De verschillen tussen hoog-, midden- en laagspanningsschakelaars begrijpen

Schakelapparatuur vormt een integraal onderdeel van alle elektrische systemen en heeft besturings-, beschermings- en isolatiefuncties voor elektrische apparatuur. Of het nu gaat om industriële installaties, elektriciteitscentrales of zelfs woningen, schakelapparatuur zorgt ervoor dat elektrische systemen veilig en efficiënt werken. Maar wat is schakelmateriaal eigenlijk en wat is het verschil tussen hoog-, midden- en laagspanningsmateriaal? Deze blog geeft informatie over schakelapparatuur, legt uit welke spanningsopties er zijn en hoe je de juiste vorm van schakelapparatuur kunt kiezen voor specifieke behoeften.

Wat is schakelmateriaal?

Definitie en doel

Alle vormen van elektrische apparatuur die worden gebruikt voor het schakelen, regelen, beveiligen en isoleren van elektrische energiesystemen vallen onder de term 'schakelapparatuur' met stroomonderbrekers, schakelaars, zekeringen, relais, enz. In essentie, schakelmateriaal is een manier om een elektrisch circuit te verbreken in geval van een storing, zoals een piek of overbelasting in het vermogen, waardoor het systeem wordt beschermd tegen schade.
In principe werkt het schakelmateriaal op basis van drie hoofdoverwegingen: elektrische beveiliging, elektrische isolatie en regeling. De systemen zijn daarom ontworpen met aspecten van het niet veroorzaken van schade aan elektrische apparatuur, waarbij circuits zeer vaak worden geïsoleerd als het systeem een storing ondervindt. Als er bijvoorbeeld een overspanning is, schakelt de schakelapparatuur automatisch de stroomtoevoer uit voordat deze oververhit raakt en waarschijnlijk schade of zelfs brand veroorzaakt. Verder biedt schakelapparatuur veilige middelen voor het testen, onderhouden en verhelpen van storingen in elektrische systemen, omdat de benodigde apparatuur wordt uitgeschakeld.

Elementen van schakelapparatuur

Schakelapparatuur bestaat uit veel componenten die allemaal samenwerken om stroom te isoleren en apparatuur die ze voeden te beschermen tegen elektrische overbelasting. Deze omvatten:

• Zekeringen: Dit onderdeel beschermt een circuit door de verbinding te verbreken in geval van overbelasting.
• Schakelaars: Deze openen of sluiten elektrische circuits handmatig of automatisch.
• Relais: De detectie van fouten zorgt voor de nodige actie, bijvoorbeeld het openen van een stroomonderbreker.
• Isolatoren: Deze zorgen ervoor dat het veilig is om apparatuur te isoleren van de stroomtoevoer.
• Stroomonderbrekers: Het circuit moet automatisch worden uitgeschakeld als de fout wordt gedetecteerd. Bliksemafleiders: Om spanningspieken op apparaten te voorkomen in geval van blikseminslag.

Typen schakelapparatuur: LV, MV en hoogspanningsschakelaars

In principe kan schakelmateriaal worden onderverdeeld in drie grote categorieën: Laagspanning, Middenspanning en Hoogspanning. De indeling houdt rekening met de spanningsniveaus waarmee ze werken. Elke categorie schakelapparatuur is geschikt voor verschillende toepassingen en verschillende omgevingen.

Laagspanningsschakelaars

• Overzicht: Laagspanningsschakelaars worden toegepast in systemen waarvan de spanning niet hoger is dan 1kV. Het wordt vaak aangetroffen aan de laagspanningszijde van de stroomdistributietransformatoren en wordt toegepast in een zeer uitgebreide reeks industrieën.
• Toepassingen: LV schakelapparatuur wordt toegepast in woongebouwen, kleine commerciële gebouwen en industriële faciliteiten. Het regelt laagspanningsdiensten en -technologie; daarom is het veilig voor gebruik door ongeschoold of niet-gespecialiseerd personeel.

Onderdelen en functies

• Hoofd LV-schakelbord: Als hij gevoed wordt door een nettransformator, is dit met maximaal 4MVA de grootste transformator voor een 400V AF-schakelbord.
• Subdistributiepanelen: Deze worden gebruikt om het vermogen dichter bij het toepassingspunt te brengen.
• Stroomonderbrekers: Bescherm circuits tegen overbelasting en kortsluiting.
• Isolatoren en schakelaars: Veilig onderhoud/gebruik mogelijk maken.
• Voordelen: LV-schakelapparatuur is relatief eenvoudig te installeren en te onderhouden, waardoor het een kosteneffectieve oplossing is voor toepassingen met een lager vermogen.

Middenspanningsschakelaars

• Overzicht: Middenspanningsschakelaars zijn bedoeld voor systemen van 1kV tot 35kV. Wordt voornamelijk toegepast in transmissie- en distributiesystemen en ook in grote industriële installaties.
• Toepassingen: Stroomtransmissie- en distributieleidingen, generatorsystemen, voedingscircuits en motoren in industriële installaties.

Onderdelen en functies

• Stroomonderbrekers: Een stroomonderbreker ontworpen om hoge stroom te onderbreken in geval van een fout.
• Verbinding verbreken/isolatie: Hierdoor wordt een deel van het circuit uitgeschakeld voor onderhoud.
• Beveiligingsrelais: Dit detecteert een storing en schakelt het circuit uit om schade te voorkomen.
• Gasgeïsoleerd schakelmateriaal: Het gebruik van het gas zwavelhexafluoride is het medium voor isolatie; in feite zijn de isolerende eigenschappen zo goed dat het minder ruimte inneemt.
• Voordelen: De prijs-kwaliteitverhouding van MV-schakelaars is relatief uitstekend, waardoor ze zeer geschikt zijn voor een breed spectrum van industriële en nutstoepassingen.

Hoogspanningsschakelaars

• Overzicht: Hoogspanningsschakelaars werken met een spanning van meer dan 35 kV en vinden hun toepassingen in grote energiesystemen zoals transmissienetwerken en onderstations. De hoogspanningssystemen vereisen een grote isolatie en een vermogen om vonken te doven.
• Toepassingen: Hoogspanningsschakelaars worden voornamelijk toegepast in energieopwekkings- en transmissiesystemen, waaronder onderstations en energiecentrales.

Onderdelen en hun kenmerken

• Stroomonderbrekers: De stroomonderbrekers moeten uiterst betrouwbaar zijn omdat ze te maken hebben met hoogspanningsschakelaars en stroomniveaus.
• Gasgeïsoleerd schakelmateriaal (GIS): Compact en daarom gebruikt in hoogspanningsschakelaars vanwege de betere isolatie-eigenschappen.
• Bescherming tegen vlambogen: Er worden speciale ontwerpen en materialen gebruikt om de enorme energie die vrijkomt tijdens het breken onder controle te houden.

Soorten hoogspanningsschakelaars

• Minimale oliestroomonderbrekers (MOCB): Gebruikt een minimale hoeveelheid olie voor boogblussing.
• Luchtstroomonderbrekers: Gebruikt hogedruklucht voor boogdoving.
• SF6 stroomonderbrekers: Dit zijn de stroomonderbrekers waarin zwavelhexafluoridegas wordt gebruikt dat het beste is voor boogblussing en isolatie.

Voordelen: De hoogspanningsschakelaars zorgen voor een veilige regeling en kwalificeren grote stroomsystemen met functies die hoge energie- en spanningsniveaus regelen.

De juiste schakelapparatuur kiezen

De criteria voor de keuze van het juiste type schakelapparatuur hebben te maken met spanningsniveau, toepassingsvereisten en veiligheid en betrouwbaarheid.

Overweeg het volgende bij het kiezen van schakelapparatuur:

• Spanningsvereisten: Het spanningsniveau van het systeem moet worden gedefinieerd op LV, MV of hoogspanningsschakelaars om het type schakelaars te definiëren.
• Belasting: Wees je ervan bewust hoeveel stroom je systeem gaat verbruiken om ervoor te zorgen dat de schakelapparatuur de belasting aankan.
• Omgevingsomstandigheden: De installatieomgeving - binnen, buiten of zware omstandigheden - is de tweede parameter waarmee rekening moet worden gehouden bij het kiezen van het juiste type schakelapparatuur.
• Veiligheidsnormen: Zorg ervoor dat alle relevante veiligheidsnormen en certificeringen met betrekking tot de schakelapparatuur zijn verzameld.
• Onderhoudsbehoeften: Het onderhoudsgemak van het schakelmateriaal en de beschikbaarheid van de servicefaciliteiten ervoor.

Veelgestelde vragen (FAQ)

Wat zijn de basisfuncties van schakelapparatuur?

Schakelapparatuur kan zorgen voor controle, bescherming en isolatie van elektrische systemen om ervoor te zorgen dat werkzaamheden op een veilige en betrouwbare manier worden uitgevoerd.

Hoe verschilt schakelmateriaal naargelang het type spanning?

Het grootste verschil zit in het spanningsniveau dat ze aankunnen: LV is tot 1kV, MV van 1kV tot 35kV en HV boven 35kV. Ze hebben allemaal hun eigen toepassingsgebied, met betrekking tot het gevraagde vermogen en de systeemspecificaties.

Kunnen laagspanningsschakelaars worden gebruikt in industriële omgevingen?

Ja, het wordt gebruikt in kleine industriële installaties en zelfs hier komt de spanning niet boven 1kV. In grote industriële toepassingen kan echter MV- of HV-schakelapparatuur nodig zijn.

Welke veiligheidsfuncties worden gebruikt in hoogspanningsschakelaars?

De HV-schakelapparatuur heeft veiligheidsfuncties ontwikkeld zoals boogdempingsmechanismen, isolatie met behulp van gassen en het gebruik van krachtige stroomonderbrekers om hoge energieniveaus zonder incidenten te kunnen beheren.

Hoe vaak wordt het schakelmateriaal onderhouden?

Schakelapparatuur moet periodiek worden onderhouden voor een veilige werking. Dit gebeurt maximaal elke 12 maanden of op een door de fabrikant aanbevolen tijdstip door inspectie, reiniging en het uitvoeren van de nodige tests.

Conclusie

De verschillen begrijpen tussen laag, medium en hoogspanningsschakelaars is essentieel voor het maken van een karakterisering die past bij je behoeften. De keuze van het juiste schakelmateriaal, of het nu gaat om huishoudelijke, commerciële of zelfs industriële elektrische systemen, is essentieel om de veiligheid en betrouwbare werking van het systeem te garanderen. En u neemt effectieve beslissingen door rekening te houden met spanningsvereisten, stroombelasting en omgevingsfactoren.

Bij het kiezen van de juiste schakelapparatuur gaat het niet om het voldoen aan een onmiddellijke stroombehoefte, maar om de veiligheid en efficiëntie van elektrische systemen op de lange termijn. Met de juiste informatie uit deze gids bent u beter uitgerust om schakelapparatuur te kiezen die uw infrastructuur beschermt en uw activiteiten soepel laat verlopen.

Deze blog, met een deskundig overzicht van schakelapparatuur en de verschillende typen, heeft de potentie om lezers te voorzien van kennis om een verstandige beslissing te nemen bij het benaderen van het elektrische systeem. Of je nu een ingenieur, facility manager of bedrijfseigenaar bent: kennis van schakelapparatuuropties kan een enorm verschil maken voor de veiligheid en efficiëntie van een bepaalde activiteit. Voor meer informatie neem contact met ons op.