Ein Vakuumleistungsschalter (VCB) ist ein Mittelspannungsschaltgerät, das den Lichtbogen in einer Vakuumkammer löscht – nicht in Öl, nicht in Luft und nicht in SF6. Für Netze von 3,6 kV bis 40,5 kV sind VCB heute der weltweite Standard: kompakt, wartungsarm, brandsicher und frei von SF6, dessen Regulierung in Europa und anderen Märkten schrittweise verschärft wird. Dieser Leitfaden erklärt die Funktion, das Lesen des Typenschilds, den Vergleich mit SF6- und Ölschaltern und die sieben Prüfpunkte vor der Bestellung.
Zwei Kontakte sind in einer evakuierten Keramik- oder Glashülle eingeschlossen, typischerweise bei 10⁻⁴ Pa oder darunter. Weil kein Gas ionisiert werden kann, besteht der Lichtbogen ausschließlich aus Metalldampf der Kontakte selbst. Dieser Bogen bricht beim ersten Stromnulldurchgang innerhalb von Millisekunden zusammen, und der Metalldampf schlägt sich auf dem Kontaktschutzschild nieder.
Die praktischen Folgen sind das, was Einkäufer interessiert: kein Öl, also kein Brand- oder Explosionsrisiko im Schaltraum; kein SF6, also kein Treibhausgas und keine Dichtheitsprüfung über die Lebensdauer; und eine Schaltzahl, die deutlich über der ölgefüllter Geräte liegt. Die Wartung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Mechanik und die Hilfskreise.
| Angabe | Bedeutung |
|---|---|
| Nennspannung | Höchste Spannung des Netzes, für die das Gerät ausgelegt ist (z. B. 12 kV, 24 kV, 40,5 kV) |
| Nennstrom | Dauerstrom, den das Gerät im geschlossenen Zustand führt (z. B. 630 A, 1250 A, 2000 A) |
| Bemessungs-Kurzschlussausschaltstrom | Strom, den das Gerät im Fehlerfall noch abschalten kann (z. B. 20 kA, 25 kA, 31,5 kA) |
| Bemessungs-Kurzzeitstrom | Kurzschlussfestigkeit über die angegebene Dauer, üblicherweise 3 s oder 4 s |
| Bemessungsbetriebsspannung | Spannung für die Isolationskoordination, nicht identisch mit der Nennspannung |
Diese fünf Werte hängen voneinander ab. Wer den Kurzschlussstrom erhöht, ohne die Schaltfolge zu prüfen, erhält ein Gerät, das die erste Abschaltung schafft und die vierte nicht mehr. Die Prüfung erfolgt nach IEC 62271-100, und das Protokoll sollte die Schaltfolge nennen.
Der SF6-Schalter war lange die Lösung für höhere Spannungen und große Kurzschlussströme. Sein Nachteil ist das Gas selbst: Es ist ein starkes Treibhausgas, die Dichtheit muss über die gesamte Lebensdauer überwacht werden, und die Entsorgung ist reguliert. Der Ölschalter ist in neuen Anlagen praktisch verschwunden, weil Brandschutz und Wartungsaufwand dagegen sprechen.
Der VCB deckt den Bereich bis 40,5 kV heute vollständig ab und ist bei gleicher Leistung kleiner. Die Grenze liegt bei sehr hohen Kurzschlussströmen und bei Sonderfällen mit häufigem Schalten unter Last – dort bleibt SF6 oder ein Hybridkonzept im Vorteil.
Der häufigste Fehler ist die Verwechslung von Nennstrom und Kurzschlussfestigkeit: Ein Schalter mit 1250 A Nennstrom und 20 kA Ausschaltvermögen ist nicht für ein Netz mit 25 kA ausgelegt, auch wenn die Baugröße passt. Der zweite Fehler betrifft die Einbauform – ein Einschubschalter lässt sich nicht in eine feste Schaltanlage einsetzen, und der Umbau kostet mehr als die ursprüngliche Preisdifferenz.
Der dritte Fehler liegt in der Dokumentation. Wer kein Prüfprotokoll mit Bezug auf die gelieferte Baureihe erhält, kann im Schadensfall nicht belegen, dass das Gerät die zugesagten Werte hatte.
Für Mittelspannungsnetze stehen Innenraum- und Freiluftausführungen zur Verfügung, als Einschub- oder Festtyp, mit Federspeicherantrieb und wahlweise mit integriertem Schutzrelais. Die Auswahl folgt aus dem Schutzkonzept der Station und nicht aus dem Katalog: Wer eine Ringnetzstation mit zwei Einspeisungen plant, braucht eine andere Konfiguration als ein Industrieabnehmer mit einem einzelnen Abgang.
Zur Abstimmung gehört auch die Frage, ob der Schalter in eine bestehende Schaltanlage passt. Maßbilder, Anschlussabstände und die Lage der Steuerleitungen sollten vor der Bestellung abgeglichen werden, nicht bei der Montage.
Wie lange hält eine Vakuumkammer?
Die mechanische Lebensdauer liegt je nach Ausführung bei 10 000 bis 30 000 Schaltspielen, die elektrische bei einer geringeren Zahl von Kurzschlussausschaltungen. Beide Werte sollten im Datenblatt stehen.
Ist eine Wartung erforderlich?
Ja, aber deutlich weniger als bei Öl- oder SF6-Geräten. Üblich sind Sichtprüfung, Funktionsprüfung des Antriebs und Kontrolle der Hilfskreise in festen Intervallen.
Kann ein 24-kV-Schalter in einem 12-kV-Netz eingesetzt werden?
Technisch ja, wirtschaftlich selten sinnvoll, weil Baugröße und Preis höher liegen. Umgekehrt ist der Einsatz nicht zulässig.
Baureihen: Vakuumleistungsschalter 12–40,5 kV, ZW32-24 Vakuumleistungsschalter 24 kV, ZW32-12 Vakuumleistungsschalter 12 kV und VSG-12 Vakuumleistungsschalter. Übersicht: Leistungsschalter Mittelspannung.
Externe Normenquelle: IEC 62271 – Suche im IEC Webstore.
XIAOPAI – Hersteller von Vakuumleistungsschaltern, Transformatoren und Schaltanlagen in Wenzhou, China.