Gewährleistung der Isolationszuverlässigkeit |

| Schutzart | IP30 (Gehäuse) / IP67 (Leitungsschutzschalteranschluss) | Verhindert das Berühren spannungsführender Teile; staub- und wasserdicht für Leitungsschutzschalteranschluss |

| Schrankabmessungen | Höhe: 2200–2300 mm; Breite: 1000–1200 mm; Tiefe: 1200~1500mm | Anpassbare Größe je nach Konfiguration |

| Mechanische Lebensdauer | Leistungsschalter: ≥10.000 Schaltzyklen; Trennschalter: ≥5.000 Schaltzyklen | Lange Lebensdauer der Kernkomponenten und langer wartungsfreier Zyklus |

| Arbeitsumgebung | Temperatur: -25℃～+40℃; Luftfeuchtigkeit: ≤95% (keine Kondensation); Höhe: ≤2000m (anpassbar für große Höhen) | Geeignet für die meisten Innenräume; verbesserte Isolierung für Höhenlagen |

| Implementierungsstandards | GB 3906, IEC 60298, GB 311, DL/T 404 | Volle Übereinstimmung mit nationalen, branchenspezifischen und internationalen Standards |

4. Kernproduktvorteile

4.1 Maximaler Sicherheitsschutz und kontrollierbares Betriebsrisiko

1. Vollständige „Fünf-Präventions“-Verriegelung: Eine mechanische, obligatorische Verriegelung beseitigt Personen- und Geräteunfälle, die durch menschliches Fehlbedienen verursacht werden, von vornherein.

2. Lichtbogenschutz: Die Trennung des Gehäuses und der gerichtete Druckentlastungskanal verhindern wirksam die Ausbreitung von Fehlern und gewährleisten die Sicherheit des Betriebs- und Wartungspersonals.

3. Hervorragende Isolierleistung: Vergrößerte Kriechstrecken und ausreichender Isolierabstand ermöglichen eine stabile und zuverlässige Isolierung auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen wie hoher Luftfeuchtigkeit und Verschmutzung.

4. Metallgekapselte Struktur: Die vollständig aus Metall gefertigte Erdung verhindert Stromschläge und äußere Umwelteinflüsse und sorgt so für einen sichereren Betrieb.

4.2 Hohe Leistungsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit an komplexe Arbeitsbedingungen

1. Hohes Abschaltvermögen und große Stromstärke: Der Vakuumleistungsschalter verfügt über ein hohes Abschaltvermögen und erfüllt damit die Anforderungen von Szenarien mit hohen Stromstärken, wie sie beispielsweise in großen Umspannwerken und bei industriellen Lasten auftreten.

2. Anpassungsfähigkeit an häufigen Betrieb: Der Leistungsschalter hat eine lange mechanische Lebensdauer und eignet sich für Branchen, die häufiges Schalten erfordern, wie z. B. die Eisen- und Stahlindustrie sowie die chemische Industrie.

3. Flexible Sammelschienenkonfiguration: Unterstützung von Einzelsammelschienen, Doppelsammelschienen, Einzelsammelschienen mit Bypass und anderen Strukturen zur Anpassung an verschiedene Stromverteilungsnetze.

4. Volle Kompatibilität mit allen Betriebsbedingungen: Kann ohne besondere Umweltbeschränkungen stabil in Umgebungen wie -25℃~+40℃, großer Höhe und hoher Luftfeuchtigkeit betrieben werden.

4.3 Komfortable Wartung und niedrige Lebenszykluskosten

1. Wartungskonzept für einzelne Bereiche: Jeder Bereich ist unabhängig und kann in einzelnen Bereichen repariert werden, ohne den Betrieb anderer Bereiche zu beeinträchtigen.

2. Wartungsfreundliches Layout mit zwei Seiten: Vorder- und Hintertüren, Wandmontage, kein seitlicher Wartungsraum erforderlich, hohe Raumausnutzung.

3. Wartungsfreie Kernkomponenten: Die Lichtbogenlöschkammer des Vakuumleistungsschalters ist wartungsfrei, und die Gesamtkonstruktion weist keine anfälligen Teile auf, wodurch die Wartungskosten gering sind.

4. Visuelle Überwachung: Ausgestattet mit Positionsanzeigen und Sichtfenstern zur visuellen Überprüfung des Anlagenstatus sowie zur Erleichterung der täglichen Inspektion.

4.4 Intelligente Expansion für die Zukunft

1. Intelligente Aufrüstung: Kann Temperaturüberwachung, Lichtbogenschutz und Online-Überwachungsmodule integrieren, um die Zustandserfassung der Anlagen zu realisieren.

2. Automatisierungsanbindung: Unterstützt Kommunikationsprotokolle wie Modbus und IEC 61850 und kann nahtlos mit Automatisierungssystemen von Verteilungsnetzen verbunden werden.

3. Kompatibilität mit verschiedenen Schutzgeräten: Kann mit gängigen integrierten Schutzgeräten sowie Mess- und Steuergeräten im In- und Ausland zusammenarbeiten, um den Anforderungen intelligenter Stromnetze gerecht zu werden.

5. Typische Anwendungsszenarien

1. Städtisches Verteilungsnetz: Als Eingangs-, Ausgangs- und Trennschalter von 10-kV-Verteilungsstationen zur Realisierung der Stromverteilung und Fehlerisolierung.

2. Industrie- und Bergbauunternehmen: Wird zur Stromverteilung in Fabriken, Bergwerken, Hüttenwerken und anderen Industrien eingesetzt, um wichtige Verbraucher wie Motoren und Ventilatoren zu schützen.

3. Hilfsstromversorgung von Kraftwerken: Als Schaltanlage für die Hilfsstromversorgung von Kraftwerken, um eine zuverlässige Stromversorgung für die Hilfssysteme der Generatorsätze zu gewährleisten.

4. Schienenverkehr: Wird für die Stromversorgungssysteme von U-Bahnen, Stadtbahnen und anderen Schienenverkehrsmitteln eingesetzt, um eine stabile und zuverlässige Stromverteilung zu gewährleisten.

5. Anschluss neuer Energienetze: Als netzgekoppelte Schaltanlage für Photovoltaik-, Windkraft- und andere neue Energiekraftwerke zur sicheren Übertragung von Energie aus neuen Energien.

6. Infrastruktur: Wird an Orten mit hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Stromversorgung angewendet, z. B. Flughäfen, Krankenhäuser und Rechenzentren.