Wie wählt man die Spezifikationen für Mittel- und Niederspannungs-Sammelschienen aus?

Die korrekte Spezifikation für eine Mittel- und Niederspannungs-Sammelschiene wird durch vier Zahlen in dieser Reihenfolge festgelegt: Systemspannungsklasse, Nennstrom bei Spitzenlast, Kurzschlussfestigkeitsstrom und Umgebungsschutzklasse. Wenn Sie die Spannungsklasse falsch wählen, fällt die Isolierung aus. Wenn der Strom falsch eingestellt ist, überhitzt der Leiter; Wird die Kurzschlussleistung falsch angegeben, führt ein Fehler zur Zerstörung der Anlage. Alles Weitere im Auswahlprozess – Leitermaterial, Isolationstyp, Stützabstand, Schutzart – wird aus diesen vier Werten abgeleitet.

Schritt 1: Identifizieren Sie die Spannungsklasse des Netzwerks

Jede isolierte Sammelschiene ist für ein bestimmtes Spannungsband ausgelegt, und das Mischen von Bändern ist der häufigste Spezifikationsfehler. Elektrische Niederspannungs-Sammelschienensysteme sind für bis zu 1 kV Wechselstrom ausgelegt und basieren zur Isolierung auf Luftspalten, Schrumpfschläuchen oder Formgehäusen. Rohrförmige Mittelspannungs-Sammelschienensysteme decken Spannungen von 1 kV bis etwa 36 kV ab und benötigen eine technische Isolierung – Epoxidharzguss, umwickeltes Klebeband oder gasgefüllte Gehäuse –, die Stoßspannungen abhalten kann, die bei Schalttransienten 170 kV erreichen können. Eine 35-kV-Sammelschiene mit umwickelter Isolierung und eine 0,4-kV-Sammelschiene mit Epoxidguss sind nicht austauschbar, selbst wenn die physische Leitergröße ähnlich aussieht.

Schritt 2: Bemessen Sie den Nennstrom, nicht nur die auf dem Typenschild angegebene Last

Eine Hochstrom-Sammelschiene muss für die Dauerspitzenlast zuzüglich eines Spielraums für zukünftige Erweiterungen ausgewählt werden, nicht für die durchschnittliche tägliche Entnahme. Die Nennströme der gesamten 0,4–35-kV-Serie liegen typischerweise zwischen 1000 A und 8000 A und sind auf hochreinen T2-Kupferrohrleitern aufgebaut, die den Temperaturanstieg bei der Niederspannungsserie unter 30 K und bei der 35-kV-Serie unter 45 K halten. Da ein rohrförmiger Leiter den Strom über einen Hohlquerschnitt und nicht über einen massiven Stab verteilt, sinken die Skin-Effekt-Verluste bei hoher Frequenz und hoher Stromstärke im Vergleich zu flachen Sammelschienen derselben Nennleistung erheblich, weshalb die rohrförmige Geometrie bei Installationen über 2000 A vorherrscht.

• Unter 1000 A: laminierte oder flache Aluminium-Sammelschienen sind in der Regel ausreichend und kostengünstig
• 1000–4000 A: Kupfer- oder Aluminiumrohre mit Epoxidguss werden zur Standardwahl
• 4000–8000 A: Für eine stabile Feldverteilung ist ein vollständig röhrenförmiges Design mit kapazitiver Schirmspannungsabstufung erforderlich

Schritt 3: Wählen Sie zwischen Kupfer- und Aluminiumleitern

Kupfer bietet eine IACS-Leitfähigkeit von etwa 98 % und bleibt die Standardwahl, wenn der Platz im Schaltschrank begrenzt ist, da es einen kleineren Querschnitt benötigt, um den gleichen Strom zu führen. Aluminium-Sammelschienen sind leichter und haben geringere Materialkosten, aber ein Konstrukteur, der von Kupfer umsteigt, muss 50–60 % mehr Querschnittsfläche einplanen, um die gleiche Strombelastbarkeit zu erreichen – ein Faktor, der sich auf die Gehäusebreite, den Stützabstand und das installierte Gesamtgewicht bei langen Sammelschienenstrecken auswirkt. Für Overhead- oder Windkraft-Booster-Anwendungen, bei denen das Gewicht wichtiger ist als die Stellfläche, wird häufig eine verstärkende Stahl-Aluminium-Strangkonstruktion anstelle einer massiven Aluminiumstange verwendet, um die mechanische Zugfestigkeit ohne große Einbußen bei der Leitfähigkeit zu erhöhen.

Sobald die Spannungsklasse und die Leiterdimensionierung festgelegt sind, ist es hilfreich zu sehen, wie sich die Produktpalette eines Anbieters auf diese Auswahl auswirkt – die Sammelschiene und die Unterstützungshardware unten dienen alle direkt dem oben besprochenen Spezifikationsbereich von 0,4–35 kV.

Produktpalette für die Mittel- und Niederspannungsverteilung

Eine repräsentative Auswahl an Rohrverteiler- und Isoliersystemen, die für den 0,4–35-kV-Strompfad entwickelt wurden, von kompakten Innenverläufen bis hin zu vollständig isolierten Außeninstallationen.

Hoch- und Niederspannungs-Sammelschienensystem Busway-System Stromschiene Stromverteilung Kompakter Busway mit hoher Dichte Kompakter Busway Rohrförmige Sammelschiene aus Epoxidharzguss Vollständig isoliert Rohrförmige Sammelschiene aus EPDM-Silikonkautschuk Vollständig isoliert

Schritt 4: Bestätigen Sie das Isoliersystem

Eine vollständig isolierte rohrförmige Sammelschiene verwendet typischerweise eines von drei Materialien, und die Wahl verändert sowohl die Kosten als auch die Umwelttoleranz. Der Epoxidharzguss verbindet eine starre Isolierhülle direkt mit dem Leiter und sorgt so für eine starke dielektrische Leistung und einen kompakten Außendurchmesser, der für Umspannwerke und Schaltanlagenräume im Innenbereich geeignet ist. Die Isolierung aus EPDM-Silikonkautschuk bleibt über einen größeren Temperaturbereich flexibel und widersteht UV- und Ozonzerstörung besser, was sie zur bevorzugten Wahl für Außen- und Küsteninstallationen macht. Die röhrenförmige Sammelschienenisolierung aus PTFE bietet die höchste Wärmeklasse der drei und ist für Anwendungen reserviert, bei denen Umgebungstemperaturen oder Dauerstrom die Leitertemperaturen in Richtung des oberen Endes der Nennleistung drücken.

Schritt 5: Überprüfen Sie die Kurzschlussfestigkeit und die mechanische Unterstützung

Die Stromschiene und ihre Tragkonstruktion müssen einen Fehler ohne bleibende Verformung überstehen. Zuverlässige Systeme sind so ausgelegt, dass sie einem Fehlerstrom von 50 kA bis 100 kA für die Standardfreischaltzeit standhalten, ohne dass sich der Leiter von seinen Halterungen löst. Sammelschienenhalterungen und Stützisolatoren werden neben dem Leiter spezifiziert, nicht nachträglich – Spannweite, Windlast (bei Verlegung im Freien) und seismische Zone beeinflussen alle, wie viele Stützpunkte ein bestimmter Nennstrom benötigt. In der Regel erfordern längere, nicht unterstützte Spannweiten Isolatoren, die für eine höhere Auslegerlast ausgelegt sind, und in jedem Lösungsvorschlag für Schienensysteme sollten die Stützabstände explizit aufgeführt werden, anstatt die Installation vor Ort zu überlassen.

Schritt 6: Passen Sie die Schutzart an die Installationsumgebung an

Für Innenpanels können typischerweise IP20- bis IP40-Gehäuse verwendet werden. Stromschienen, die durch mechanische oder elektrische Räume verlegt werden, die Staub oder Feuchtigkeit ausgesetzt sind, sollten auf IP54 oder höher umgestellt werden, und bei allen Außen- oder Küstenleitungen sollte IP66 für den Boden und nicht für die Decke gelten. Bei einer kompakten Stromschiene mit hoher Dichte, die im Freien ohne ausreichende Abdichtung installiert wird, kommt es zu einer beschleunigten Alterung der Isolierung, unabhängig davon, wie gut der Leiter selbst dimensioniert wurde.

Schritt 7: Bestätigen Sie die Konformität und Erfolgsbilanz des Herstellers

Fordern Sie vor der Bestellung Typprüfberichte für Temperaturanstieg und Kurzschlussfestigkeit sowie ISO-Zertifizierung und Konformitätsnachweise gemäß DL/T 1658-2016 und DL/T 5789-2019 oder der entsprechenden IEC-Norm für den Zielmarkt an. Ein Hersteller, der kundenspezifische Sammelschienenlösungen anbietet, sollte auch in der Lage sein, abgeschlossene Projekte in einer ähnlichen Spannungsklasse und einem ähnlichen Strombereich vorzuweisen – Referenzen zu Umspannwerken, Wind-Solar-Booster-Stationen oder Rechenzentren haben mehr Gewicht als allgemeine Katalogaussagen.

Häufig gestellte Fragen