In der modernen Welt komplizierter elektrischer Netzwerke, metallverkleidete Schaltanlagen ist eines der wichtigen Elemente, die eine sichere und zuverlässige Stromversorgung gewährleisten. Wo immer elektrische Energie erzeugt, übertragen oder verbraucht wird, wird metallverkleidete Schaltanlagen eingesetzt, um eine sichere elektrische Verteilung zu garantieren. Aufgrund des gestiegenen Energieverbrauchs und komplizierter Netzschemata sind metallverkleidete Schaltanlagen in modernen Mittelspannungsstromsystemen weit verbreitet.
Jiangsu Subian Power Equipment Co., Ltd. entwickelt verschiedene Arten von metallverkleidete Schaltanlagen Anlagen, von KYN28A-12 abziehbaren AC metallverkleideten Schaltanlagen bis hin zu HXGN15-12 metallverkleideten Ringhauptgeräten. Die Produktlinie von Subian Electric deckt umfassend die Bedürfnisse von Stromversorgungssystemen ab, da sie Geräte für die elektrische Übertragung und Verteilung über Umspannwerke, für den Betrieb von Turbinenkraftwerken und für die Energieversorgung von Verbrauchern in Produktionsstätten umfasst. Ziel des vorliegenden Artikels ist es, die metallverkleidete Schaltanlagen und deren Definitionen, Typen, Vorteile, Branchenanwendungen und Auswahlkriterien sowie Trends für die Zukunft detailliert zu analysieren.
Was ist metallverkleidete Schaltanlagen?
Metallverkleidete Schaltanlagen sind Geräte, die einen Metallschrank enthalten, in dem alle Komponenten der metallverkleideten Schaltanlageneinheit untergebracht sind. Zu diesen Komponenten gehören Leistungsschalter, Trennschalter, Sicherungen, Sammelschienen und Stromwandler. Metallverkleidete Schaltanlagen werden von ANSI/IEEE C37.20.2 als eine Baugruppe von Schaltanlagengeräten in einem Metallgehäuse definiert. Metallverkleidete Schaltanlagen helfen, Elektrizität auf sichere Weise zu verteilen und Unfälle wie interne Lichtbogenfehler und Kontakt oder Kontamination von Geräten durch äußere Objekte zu vermeiden.
Der Unterschied zwischen metallisolierten Schaltanlagen und offenen Schaltanlagen besteht darin, dass die erste Art von Schaltanlagen als undurchdringliche Wand fungiert und in der Lage ist, den elektrischen Teil von der äußeren Umgebung zu isolieren, was einen verbesserten Schutz gewährleistet und Abstände und Kriechstrecken reduziert. Das Design der metallverkleideten Schaltanlagen entspricht den Normen GB/T 11022, GB/T 3906 und IEC 62271 und wird vor der Freigabe auf die Einhaltung der Kriterien für Kurzschlussfestigkeit, interne Lichtbogenklassifizierung und Temperaturanstieg getestet.
Haupttypen von metallverkleideten Schaltanlagen
Es gibt drei Arten von metallverkleideten Schaltanlagen, die basierend auf der Arbeitsanordnung und den Rückzugsbedingungen der primären Schaltgeräte identifiziert werden können. Jede der drei Arten von Geräten kann die Anforderungen verschiedener Operationen erfüllen und trägt in Bezug auf Kosten-Effizienz, Wartung und Sicherheit bei.
Abziehbare (Drawout) metallverkleidete Schaltanlagen
KYN28A-12 kann als repräsentativ für abziehbare, metallumhüllte Schaltanlagen betrachtet werden. Es ermöglicht den Betrieb mit dreiphasigem AC 50Hz und ist für Systeme mit einer Spannung von bis zu 12kV ausgelegt. Die Einheit verfügt über einen abnehmbaren Leistungsschalterwagen, der ohne Trennung des gesamten Schaltfeldes zur Reparatur oder zum Austausch aus dem Gehäuse herausgenommen werden kann. Die mit ihm verwendeten Leistungsschalter sind überwiegend vom Vakuumtyp (ZN63A-12 oder ähnliche Versionen, die von ABB und GE hergestellt werden).
Abziehbare metallumhüllte Schaltanlagen nutzen ein einzigartiges System von Verriegelungen, das als ‘Fünf-Schutz’-Verriegelung bekannt ist, deren Betrieb verhindert:
– das Einsetzen oder Herausziehen des Leistungsschalterwagens in geschlossener Position;
– den Betrieb des Leistungsschalters in Zwischenposition;
– die Betätigung des Erdungsschalters, falls der Stromkreis unter Spannung steht;
– die Energisierung des Stromkreises, sobald der Erdungsschalter eingeschaltet ist;
– den Zugang zum Kabelraum, falls der Erdungsschalter ausgeschaltet ist. Dieses Design macht die abziehbare Art der metallumhüllten Schaltanlagen zur bequemsten Lösung in kritischen Bereichen, in denen das Risiko von Ausfallzeiten hoch ist, da ein defekter Leistungsschalter sofort durch einen Ersatzschalter ersetzt werden kann.
Feste metallumhüllte Schaltanlagen
Die HXGN15-12-Serie ist ein Beispiel für die feste Bauart von metallverkleidete Schaltanlagen, die typischerweise in Ringhauptgeräten (RMUs) zu finden ist. Kompakt und von vorne zugänglich, ist diese Einheit perfekt für den Einsatz in städtischen Sekundärverteilungsnetzen, Gebäuden und Industriegebieten. Der Lasttrennschalter arbeitet auf Basis eines Federmechanismus. Dieser Schalter kann mit strombegrenzenden Sicherungen für Überlast- und Kurzschlussschutz kombiniert werden.
Die feste Bauart von metallverkleidete Schaltanlagen ist kostengünstiger als ihre abziehbaren Gegenstücke, da sie keinen beweglichen Wagen und zusätzliche Geräte für Führungen und Klappen verwendet. Dennoch erfordert die Wartung, dass der Schrank spannungsfrei ist. Die HXGN15-12-Serie verfügt über ein effizientes Verriegelungssystem und ist so gestaltet, dass sie effektiv gewartet werden kann, während sichergestellt wird, dass alle spannungsführenden Teile abgeschirmt sind, um Brand- oder Explosionsrisiken zu vermeiden.
Gepanzerte metallumhüllte Schaltanlagen
KYN61-40.5 gehört zu den gepanzerten metallverkleidete Schaltanlagen mit einer Nennspannung von 40,5kV und ist für Hochspannungsinstallationen in Umspannwerken und der Schwerindustrie geeignet. Es verwendet zusätzliche Stahlplatten, die die Fächer für Schalter und Kabel trennen. Obwohl der Begriff ‘gepanzert’ häufig zur Definition von metallumhüllten Schaltanlagen verwendet wird, bezieht sich KYN61-40.5 auf metallumhüllte Schaltanlagen, da es keine geerdeten Metallbarrieren benötigt, die die Fächer trennen.
Gepanzerte metallverkleidete Schaltanlagen ist bekannt für ihre verbesserte mechanische Festigkeit und zuverlässige Lichtbogenbeständigkeit, was sie für den Einsatz in kritischen Umgebungen geeignet macht. KYN61-40.5, hergestellt von Subian Electric, wird häufig in Kraftwerksanlagen, großflächigen Unternehmen und elektrischen Umspannwerken eingesetzt.
Metallumhüllte Schaltanlagen vs. Metallbeschichtete Schaltanlagen – Wichtige Unterschiede
Viele Planer verwechseln häufig metallverkleidete Schaltanlagen mit metallverkleideten Schaltanlagen, aber sie sind unter den IEEE- und IEC-Standards unterschiedliche Kategorien. Das Verständnis dieser Unterschiede ist entscheidend bei der Auswahl der richtigen Ausrüstung für ein bestimmtes Projekt.
| Merkmal | Metallumhüllte Schaltanlage | Metallverkleidete Schaltanlage |
|---|---|---|
| Abgrenzung | Komponenten (Schalter, CT, PT, Sammelschienen) sind in einem gemeinsamen Fach ohne zwingend geerdete Metallbarrieren installiert. | Jedes Hauptkomponente befindet sich in einem eigenen, separaten, geerdeten metallumhüllten Fach. |
| Hauptschaltgerät | In der Regel feststehender Typ (obwohl abziehbare Versionen existieren, aber nicht erforderlich sind). | Muss vom abziehbaren Typ sein. |
| Lichtbogenlichtschutz | Grundlegend – beruht auf dem gesamten Gehäuse und Druckentlastung. | Verbesserte – die Isolation der einzelnen Fächer reduziert die Ausbreitung der Lichtbogenenergie. |
| Physikalische Größe | Kompakter aufgrund weniger interner Trennwände. | Größerer Platzbedarf aufgrund der erforderlichen Trennung. |
| Kosten | Niedriger – weniger Materialien und einfachere Konstruktion. | Höher – zusätzliche Stahlkonstruktionen und Präzisionsengineering. |
| Typischer Spannungsbereich | 1 kV bis 52 kV (IEEE C37.20.9 behandelt gasisolierte Typen). | Üblicherweise 5 kV bis 38 kV. |
| Anwendung | Sekundärverteilung, Industrieanlagen, Gewerbeimmobilien. | Primärverteilung, kritische Infrastruktur, hochzuverlässige Versorgungsunternehmen. |
Kurz gesagt, metallverkleidete Schaltanlagen bietet ein ausgezeichnetes Gleichgewicht zwischen Leistung und Wirtschaftlichkeit für die Mehrheit der Mittelspannungsanwendungen, während metallverkleidete Schaltanlagen für Projekte reserviert sind, bei denen das höchste Maß an Sicherheit und Kontinuität gefordert ist.
Wesentliche Vorteile von Metallverkleideten Schaltanlagen
Durch jahrelange Nutzung hat sich die metallverkleidete Schaltanlage in zahlreichen Anwendungen bewährt. Die folgenden Vorteile schaffen eine starke Rechtfertigung für ihren umfangreichen Einsatz durch Ingenieure und Facility Manager auf der ganzen Welt.
Der Höchste Sicherheitsgrad
Metallplatten gewährleisten die vollständige Umhüllung von spannungsführenden Leitern und verhindern so einen versehentlichen Kontakt. Darüber hinaus ist das Gehäuse in der Lage, internen Lichtbogenfehlern für einen bestimmten Zeitraum (in der Regel 0,5-1 Sekunden) standzuhalten und leitet die heißen Gase durch die Druckentlastungsöffnungen an der Oberseite des Geräts.
Minimale Platzanforderungen
Das Design der metallverkleideten Schaltanlage ist durch Merkmale gekennzeichnet, die in metallverkleideten Schaltanlagen, fehlen, was es ermöglicht, Platz (in Bezug auf die Grundfläche) zu sparen. Dieser Faktor ist besonders wichtig in Städten, in denen die Immobilienwerte sehr hoch sind.
Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Kundenbedürfnisse
Subian Electric bietet metallverkleidete Schaltanlagen für Spannungen von 12 kV bis 40,5 kV und Ströme von 630 bis 5000 A an. Schaltgeräte können Vakuum- oder SF6-Leistungsschalter, Sicherungs-Trennschalter und viele Hilfsgeräte – wie Stromwandler, Spannungswandler, Überspannungsableiter usw. – verwenden.
Hochzuverlässiger Schutz
der spezifischen metallverkleidete Schaltanlagen wird mit intelligenten elektronischen Geräten geliefert, die Überstrom- und Erdschluss-Schutz bieten können. Mit optionalen Modulen ist die Fernsteuerung über SCADA-Systeme möglich.
Einhaltung globaler Standards
Alle Geräte, die von Subian Electric in dieser Kategorie hergestellt werden, entsprechen den Standards GB 3906, IEC 62271-200 und ANSI/IEEE und durchlaufen umfangreiche Typprüfungen, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen ausländischer Länder in Bezug auf elektrische Sicherheit und Leistung entsprechen.
Häufige Anwendungen von metallverkleideten Schaltanlagen
Aufgrund der Flexibilität der metallverkleideten Schaltanlagen werden sie in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt:
Kraftwerksstationen – für die Verteilung von Hilfsstrom und den Anschluss an Generatoren.
Versorgungsstationen – für die primäre Spannungsumwandlung, sekundäre Spannungsumwandlung und den Schutz von Einspeisungen.
Industrielle Anwendungen – zur Stromversorgung großer Motoren, Öfen und Fabriken.
Gewerbeimmobilien und Hoch – Bauprojekte – für eingehenden Strom und die Stromversorgung verschiedener Etagen und Geräte.
Wind- und Solarfarmen – zur Stromerfassung und Übertragung erneuerbarer Energie ins Netz.
Eisenbahnen und andere Verkehrsträger – zur Verbindung der Traktionsstromversorgung und zur Bereitstellung der Energie für Bahnhöfe.
Rechenzentren – um sicherzustellen, dass die Stromversorgung kontinuierlich und ununterbrochen ist.
In jedem dieser Bereiche, metallverkleidete Schaltanlagen bietet die wesentlichen Funktionen von Schaltung, Schutz und Isolation, was zur Gesamtresilienz der elektrischen Infrastruktur beiträgt.
Der richtige Weg zur Auswahl von metallumhüllten Schaltanlagen
Die Auswahl der richtigen metallumhüllten Schaltanlage für die Aufgabe bedeutet, eine systematische Bewertung einer Reihe von elektrischen und finanziellen Faktoren durchzuführen. Betrachten Sie die folgenden Punkte, um Ihre Entscheidung zu unterstützen.
Ermitteln Sie die Systemspannung und den Isolationsgrad
Die Nennspannung der Schaltanlage muss der nominalen Systemspannung entsprechen, wie 12 kV, 24 kV oder 40,5 kV. Sie müssen auch die grundlegende Blitzstoßfestigkeit (BIL) und die Wechselstromfestigkeit berücksichtigen, abhängig von der Höhe und dem Verschmutzungsgrad am Installationsort.
Bestimmen Sie die Dauer- und Kurzschlussströme
Sie müssen den maximalen Dauerstrom berechnen, damit Sie die erforderliche Nennleistung für die Sammelschiene und den Leistungsschalter auswählen können. Sie müssen sich der erwarteten Kurzschlussströme bewusst sein, die etwa 25 kA, 31,5 kA, 40 kA oder 50 kA betragen können.
Entscheiden Sie sich für das abziehbare oder feste Design
Stellen Sie sicher, dass Sie ein abziehbares Design auswählen, falls Sie Ausfallzeiten minimieren müssen und Ersatzleistungsschalter verfügbar sind. Wählen Sie feste Einheiten für kostensensible Projekte, wenn Ausfälle im Voraus geplant werden können.
Bewerten Sie Umweltfaktoren
IP4X ist höchstwahrscheinlich eine Standard-Schutzbewertung, die für Inneninstallationen erforderlich ist. Außeninstallationen benötigen wetterfeste Gehäuse (nicht weniger als IP54-Bewertung) und in einigen Fällen Heizung zur Verhinderung von Kondensation. Auch in Hochlagen oder verschmutzten Gebieten, wo eine Herabstufung und zusätzliche Isolierung erforderlich sind, wird die Installation komplizierter.
5. Specify protection and control scheme
Select the necessary protection features (overcurrent, ground fault, etc.) and communication protocols (like Modbus or IEC 61850). Choose the needed protection relays and transformers.
6. Think about future expansion
It is very important that the switchgear line can allow for adding more feeders or busbars in the future. Subian Electric has metal enclosed switchgear designed in the form of modular panels that are easy to extend.
Subian Electric is also happy to provide technical consultations for free. Just let them know about the voltage, current, application, and location of the installation, and their engineers will help to choose the right switchgear.
Maintenance and Lifecycle Considerations
Proper maintenance is essential to ensure the long‑term reliability of metallverkleidete Schaltanlagen. Routine inspections should include:
- Visual checks for corrosion, loose connections, and signs of overheating.
- Cleaning of insulators and busbars to prevent tracking.
- Functional testing of interlocks, earthing switches, and auxiliary contacts.
- Lubrication of moving parts as per manufacturer’s recommendations.
- Measurement of contact resistance and insulation resistance (megger test).
- Periodic timing tests for circuit breakers and operating mechanisms.
With proper care, a quality metallverkleidete Schaltanlagen can have a service life of 25 to 30 years. Subian Electric supplies detailed operation and maintenance manuals with each shipment, and also offers after‑sales support including spare parts and on‑site troubleshooting.
Future Trends in Metal Enclosed Switch Gear
The landscape of metallverkleidete Schaltanlagen is evolving rapidly, driven by digitalisation and the push for greener energy systems. Emerging trends include:
- Gas-insulated alternatives – SF6 or environmentally friendly gas-insulated MESG with smaller dimensions.
Monitoring with the internet of things (IoT) – sensors for detecting partial discharge, temperature, and humidity that send information to analytical devices based in the cloud for predictive maintenance.
Technology of solid insulation – use of solid insulation materials instead of gas or air in order to avoid environmental issues.
Compact modular design – which speeds up setup and makes future upgrades easier.
Arrangement for using in renewable energy systems – modern switchgear manufactured with the ability of receiving power from solar and wind plants and reacting to fault levels.
Subian Electric is at the forefront of these innovations, continuously refining its metallverkleidete Schaltanlagen portfolio to meet the demands of smart grids and sustainable energy infrastructure.
Fazit
Metallverkleidete Schaltanlagen remains the most widely adopted technology for medium‑voltage power distribution, thanks to its proven safety, compactness, and cost‑effectiveness. Whether you are designing a new substation, upgrading an industrial plant, or expanding a commercial complex, selecting the right metallverkleidete Schaltanlagen is a critical decision that impacts system reliability, operator safety, and total cost of ownership.
With decades of manufacturing experience and a commitment to international quality standards, Subian Electric offers a full spectrum of metallverkleidete Schaltanlagen solutions tailored to your specific needs. From the versatile KYN28A‑12 withdrawable type to the robust KYN61‑40.5 armoured design, each product is engineered to deliver outstanding performance in the most demanding environments.
For detailed specifications, customised proposals, or technical advice, please visit the official Subian Electric website or contact our expert team. We are dedicated to helping you achieve a safe, efficient, and future‑ready electrical distribution system with our state‑of‑the‑art metallverkleidete Schaltanlagen.
— This article was prepared by the technical marketing team at Jiangsu Subian Power Equipment Co., Ltd., based on extensive field experience and international standards.