Laden Sie unseren Produktkatalog 2025 herunter, um detaillierte Zeichnungen und technische Parameter aller Schaltanlagenkomponenten zu erhalten.
Katalog anfordern Laden Sie unseren Produktkatalog 2025 herunter, um detaillierte Zeichnungen und technische Parameter aller Schaltanlagenkomponenten zu erhalten.
Katalog anfordern
Ihre Kurzschlussstudie zeigt einen prospektiven Fehlerstrom von 31,2 kA an der Hauptsammelschiene an. Im Datenblatt der Schaltanlage sind zwei Nennwerte angegeben: Icw = 31,5 kA (3s) und Ausschaltvermögen = 40 kA. Welche Zahl bestimmt, ob dieser Schalter für Ihre Anwendung geeignet ist?
Beides ist wichtig, aber sie schützen vor völlig unterschiedlichen Fehlerarten.
Die Verwechslung von Icw mit kA führt zu einem von zwei kostspieligen Ergebnissen: unterdimensionierte Geräte, die bei Koordinationsereignissen ausfallen, oder überdimensionierte Geräte, die das Beschaffungsbudget unnötig belasten. Dieser Leitfaden trennt die beiden Parameter auf physikalischer Ebene, zeigt genau auf, welche Fehlerstudienwerte den einzelnen Nennwerten zugeordnet werden können, und enthält Margenregeln, die in Industrie-, Gewerbe- und Versorgungsanlagen erprobt wurden.
Icw (Kurzzeit-Stromfestigkeit) steht für den maximalen Strom, den ein geschlossener Leistungsschalter für eine bestimmte Dauer ohne thermische oder mechanische Beschädigung führen kann. Das Gerät bleibt durchgehend geschlossen - es kommt zu keiner Unterbrechung. Gemäß IEC 62271-200 müssen Mittelspannungs-Schaltanlagen je nach den Anforderungen der Schutzkoordination entweder 1 Sekunde oder 3 Sekunden lang dem Nennstrom Icw standhalten. Typische Werte reichen von 16 kA bis 50 kA.
Das Physikzentrum auf I²t-Energieakkumulation. Ein Strom von 31,5 kA, der 3 Sekunden lang anhält, setzt neunmal mehr Energie in Leitern und Kontakten frei als der gleiche Strom während einer Sekunde. Stromschienen dehnen sich aus. Verbindungen lockern sich. Kontakte verschweißen, wenn sich der Federdruck als unzureichend erweist.
Unterbrechung kA (Ausschaltvermögen) definiert den maximalen Fehlerstrom, den das Gerät beim Öffnen unter Last sicher unterbrechen kann. Diese dynamische Bemessung berücksichtigt die Kontakttrennung, die Bildung eines Lichtbogenplasmas von mehr als 10.000 K und die Erholung des Dielektrikums nach dem Erlöschen des Lichtbogens. IEC 62271-100 spezifiziert Prüfsequenzen für Vakuum-Leistungsschalter bei Nennausschaltvermögen, wobei die üblichen Werte von 20 kA bis 63 kA reichen.
Die Belastungsregime unterscheiden sich grundlegend. Icw bedeutet Sekunden thermischer Bestrafung. Bei der Unterbrechung handelt es sich um Millisekunden von Lichtbogengewalt.
In der nachstehenden Vergleichstabelle sind die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale aufgeführt, die für Vakuum-Leistungsschalter Spezifikationsentscheidungen:
| Parameter | Icw | Bruchfestigkeit |
|---|---|---|
| Zustand des Unterbrechers | Geschlossen (leitend) | Eröffnung (Unterbrechung) |
| Art der Belastung | Thermische (I²t), elektromagnetische Kräfte | Lichtbogenenergie, transiente Erholungsspannung |
| Dauer | 1s, 3s, oder 4s (gemäß IEC 62271-1) | 50-100 ms (3-5 Zyklen) |
| Typisches Verhältnis | Basiswert | 1,25-1,6× Icw |
| Prüfnorm | IEC 62271-1 | IEC 62271-100 |
| Folgen des Scheiterns | Kontaktschweißen, Beschädigung der Sammelschiene | Fehlerhafte Unterbrechung, Störlichtbogen |
Warum übersteigt das Ausschaltvermögen oft den Icw-Wert desselben Schalters? Vakuum-Schaltkammern löschen Lichtbögen innerhalb von 30-50 ms - viel kürzer als das Icw-Fenster von 1-4 Sekunden. Weniger Zeit bedeutet weniger thermische Akkumulation während des eigentlichen Ausschaltvorgangs.
Kritische Warnung: Ein Ausschaltvermögen von 40 kA ist keine Garantie für 40 kA Widerstandsfähigkeit. Viele VCBs für mittlere Spannungen haben eine Ausschaltleistung, die 1,25 bis 1,6 Mal höher ist als ihre Icw-Nennleistung. Gehen Sie niemals von einer Gleichwertigkeit aus, ohne das Datenblatt zu prüfen.
[Experteneinblick: Praktiken der Feldverifizierung]
- Fordern Sie bei Angebotsanfragen immer sowohl Icw als auch Schaltleistung an - die Anbieter lassen manchmal Icw weg.
- Überprüfung der Akkreditierung von Prüflabors (KEMA, CESI, XIHARI) auf Baumusterprüfbescheinigungen
- Prüfen Sie, ob das geprüfte X/R-Verhältnis mit Ihren Systemeigenschaften übereinstimmt (IEC geht von X/R = 17 aus).
- Stellen Sie bei Generatoranwendungen sicher, dass die Icw-Dauer Ihre Schutzkoordinierungszeit abdeckt.
Fehlerstudien erzeugen mehrere Stromwerte. Die Auswahl des falschen Wertes führt zu Spezifikationsfehlern, die bei der Beschaffung unentdeckt bleiben - bis die Inbetriebnahme die Unstimmigkeit aufdeckt.
| Ergebnisse der Studie | Beschreibung | Verwendung für |
|---|---|---|
| Spitze im ersten Zyklus (asymmetrisch) | Einschließlich DC-Offset, höchster Momentanwert | Nur Überprüfung der Spitzenbelastbarkeit (Ip) |
| Unterbrechungsstrom (3-5 Zyklen) | Symmetrischer Effektivwert im Moment der Kontakttrennung | Auswahl der Schaltleistung |
| 30-Zyklen-Dauerzustand | Völlig symmetrisch nach DC-Abklingen | Icw-Auswahl |
Der asymmetrische Spitzenwert des ersten Zyklus - oft die größte Zahl in Ihrer Studie - gilt nur für mechanische Verstrebungen und Spitzenbelastbarkeitswerte. Die Verwendung dieser Zahl für die Auswahl der Schaltleistung führt zu einer Überdimensionierung der Geräte um 50-100%.
Hohe X/R-Verhältnisse in der Nähe großer Transformatoren oder Generatoren verlangsamen das Abklingen der Gleichstromkomponente und erzeugen höhere asymmetrische Spitzen und anhaltende Stromstärken. Die Prüfverfahren der IEC 62271-100 gehen von X/R = 17 aus. Wenn Ihr System diesen Wert überschreitet, fordern Sie angepasste Prüfzertifikate an oder wenden Sie Korrekturfaktoren gemäß der IEEE C37.010-Methodik an.
Bevor Sie eine Schaltanlage spezifizieren, sollten Sie sich vergewissern, dass Ihre Studie Folgendes umfasst:
Um besser zu verstehen, wie diese Werte mit VCB-Bewertungsparameter, Eine umfassende technische Dokumentation hilft, die Kluft zwischen den Ergebnissen der Studie und der Sprache der Spezifikationen zu überbrücken.
Bei den meisten Diskussionen über Spezifikationen steht das Ausschaltvermögen im Vordergrund. Icw wird jedoch zur kritischen Größe, wenn der Leistungsschalter den Fehlerstrom übertragen muss, ohne auszulösen - und darauf wartet, dass der vorgeschaltete Schutz den Fehler zuerst löscht.
Der Kuppelschalter bleibt geschlossen, während ein Abzweigschalter einen nachgeschalteten Fehler behebt. Wenn die Zeit des Abzweigrelais plus die Betriebszeit des Leistungsschalters insgesamt 600 ms beträgt, wird der Kuppelschalter während der gesamten Dauer mit Fehlerstrom beaufschlagt. Sein Icw muss mindestens 1 Sekunde lang über dem Beitrag des Durchgangsfehlers liegen.
Beim Betrieb von Paralleltransformatoren erfordert ein Sammelschienenfehler, dass Koppelschalter kombinierte Quellenbeiträge übertragen, bis die zonenselektive Verriegelung funktioniert. Der Koppler löst nie aus - er überlebt einfach.
Die Koordinierung der Versorgungsunternehmen erfordert häufig eine verzögerte Abschaltung der Generatorschalter, um eine Reaktion des Erregersystems zu ermöglichen. Drei-Sekunden-ICW-Anforderungen tauchen häufig in Zusammenschaltungsspezifikationen auf.
In einem 12-kV-Umspannwerk für die Industrie sah die ursprüngliche Spezifikation ein Ausschaltvermögen von 25 kA vor - ausreichend für den voraussichtlichen Fehlerstrom von 22 kA. Die Studie zur Schutzkoordination ergab jedoch, dass der Hauptschalter eine Verzögerung von 1,5 Sekunden für die Selektivität mit dem Versorgungsrelais benötigte.
Das Problem: 25 kA/1s Icw konnten das Koordinierungsfenster nicht überleben.
Die Lösung erforderte die Umrüstung auf eine Schaltanlage mit einer Icw-Leistung von 31,5 kA/3s - eine Kostensteigerung von 35%, die vermieden worden wäre, wenn die Spezifikationen für Schutz und Ausrüstung von Projektbeginn an koordiniert worden wären.
Die Vorschriften legen Mindestanforderungen fest. Bei erfolgreichen Installationen werden Margen angewandt, die der Unsicherheit in der Praxis Rechnung tragen.
| Anwendung | Breaking Margin | Icw-Rand | Begründung |
|---|---|---|---|
| Industrie (stabile Last) | ≥15% | ≥15% | Deckt die Messunsicherheit ab |
| Kommerziell (Erweiterung geplant) | ≥25% | ≥25% | HVAC-Upgrades, EV-Laden |
| Umspannwerk der Versorgungsbetriebe | 20-40% | Match breaking rating | Lange Lebensdauer, mehrfache Rekonfigurationen |
| Rechenzentrum | ≥25% | ≥25% | Schnelles Lastwachstum üblich |
| Zusammenschaltung von Generatoren | ≥20% | ≥ Bruchlast | Verlängerte Abrechnungszeiten |
Das Serie VS1 VCB bietet mehrere Kombinationen aus Icw und Schaltleistung, die speziell für unterschiedliche Koordinierungsanforderungen entwickelt wurden, ohne unnötige Aufrüstungen zu erzwingen.
Die Aufrüstung von 31,5 kA auf 40 kA Ausschaltvermögen erhöht die Schaltanlagenkosten in der Regel um 8-15%. Die Erweiterung des Icw von 1s auf 3s erhöht die Kosten um weitere 10-20% aufgrund der schwereren Sammelschienen und Kontaktstrukturen. Diese Aufschläge erscheinen erheblich, wenn man sie mit Alternativen vergleicht: Eine ausgefallene Unterbrechung oder ein thermisches Schadensereignis kostet 50-200 mal mehr, wenn man Lichtbogenschäden, Produktionsausfälle und potenzielle Haftpflichtschäden berücksichtigt.
[Experteneinblick: Optimierung der Gewinnspanne]
- Für Einrichtungen mit einem Planungshorizont von mehr als 10 Jahren erweist sich die 25%-Marge in der Regel als kosteneffektiv im Vergleich zu zukünftigen Nachrüstungen.
- Projekte zur Zusammenschaltung von Generatoren sollten vor der Beschaffung von Geräten die Icw-Anforderungen des Versorgungsunternehmens überprüfen - einige Versorgungsunternehmen schreiben 4-Sekunden-Nennwerte vor.
- Rechenzentren mit geplanten USV-Erweiterungen sollten den Fehlerbeitrag von zukünftigen Batteriesystemen modellieren
| Fehler | Konsequenz | Prävention |
|---|---|---|
| Nur Angabe des Ausschaltvermögens | Icw übersehen, Koordination versagt | Geben Sie immer beide Werte mit Dauer an |
| Verwendung des Stroms im ersten Zyklus für die Auswahl der Unterbrechung | Ausstattung überdimensioniert 50-100%, Budget verschwendet | Symmetrischen Ausschaltstrom verwenden |
| Veraltete Fehlerstudie | Unzureichende Bewertungen nach Erweiterung der Anlage | Erforderliche Studie innerhalb von 24 Monaten datiert |
| Icw Dauer nicht angegeben | Anbieter geht von 1en aus, wenn 3en benötigt werden | Dauer ausdrücklich in der Spezifikation angeben |
| Vernachlässigung der Abweichung des X/R-Verhältnisses | Standardwerte sind für das System unzureichend | Angepasste Prüfzeugnisse anfordern |
Nehmen Sie diese Formulierung in die Ausschreibungsunterlagen auf, um Mehrdeutigkeiten zu vermeiden:
“Der Vakuum-Leistungsschalter muss ein Bemessungskurzschlussausschaltvermögen von [X] kA und eine Kurzzeitstromfestigkeit (Icw) von [Y] kA für [Z] Sekunden Dauer haben, typgeprüft nach Normen der Reihe IEC 62271 durch ein akkreditiertes Labor”.”
Die Wahl der richtigen Kombination aus Icw und Ausschaltvermögen erfordert Ausstattungsoptionen - keine Kompromisse. XBRELE stellt Vakuum-Leistungsschalter für den gesamten Mittelspannungsbereich her:
Kontaktieren Sie unser technisches Team unter XBRELE Hersteller von Vakuum-Leistungsschaltern um Ihre Kurzschlussstudie zu prüfen und Empfehlungen für die Bemessung zu erhalten, die auf Ihre Anforderungen an die Schutzkoordination abgestimmt sind.
F: Wovon hängt es ab, ob der Icw-Wert oder das Ausschaltvermögen für die Wahl des Leistungsschalters maßgeblich ist?
A: Der Zeitpunkt der Schutzkoordination bestimmt den Vorrang. Wenn Ihr Schalter einen Fehlerstrom führen muss, während er darauf wartet, dass vorgelagerte Geräte auslösen (Koordinationsverzögerung > 0,5s), hat Icw normalerweise Vorrang. Wenn Ihr Schalter der erste ist, der auslöst, hat die Schaltleistung Vorrang.
F: Wie rechne ich den asymmetrischen Strom im ersten Zyklus in die erforderliche Schaltleistung um?
A: Sie konvertieren nicht direkt. Verwenden Sie den symmetrischen Effektivwert des Unterbrechungsstroms aus Ihrer Fehlerstudie (berechnet bei 3-5 Zyklen nach Fehlerauslösung), nicht den asymmetrischen Spitzenwert. Der Spitzenwert gilt nur für den Nachweis der mechanischen Festigkeit.
F: Kann ein Schalter mit 40 kA Ausschaltvermögen 40 kA für 3 Sekunden standhalten?
A: Nicht unbedingt. Ausschaltvermögen und Icw sind unabhängig voneinander geprüfte Parameter. Bei vielen VCBs ist die Ausschaltleistung 1,25-1,6x höher als ihr Icw-Wert. Überprüfen Sie immer beide Werte auf dem Datenblatt des Herstellers.
F: Welche Marge sollte ich für ein Rechenzentrum mit geplanter Erweiterung beantragen?
A: Wenden Sie eine Mindestmarge von 25% sowohl auf die Schaltleistung als auch auf den Icw-Wert an. Modellieren Sie die Fehlerbeiträge geplanter USV-Systeme und zusätzlicher Generatoren in Ihrer Studie, bevor Sie die Spezifikationen endgültig festlegen.
F: Wie oft sollten Kurzschlussstudien aktualisiert werden?
A: Aktualisieren Sie die Studien alle 24 Monate oder immer dann, wenn wesentliche Änderungen eintreten - neue Transformatoranschlüsse, zusätzliche Generatoren, größere Laststeigerungen oder Systemumstellungen. Veraltete Studien sind eine der häufigsten Ursachen für Unstimmigkeiten bei der Bemessung.
F: Beeinflusst das X/R-Verhältnis die Auswahl von Icw und Schaltleistung?
A: Ja, aber anders. Hohe X/R-Verhältnisse (>17) erhöhen die asymmetrischen Spitzen, die sich auf die Schaltleistung auswirken, und halten höhere Strompegel länger aufrecht, was sich auf die thermische Belastung des Icw auswirkt. Bitten Sie den Hersteller um Rat, wenn das X/R-Verhältnis Ihres Systems die Standardtestannahmen deutlich überschreitet.
