Ölschalter: Typen, Kennzeichnung und Einsatzbesonderheiten
Unter den Schaltgeräten nimmt der Ölschalter als Veteran einen Ehrenplatz ein, der sowohl in geschlossenen als auch in offenen Schaltanlagen jeglicher Spannung eingesetzt wird.
Seine Hauptfunktion ist das Ein- und Ausschalten einzelner Leitungen in normal arbeitenden elektrischen Systemen oder in außergewöhnlichen Situationen. Das Ausschalten erfolgt je nach Situation automatisch oder manuell.
In diesem Artikel betrachten wir die bestehenden Arten dieser Geräte, ihre Klassifizierung und Kennzeichnung. Wir werden auch auf die Vor- und Nachteile solcher Schalter, die Besonderheiten und Regeln ihrer Verwendung eingehen. Zum besseren Verständnis haben wir Schaltpläne, Tabellen, anschauliche Fotos und thematische Videoübersichten zusammengestellt.
Inhalt des Artikels:
Vor- und Nachteile von Ölschaltern
Diese Geräte haben eine relativ einfache Konstruktion. Sie haben eine gute Ausschaltfähigkeit und sind unabhängig von Wetterbedingungen. Bei Störungen können Reparaturarbeiten durchgeführt werden. Tank-Ölschalter eignen sich für die Außenaufstellung. Es gibt Bedingungen für den Einbau von eingebauten Stromwandlern.
Eine wichtige Rolle beim Betrieb des Ölschalters spielt die Geschwindigkeit der Kontakttrennung. Es kann eine Situation auftreten, in der sich die Kontakte mit enormer Geschwindigkeit trennen und der Lichtbogen sofort eine für ihn kritische Länge erreicht. Dabei kann die Größe der wiederkehrenden Spannung nicht ausreichen, um die Kontaktstrecke zu durchschlagen.
Mehr Nachteile haben die Tank-Ölschalter. Erstens das Vorhandensein einer großen Ölmenge, folglich die beträchtlichen Abmessungen dieser Aggregate und Schaltanlagen. Zweitens die Brand- und Explosionsgefahr; bei außergewöhnlichen Situationen können die Folgen sehr unvorhersehbar sein.
Der Ölstand sowohl im Tank als auch in den Durchführungen sowie der Zustand des Öls müssen regelmäßig überwacht werden. Bei Vorhandensein von Ölschaltern in den zu wartenden Stromversorgungsnetzen ist eine spezielle Ölversorgung erforderlich.

Klassifizierung von Ölschaltern
Ölschalter wurden bereits Ende des vorletzten Jahrhunderts eingesetzt. Bis fast zur Mitte des 20. Jahrhunderts gab es einfach keine anderen Ausschaltgeräte in Hochspannungsnetzen.
Es gibt zwei große Gruppen dieser Geräte:
- Ölschalter (Kesseltyp), die durch ein großes Ölvolumen gekennzeichnet sind. Bei diesen Geräten dient das Öl sowohl als Medium zum Löschen des Lichtbogens als auch als Isolierung.
- Ölarme oder kleinvolumige Schalter. Die Bezeichnung spricht für die geringe Ölmenge. Diese Schalter enthalten dielektrische Elemente, und das Öl wird nur zum Löschen des Lichtbogens benötigt.
Erstere werden hauptsächlich in Schaltanlagen von 35 bis 220 kV eingesetzt. Letztere bis 10 kV. Die ölarmen Geräte der Serie WMT werden auch in Freiluftschaltanlagen für 110 und 220 kV verwendet.
Das Prinzip der Lichtbogenlöschung ist bei beiden Arten identisch. Der beim Öffnen der Hochspannungskontakte des Schalters entstehende Lichtbogen führt zu einer schnellen Verdampfung des Öls. Dadurch entsteht eine Gashülle um den Lichtbogen. Diese besteht aus Öldampf (ca. 20%) und Wasserstoff (H2).
Die Lichtbogenstrecke wird durch die schnelle Abkühlung des Lichtbogenkerns infolge der Vermischung von Gasen mit hoher und niedriger Temperatur in der Hülle entionisiert.
Im Moment des Lichtbogenentstehens im Kontaktbereich ist die Temperatur sehr hoch – etwa 6000 °C. Je nach Aufstellung werden Schalter für den Innenraum, für den Außenbereich sowie für den Einsatz in KRP (kompakte Schaltanlagen) unterschieden.
Typ #1 – Geräte vom Tank-Typ
Schaltgeräte dieses Typs können je nach Spannung einen oder mehrere Kessel haben. Im ersten Fall bis 10 kV, in einigen Fällen bis 35 kV. Bei Schaltern, die in Anlagen mit höherer Spannung arbeiten, ist jede Phase in einem eigenen Kessel untergebracht.

Die Antriebe sowohl für Kessel- als auch für ölarme Schalter können handbetätigt, automatisch (mit einer Magnetspule) oder federbetätigt sein. Die automatische Variante nutzt die magnetische Eigenschaft der Spule, um einen Metallkern einzuziehen, der über ein spezielles System mit der Welle des Ölschalters verbunden ist.
Beim Anlegen von Gleichstrom an die Spule wird das Gerät durch das Einziehen des Magnetkernstößels und anschließendes Drehen der Schalterwelle eingeschaltet.
Eine spezielle Rastvorrichtung hält die Welle in dieser Position. Gleichzeitig mit dem Einschalten spannt die Spule die Ausschaltfedern, die bei Erhalt eines speziellen elektrischen Impulses den Ölschalter ausschalten.
Der Ausschaltvorgang wird durch eine zweite Spule ausgelöst, die den Rollenmechanismus (die Rastvorrichtung) auslöst. Dadurch wird die Welle sofort durch die Feder gedreht, und der Schalter schaltet aus. Für den Betrieb des Magnetantriebs ist eine Batterie zur Versorgung mit Gleichstrom erforderlich.
Wenn die Batterie fehlt, wird ein Federantrieb verwendet. Das Einschalten erfolgt mittels Elektromotor oder durch Muskelkraft. Eine manuelle Ausschaltung ist bei leistungsschwachen Aggregaten mit Kurzschlussströmen bis zu 30 kA möglich, wobei zum Ausschalten eine Kraft von maximal 25 kg aufgebracht werden muss.
Eintank-Ölschalter mit offenem Lichtbogen
In einigen Schaltanlagen werden Tank-Schalter ohne Lichtbogenlöscheinrichtungen installiert. Der Lichtbogen wird hier auf einfachste Weise gelöscht – durch zweifaches Trennen der Kontakte in einem ölgefüllten Behälter. Zu diesen Geräten mit offenem Lichtbogen gehören die einheimischen Modelle WMB und WME. Sie sind für einen Nennstrom von 1,25 kA ausgelegt.

Das Symbol „E“ steht für „Bagger-“, die Ziffer 6 für die Nennspannung 6 kV, 200 für den Nennstrom in Ampere. Der Grenzausschaltstrom für diesen Ölschalter beträgt 1,25 kA. Der Tank dieses Ölschalters ist aus Stahl und mit dem Deckel aus Gusseisen über Bolzen verbunden. Die Tankwände sind mit einer Isolierung (13) versehen.
Sechs Porzellanisolatoren, die durch den Deckel führen, enden in Kupferbügeln, die als feste Arbeitskontakte fungieren. Die Serie WME verfügt über einen manuellen Handradantrieb.
Auf der Traverse oder dem Kontaktbrücken befinden sich die beweglichen Kontakte. Hier befinden sich auch die beweglichen Lichtbogenlöschkontakte in Form von Messingwinkeln. Die Platten aus Kupfer mit Messingspitzen, die sich unten an den Enden der Isolatoren befinden, sind die festen Lichtbogenlöschkontakte. Die isolierende Zugstange überträgt die Bewegung über den Kontakt mit dem Antriebsmechanismus auf die beweglichen Kontakte.
In der angehobenen Stellung der Traverse sind die festen Kontakte geschlossen, die für die Ausschaltung zuständige Feder ist gespannt, der Ölschalter ist eingeschaltet. Der Schalter ist mit der Welle des Riegelantriebs verbunden, die ihn in der Arbeitsposition hält. Bei jeder Ausschaltung wird der Riegel gelöst, die Feder entspannt sich, und die Traverse bewegt sich schnell nach unten. Dabei erfolgt das sequentielle Öffnen der Arbeitskontakte: 4 und 5, dann 7, 8.
Dies verursacht an jedem Pol des Schalters das Öffnen des Stromkreises an zwei Punkten, das Entstehen eines Lichtbogens und die Zersetzung des Öls. Im Inneren der Hüllen 12 erreicht der Druck 0,5 bis 1 MPa, wodurch der Deionisierungsprozess aktiviert wird. Innerhalb von maximal 0,1 s werden die Lichtbögen gelöscht, und die Hüllen steigen unter den Deckel und vergrößern das Volumen des Luftpolsters.

Letztere dient als Puffer, der die Schlagkraft beim Lichtbogenlöschen reduziert. Die normale Höhe des Luftpolsters beträgt etwa 25 % des Volumens. Eine Überschreitung dieses Grenzwerts kann zu einer Explosion führen.
Solche Schalter sind einfach zu bedienen, relativ kostengünstig und eignen sich gut für den Einsatz in offenen Umspannwerken. Allerdings können heiße Öldämpfe bereits bei einfachem Kontakt mit Sauerstoff leicht entzünden.
Das Brennen des Lichtbogens im Ölmedium löst einen Polykondensationsprozess aus, der die elektrische Festigkeit des Öls beeinträchtigt. Der Tank wird durch Ablagerungen aus Kohlenstoffpartikeln verschmutzt. Daher sind Überholungen der Einheit mit Ölwechsel erforderlich.
Ölschalter mit Lichtbogenlöschkammer
Die Ausschaltleistung und Zuverlässigkeit von Tanköschaltern wird durch das Vorhandensein einer Lichtbogenlöschkammer erheblich erhöht. Diese wird in das im Tank befindliche Öl gesetzt. Bei Dreitank-Schaltern wird jede Phase in einem eigenen Tank angeordnet.

Die Konstruktion ist komplexer als die von Ölschaltern ohne Lichtbogenlöschkammern und besteht aus:
- Pol (1);
- Stromwandler (2);
- Antriebsgehäuse (3);
- Stange (4);
- feststehenden Kontakt (5);
- Lichtbogenlöschkammer (6);
- Isolierung (7);
- Heizelement (8);
- Ölablassvorrichtung (9).
Der obere Teil der Kammer ist mit einem feststehenden Kontakt ausgestattet. Beim Einschalten dringt ein beweglicher Kontakt in Form eines Stabes in diesen ein. Beim Ausschalten verlässt der Stab den feststehenden Kontakt, wodurch in der Kammer ein Lichtbogen entsteht. Der dabei entstehende Druck ist um eine Größenordnung höher als der entsprechende Parameter von Schaltern ohne Lichtbogenlöschkammer.
Ein Druck von 8-7 MPa reduziert den Durchmesser des Lichtbogens und erhöht die Durchschlagsfestigkeit des Spalts, nachdem der Strom den Nulldurchgang überschritten hat. Infolgedessen erfolgt ein schnellerer Löschprozess des Lichtbogens. Nachdem der bewegliche Kontakt die Kammer verlassen hat, erfolgt ein Gasausstoß durch die freie Öffnung, der teilweise Öl mitreißt.
Der Lichtbogen wird schnell abgekühlt, es findet eine intensive Deionisierung statt. Mit zunehmendem Strom steigt die Effizienz der Lichtbogenlöschkammer. Der Ölschalter kann bei der Abschaltung kleiner Ströme auch als Gerät mit offenem Lichtbogen arbeiten.

Die Art des automatischen Blasens wird durch die Konstruktion der Lichtbogenlöschkammer bestimmt. Im ersten Fall hat der Vektor des Dampfgemisches eine Längsrichtung in Bezug auf den Lichtbogenschaft (Fragment a). Bei quer gerichteter Blasung bewegt sich der Strom in einer senkrechten Richtung zum Lichtbogenschaft oder in einem bestimmten Winkel (Fragment b).
Wenn die Strömungsrichtung des Flusses entgegengesetzt zum Bewegungsvektor des beweglichen Kontakts mit dem Lichtbogen ist, findet eine Gegenblasung statt. Häufig werden in Lichtbogenlöscheinrichtungen Kombinationen dieser Methoden angewendet.

In der letzten Phase wird die Kammer für die Teilnahme am nächsten Ausschaltzyklus vorbereitet. Für die automatische Wiederausschaltung ist diese Phase äußerst wichtig.
Typ #2 – Topfschalter oder ölarme Schalter
In geschlossenen Anlagen werden Topfschalter als Generator- und Verteilschalter eingesetzt. In offenen Anlagen dienen sie als Umspann- und Verteilschalter. Isolationsfunktionen übernimmt das Öl in Schaltern dieses Typs nicht, es wird nur als Medium für die Lichtbogenlöschung benötigt.
Die Feuer- und Explosionsgefahr von kleinvolumigen Ölschaltern (VM) ist wesentlich geringer als die von Kesselölschaltern. Sie werden sowohl in Freiluftschaltanlagen (ORU) als auch in Innenraumschaltanlagen (ZRU) aller Spannungen bis 110 kV installiert. Die Rolle der Isolation der Pole gegeneinander und gegen Erde übernehmen Dielektrika wie Porzellan, Gießharz, Steatit.
Das Öl nimmt in diesen Ölschaltern nur 3 bis 4% des Polvolumens ein. Das geringe Ölvolumen, die geringe Masse und die handlichen Abmessungen sind ein unbestreitbarer Vorteil dieser Geräte. Allerdings werden sie in solchen Systemknoten eingesetzt, in denen an die Schalter keine hohen Anforderungen gestellt werden.
Diese Einschränkungen erklären sich durch die starke Abhängigkeit der Trennleistung vom Ausschaltstrom und die mangelnde Eignung der Konstruktion für den Betrieb bei häufigen Ausschaltungen.
Ein weiterer Grund sind die Schwierigkeiten bei der Realisierung mehrfacher schneller Wiedereinschaltungen (APV). In kleinvolumigen Ölschaltern werden folgende Arten des Ölblasens angewendet: quer, längs, gemischt. Fachleute halten die erste für am effektivsten.
Bei Schaltern dieses Typs, die für Innenraumschaltanlagen (ZRU) vorgesehen sind, sind die Kontakte in einem Stahlbehälter untergebracht. Ölschalter (MV) für Spannungen von 35 kV und mehr haben ein Porzellangehäuse. Häufiger verwendet werden hängende Geräte für 6-10 kV. Ihr Gehäuse ist auf einem gemeinsamen Rahmen für alle Pole befestigt. Alle drei Pole haben eine Lichtbogenlöschkammer, jeder ist für eine Kontaktunterbrechung ausgelegt, bei höheren Spannungen für 2 oder mehr.

Nach dem gezeigten Schema werden die Leistungsschalter VMP, VMG, MG hergestellt, die für Spannungen bis 20 kV ausgelegt sind. Eine Besonderheit der Konstruktion von Leistungsschaltern für hohe Nennströme ist, dass sich die Arbeitskontakte außen und die Lichtbogenlöschkontakte im Inneren des Behälters befinden.
Leistungsschalter der Serie VMP werden häufig in geschlossenen Anlagen sowie in KRU 6-10 kV eingesetzt. In Kompaktverteileranlagen werden Leistungsschalter der Serie VK installiert. Sie sind mit einem eingebauten elektromagnetischen oder Federspeicherantrieb ausgestattet und für Ausschaltströme von 20 – 31,5 kA und Nennströme von 630 – 3150 A ausgelegt.
Säulen-Leistungsschalter, die speziell für KRU hergestellt werden, zeichnen sich durch eine ausfahrbare Ausführung aus. In Anlagen mit 35 kV werden Säulen-Leistungsschalter der Serien VMK und VMUE installiert. Schaltanlagen für 110, 220 kV werden mit Leistungsschaltern der Serie VMT ausgerüstet. Das Aggregat hat einen geschweißten Sockel, auf dem sich seine drei Pole befinden. Die Steuerung erfolgt über einen Federspeicherantrieb.

Auf der rechten Seite des Fotos ist das Modul dargestellt, wobei: 1 – Stromabführung, 2 – beweglicher Kontakt, der über Stromabnahmevorrichtungen mit der Stromabführung verbunden ist. Die Lichtbogenlöschkammer ist mit der Nummer 3 bezeichnet, der feste Kontakt mit 5. All dies befindet sich in einem hohlen Porzellanisolator (4). Darin befindet sich Transformatorenöl, und oben ist eine Kappe (6) angebracht.
Letzterer ist mit einem Manometer ausgestattet, um die Drucküberwachung im Modul zu ermöglichen. Darüber hinaus befinden sich auf dem Deckel eine Einheit zum Befüllen mit Druckgasgemisch, ein automatisches Ablassventil und ein Ölstandsanzeiger (8). Der bewegliche Kontakt und die Steuereinheit sind durch Isolierstangen verbunden.
Die konstruktive Ausführung des Pols ist für die gesamte Schalterbaureihe identisch. In den Behältern der MV für Nennströme von 630 bis 1600 A befinden sich 5,5 kg Öl, bei Werten über 1600 bis einschließlich 3150 A sind es 8 kg.
Um die Zuverlässigkeit zu erhöhen, werden in die Konstruktion einzelner Leistungsschalter zusätzliche Steuer- und Schutzelemente integriert:
- Ausschaltmagnete;
- Relais, die bei Schwellstrom sofort und zeitverzögert wirken;
- Unterspannungsrelais;
- Hilfskontakte.
Je nach Bauweise gibt es ölarme Leistungsschalter mit unterer und mit oberer Anordnung der Lichtbogenlöschkammer. Im ersten Fall führt der bewegliche Kontakt eine Bewegung von oben nach unten aus, im zweiten Fall umgekehrt. Die Ausschaltleistung der letzteren ist höher.
Kennzeichnung von Ölschaltern
Die Entschlüsselung der vom Hersteller auf dem Ölleistungsschalter angebrachten Kennzeichnung ermöglicht es, die grundlegenden Informationen darüber zu erfahren. Betrachten wir als Beispiel die Kennzeichnung des Leistungsschalters VMG-133. Das erste Symbol „V“ zeigt an, dass es sich um einen Leistungsschalter handelt.

Das zweite — «M» bezeichnet den Schaltertyp, in diesem Fall einen ölarmen Schalter. Der Buchstabe «G» bestimmt die Zugehörigkeit zu einer bestimmten Art — Topfschalter. 133 — die Serie MW.
Betriebsregeln für Ölschalter
Das Wartungs- und Bedienpersonal sowie Fachkräfte, die mit der Wartung und dem Betrieb von Ölschaltern befasst sind, müssen die entsprechenden Anleitungen, den Aufbau und das Funktionsprinzip der Geräte kennen.
Arbeitnehmer, die MW warten, sind während des Betriebs verpflichtet, Folgendes zu überwachen:
- Betriebsspannung, Laststrom. Die Werte dürfen die Tabellenwerte nicht überschreiten.
- Höhe der Ölsäule in den Polen, das Fehlen von Leckagen.
- Vorhandensein von Schmierstoff an den reibenden Teilen. Die Kontakte können ihre Beweglichkeit verlieren und festhängen, wenn der Schmierstoff der reibenden Elemente dickflüssig und schmutzig wird.
- Staubbelastung der Räume, in denen die Schaltanlagen untergebracht sind.
- Übereinstimmung der mechanischen Kennwerte der betriebenen Schalter mit den Tabellennormen.
Nach jeder Kurzschlussabschaltung muss die Anlage überprüft werden. Die Informationen über diese Abschaltungen werden in ein spezielles Protokoll eingetragen. Ein Mängelprotokoll muss vorhanden sein, um die während des Betriebs des Aggregats festgestellten Störungen zu vermerken. Der Schalter, an dem eine Abschaltung infolge eines Kurzschlusses erfolgte, ist einer Überprüfung zu unterziehen.
Es wird geprüft, ob Öl ausgetreten ist. Wenn dies in größeren Mengen geschehen ist, deutet dies auf eine außerplanmäßige Kurzschlussabschaltung hin. Die Anlage wird außer Betrieb genommen und überprüft. Wenn das Öl dunkel ist, muss es ersetzt werden. Die Trennzeit wird negativ durch die Viskosität des Öls beeinflusst, die bei fallender Temperatur zunimmt.
Manchmal ist es erforderlich, das alte Schmierfett während der Reparatur durch neues zu ersetzen: ZIATIM-221, GOI-54 oder ZIATIM-201.

Nach der Außerbetriebnahme des MW sind die Stützisolatoren, Zugstangen und die Isolierung der Behälter sorgfältig auf Risse zu prüfen. Stark verschmutzte Isolierung wird abgewischt. Die Notwendigkeit einer außerplanmäßigen Reparatur ergibt sich nach einer bestimmten Anzahl von Kurzschlüssen.
Die regelmäßige Überprüfung (PO) wird monatlich durchgeführt. Dabei wird auf den Erwärmungsgrad des Schalters geachtet. Die laufende Reparatur (TR) wird jährlich durchgeführt. Sie umfasst Arbeiten wie die Prüfung und Behebung von Mängeln an Befestigungen, der Antriebskinematik, des Ölstands und der Dichtungen. Auch die Isolierteile werden auf ihre Unversehrtheit geprüft.
3-4 Jahre nach einer Grundüberholung wird eine mittlere Reparatur (SR) durchgeführt. Diese umfasst alle Arbeiten der TR sowie zusätzlich die Messung des Übergangswiderstands der Pole und die Überprüfung der mechanischen und Geschwindigkeitsparameter.
Falls die überwachten Eigenschaften nicht mit den Tabellendaten übereinstimmen, wird der Schalter zerlegt, eine Justierung und die vollständige Hochspannungsprüfung durchgeführt.
Während einer außerplanmäßigen Reparatur wird in der Regel versucht, die vorherige Justierung beizubehalten. Aus diesem Grund wird der Schalter minimal zerlegt. Die Häufigkeit der Grundüberholung beträgt 6 bis 8 Jahre. Der Umfang umfasst eine allgemeine Sichtprüfung, das Entfernen der Zylinder vom Rahmen, das Trennen der Sammelschienen, die Reparatur des Antriebs, der Lichtbogenlöscheinrichtungen und der Hilfskontakte.
Danach werden die Justierung, der Anstrich, der Anschluss der Sammelschienen und die Prüfungen durchgeführt. Für alle Arbeiten wird die Dokumentation erstellt.
Neben Ölschaltern werden in Hochspannungsnetzen auch andere Ausschaltgeräte verwendet, beispielsweise SF6- und Vakuumschalter. Auf unserer Website gibt es weitere Artikel, in denen die Eigenschaften und der Aufbau dieser Schaltertypen sowie ihre Verwendungsmerkmale detailliert beschrieben werden:
- Vakuumschalter: Aufbau und Funktionsprinzip + Besonderheiten bei Auswahl und Anschluss
- SF6-Schalter: Auswahlkriterien und Anschlussregeln
Fazit und nützliche Videos zum Thema
Aufbau, Typen, Zweck und Betrieb von MW:
Detaillierter Überblick über den WMP-10:
Allen grundlegenden Anforderungen an Schalter, die unter Hochspannungsbedingungen arbeiten, entsprechen auch Ölschalter. Die meisten von ihnen sind sicher und zuverlässig im Betrieb, ermöglichen eine schnelle Abschaltung und sind einfach zu montieren. Trotzdem bemühen sich die Hersteller, eine noch größere Übereinstimmung mit den an MW gestellten Anforderungen zu erreichen.
Sie verfügen über Kenntnisse über Ölschalter und möchten das dargestellte Material mit nützlichen Informationen ergänzen? Haben Sie vielleicht eine Unstimmigkeit oder einen Fehler bemerkt? Oder haben Sie noch Fragen zum Thema? Bitte schreiben Sie uns dazu unter dem Artikel – wir wären Ihnen dankbar.

Bitte sagen Sie mir: Worin besteht der Unterschied zwischen den Ölschaltern WMP und WPM?
WPM (und sein Vorgänger WMG) werden in Innenanlagen eingesetzt, während WMP in geschlossenen Schaltanlagen sowie in KRU 6-10 kV verwendet wird.
Damit es verständlicher wird, erkläre ich etwas genauer am Beispiel des WMP-10 und WPM-10. Beide Schalter gehören zum Typ der kleinölarmen Schalter und sind als dreipolige Schaltgeräte ausgeführt. WMP-10 und WPM-10 sind für den Betrieb in geschlossenen Anlagen mit Hochspannungs-Wechselstrom ausgelegt. Der Unterschied liegt in den konstruktiven Merkmalen und der Montageweise. Ein Foto ist beigefügt.