Isolier- und Epoxidharz-Teile

Was sind Isolier- und Epoxidharzteile?

Isolier- und Epoxidharzteile sind die dielektrischen Komponenten, die Mittelspannungs-Schaltanlagen elektrisch und mechanisch zusammenhalten. Stützisolatoren tragen Sammelschienen und übernehmen die mechanische Kraglast. Kontaktboxen, auch Auslaufboxen genannt, bilden die isolierende Schnittstelle zwischen einem ausziehbaren VCB-Wagen und den festen Leitern. Wanddurchführungen versiegeln und isolieren Sammelschienen, die durch geerdete Abteilungstrennwände hindurchgeführt werden. GIS-Muffen stellen den Anschlusspunkt für Kabelbögen in Ringnetzschaltanlagen dar und gewährleisten dabei sowohl die SF6-Gas-Dichtheit als auch die geforderte dielektrische Isolation. Jedes dieser Isolier- und Epoxidharzteile erfüllt im Schaltschrank eine genau definierte elektrische und mechanische Funktion; die Auswahl des falschen Teils – selbst wenn es für die richtige Spannungsklasse zugelassen ist – kann zu nicht sichtbaren dielektrischen Schwächen führen, die bei der Inbetriebnahme unentdeckt bleiben, sich aber im Laufe von Jahren Betrieb verschlechtern.

Wichtige Produktparameter

Aus dielektrischer Sicht ist der Herstellungsprozess – nicht nur die Nennspannung – die Spezifikation, die zwischen ausreichender und zuverlässiger Isolierung auf Epoxidharzbasis unterscheidet. Die Isolier- und Epoxidharzteile dieser Kategorie werden mittels APG (Automatic Pressure Gelation) hergestellt, bei dem Harz unter kontrolliertem Druck in eine beheizte Form injiziert und schrittweise vergelt wird. Das Ergebnis ist eine porenfreie, hochdichte Matrix. Poren stellen Ausgangspunkte für Teilentladungen dar, und Teilentladungen sind der Mechanismus, der über Jahre des Betriebs letztlich einen Isolator durchschlägt. Jedes Bauteil wird einer Teilentladungsprüfung unterzogen, üblicherweise unterhalb von 10 pC bei 1,1-facher Nennspannung – ein Schwellenwert, der tatsächliche dielektrische Integrität nachweist, nicht nur nominelle Konformität.

Man könnte erwarten, dass eine IEC-konforme Epoxidharz-Formulierung für alle Einbaubedingungen ausreichend ist. Die Komplikation besteht darin, dass universell einsetzbare Bisphenol-Epoxidharze in feuchten oder UV-belasteten Umgebungen anfällig für Oberflächenverfolgung und UV-Zersetzung sind, während cycloaliphatische Epoxidharze ihre Oberflächenwiderstandsfähigkeit über einen breiteren Umgebungsbereich hinweg bewahren. Diese Reihe von Isolier- und Epoxidharzteilen verwendet eine cycloaliphatische Formulierung, um Installationen von hochtemperaturbelasteten Küsten-Umspannwerken bis hin zu extrem kalten Umgebungen zu unterstützen, mit einem validierten Einsatzbereich von −40 °C bis +105 °C.

• Stützisolatoren und Sammelschienen-Stützisolatoren: nennspannungen 12 kV, 24 kV und 40,5 kV; Kragarmtragfähigkeiten von 1000 N bis 2500 N; Messing-Gewindeeinsätze M10 und M12 an beiden Enden; tiefe, abwechselnd angeordnete Kriechstreckenrippen zur Verbesserung der Überschlagfestigkeit in feuchten Umgebungen.
• Kontaktboxen (Ausgussboxen): nennspannung 12 kV, Nennstrom 630 A bis 1250 A; glatt isolierter Innenraum; silberbeschichtete Kontaktstecker aus Kupferlegierung; antitracking-Kriechstreckenrippen; geflanschte quadratische Montagebasis für Schaltanlagenpaneele vom Typ KYN28 und kompatible Ausführungen.
• Wanddurchführungen: nennspannung 12 kV; hohler Kanal für Durchführung massiver Sammelschienen; abwechselnde Kriechstreckenrippen für hohe Überschlagfestigkeit; integrierter zentraler Flansch zur Befestigung an Trennwänden; erhältlich in runder und ovaler Profilform mit umfassender Größenauswahl.
• GIS-Hülse 202: nennspannung 24 kV, Nennstrom 200 A bis 630 A; leitfähiger Anschluss für Verbindung massiver Sammelschienen; O-Ring-Dichtung für SF6-gasdichte Einschlusskonstruktion; konisch verjüngter unterer Abschnitt zur Optimierung des elektrischen Feldes; konzipiert für Anwendungen mit RMU-Kabelgabelverbindungen.

Häufige Anwendungen

Diese Isolier- und Epoxidharzteile sind für den direkten Einsatz in 12-kV- und 24-kV-Luftisolierschaltanlagen, Ringhauptverteileranlagen und gasisolierten Schaltanlagen dimensioniert und getestet. Zu den wichtigsten Schaltanlagetypen zählen KYN28, HXGN, RMU und GIS-Baureihen – die am häufigsten verwendeten Mittelspannungsschaltanlagenformate in Umspannwerken für die Stromverteilung in Osteuropa, Afrika, dem Nahen Osten und Südostasien.

Das Sortiment umfasst sowohl Teile für die Neuproduktion von Schaltanlagen als auch Ersatzteile für Wartungszwecke. Für Hersteller von Schaltanlagen liefern die Isolier- und Epoxidharzteile die Stützisolatoren, Durchführungen und Kontaktschnittstellenelemente einer KYN28- oder HXGN-Baureihe auf Grundlage bestätigter Abmessungen. Für Wartungskunden, die Ersatzteile für vor fünf bis fünfzehn Jahren installierte Schaltanlagen beschaffen, gewährleistet die direkte Austauschkompatibilität mit KYN28-, HXGN- und RMU-Schaltanlagen die Lösung des häufig auftretenden Problems der Komponentenunverfügbarkeit, wenn der ursprüngliche Lieferant diese Produktgeneration nicht mehr führt.

Wird in Mittelspannungs-Verteilnetzen von Umspannwerken, industriellen Stromversorgungssystemen – darunter Bergbau- und Fertigungsanlagen – sowie Anlagen zur Einspeisung erneuerbarer Energien ins Netz und sekundären Verteilnetzen der Energieversorger eingesetzt. Für Käufer in den Märkten des Nahen Ostens und Afrikas – wo die Spitzen-Ambienttemperaturen regelmäßig über 50 °C liegen und hohe UV-Belastung ein relevanter Betriebsfaktor ist – gewährleistet die cycloaliphatische Formulierung sowie der Einsatztemperaturbereich von −40 °C bis +105 °C dieser Isolier- und Epoxidharz-Teile eine nachgewiesene Umweltverträglichkeit über die gesamte Einsatzdauer.

So wählen Sie die richtigen Isolier- und Epoxidharz-Teile aus

Die Auswahl von Isolier- und Epoxidharz-Teilen erfordert eine sequenzielle Reihe von Entscheidungen. Wenn mit falschen Eingabeparametern begonnen wird – beispielsweise allein anhand der Spannungsklasse ohne Bestätigung des Stoßspannungsfestigkeitsniveaus – kann dies zu einer Komponente führen, die die Abnahmetests besteht, aber im Betrieb unter realen transienten Systembedingungen versagt. Der folgende Auswahlweg gilt unabhängig davon, ob Sie von einer Schaltanlagen-BOM oder einem Austauschbedarf im Rahmen der Instandhaltung ausgehen.

Schritt 1 — Spannungsklasse und angegebene Festigkeitswerte bestätigen. Ermitteln Sie die Systemspannung (12 kV, 24 kV oder 40,5 kV), die Nenn-Wechselspannungsfestigkeit und die Nenn-Blitzstoßspannungsfestigkeit. Falls der Einbauort über eine lange Kabelstrecke verfügt oder stromabwärts eines Transformators mit steilen Schaltüberschwingungen liegt, kann die tatsächliche transiente Belastung die Annahmen zur nominalen Spannungsklasse überschreiten. Die Auswahl einer Nenn-Blitzstoßspannungsfestigkeit, die ausschließlich an die nominale Spannungsklasse angepasst ist, vernachlässigt die transiente Überspannungsbelastung aufgrund systembedingter Topologiefaktoren – und diese Lücke wird möglicherweise erst bei einem Isolationsausfall sichtbar.

Schritt 2 – Ermitteln Sie den für Ihre Anwendung erforderlichen Typ von Isolations- und Epoxidharz-Teilen. Stützisolatoren halten die Sammelschiene in Position und tragen mechanische Kraglasten – prüfen Sie die Befestigungsschnittstelle M10 oder M12 sowie die erforderliche Kraglastfestigkeit (1000 N bis 2500 N, abhängig vom Gewicht und der Spannweite der Sammelschiene). Kontaktboxen bilden die trennende Schnittstelle für das Herausziehen des VCB-Wagens – bestätigen Sie den Nennstrom (630 A oder 1250 A) sowie den Schaltschranktyp (KYN28 oder HXGN). Wanddurchführungen verschließen Sammelschienen-Durchführungen durch Abtrennwände von Kompartmenten – bestätigen Sie den Querschnitt der Sammelschiene sowie das Montageprofil (rund oder oval). GIS-Hülsen dienen der Kabel-Ellenbogen-Verbindung an RMU-Geräten – bestätigen Sie den Nennstrom (200 A bis 630 A) sowie die SF6-Abdichtungsanforderung.

Schritt 3 – Bewertung der Umgebungsverträglichkeit am Installationsort. Der Nennstrom auf dem Typenschild einer Schaltanlagenkomponente basiert gemäß IEC-Normen auf der Annahme einer Umgebungstemperatur von 40 °C. In Klimazonen, in denen die Umgebungstemperatur regelmäßig 45–50 °C übersteigt, ist die effektive zulässige Belastung geringer – und die Vernachlässigung des Entlastungsfaktors birgt ein thermisches Risiko, das auf der Ebene des Typenschilds nicht sichtbar ist. Falls die Installation in einer küstennahen, hoch-UV-belasteten oder chemisch aggressiven Umgebung erfolgt, bestätigen Sie, dass die cycloaliphatische Formulierung sowie der validierte Einsatzbereich von −40 °C bis +105 °C die tatsächlichen Standortbedingungen abdecken.

Schritt 4 — Überprüfen Sie die Kompatibilität des Schaltschranks für Wartungsaustauschteile. Falls Sie Isolier- und Epoxidharz-Teile für eine KYN28-, HXGN-, RMU- oder GIS-Installation beschaffen, bestätigen Sie die maßliche Schnittstelle anhand der eingebauten Schaltschrankzeichnungen. Direktersatzteile sind für gängige Schaltschrankgenerationen verfügbar; falls Zeichnungen nicht vorliegen, können Abmessungen und Montageprofile des Produkts vor Auftragserteilung bestätigt werden.

Falls die Installationsumgebung einer Standard-Innenumgebung entspricht, mit Umgebungstemperaturen innerhalb der IEC-Basislinie von 40 °C und ohne signifikante UV- oder chemische Einwirkung, ist die APG-gegossene cycloaliphatische Werkstoffreihe in dieser Kategorie für alle aufgeführten Spannungsklassen geeignet. Ändert sich eine dieser Bedingungen — beispielsweise bei einer Außeninstallation in einer UV-belasteten Küsten-Umspannanlage in Ostafrika oder in einer Industrieanlage unter Klimabedingungen mit niedrigen Temperaturen — werden der validierte Temperaturbereich und die Werkstoffspezifikation zu den primären Auswahlkriterien.

Warum Isolierungen und Epoxidharz-Teile für die Langzeitzuverlässigkeit von Schaltgeräten entscheidend sind

Zubehör für Schaltanlagen – darunter Isolatoren, Durchführungen und Kontaktkästen – bildet eine Wiederkauftkategorie neben dem Beschaffungsprozess für kapitalintensive Schaltanlagen, jedoch mit anderem Zeitpunkt des Einkaufs und anderer Dringlichkeit bei der Entscheidungsfindung. Isolier- und Epoxidharzteile werden für den Aufbau neuer Schaltanlagen, geplante Wartungszyklen, Erweiterungen bestehender Schaltanlagen sowie korrektive Austauschmaßnahmen bezogen – wobei jeder Anwendungsfall unterschiedliche Toleranzen hinsichtlich Lieferzeit und unterschiedliche Anforderungen an die Spezifikationsgenauigkeit mit sich bringt.

Die allgemeinen Richtlinien anerkannter Normungsorganisationen der Elektroindustrie stimmen mit dem Grundsatz überein, dass Isolationskomponenten für Mittelspannungs-Schaltanlagen durch Typprüfdaten hinsichtlich elektrischer Durchschlagfestigkeit, Teilentladung und thermischer Leistungsfähigkeit – nicht allein durch Sichtprüfung oder Nennwerte – charakterisiert sein müssen. Das Bestehen der Typprüfung bei Nennspannung ist ein notwendiger Ausgangspunkt, jedoch keine Garantie für eine langfristige Leistungsfähigkeit unter realen Einsatzbedingungen. Die Diskrepanz wird deutlich, wenn die Umgebungsfeuchte, die UV-Bestrahlung oder die Betriebstemperatur bei der tatsächlichen Installation von den Annahmen des Prüfprotokolls abweichen. Dokumentation zum APG-Gießverfahren sowie Teilentladungsprüfprotokolle mit Werten unter 10 pC sind aussagekräftige Beschaffungskontrollpunkte, die die tatsächliche Fertigungsqualität widerspiegeln – nicht nur die angegebene Nennspezifikation.

Für Käufer, die Isolier- und Epoxidharz-Teile für KYN28- oder HXGN-Schaltschrankaufbauten beschaffen, oder für RMU- und GIS-Baugruppen, die Ersatz- oder Erweiterungskomponenten benötigen, umfasst das Sortiment Kontaktboxen, Wanddurchführungen, Stützisolatoren und GIS-Manschetten für die gängigen Mittelspannungsklassen. Die OEM-Fertigung nach Kundenzzeichnungen sowie die Lieferung von Direktersatzteilen für verbreitete Schaltschranktypen sind beide möglich. Anfragen können Angaben zum Schaltschranktyp, zur Spannungsklasse, zur Stromstärke und zu den Abmessungsanforderungen enthalten, um die Spezifikation vor Auftragserteilung zu bestätigen.