auswahl einer 10-kV-Unterstation: Warum ersetzt die gasisolierte Schaltanlage (GIS) die herkömmliche luftisolierte Schaltanlage (AIS)?

Bei der Planung einer 10-kV-Hochspannungsverteilungslösung stehen Elektroingenieure, Projektmanager und Einkaufsleiter oft vor einer entscheidenden Frage: Sollten sie die bewährte und konstruktiv übersichtliche herkömmliche luftisolierte Schaltanlage (AIS) wählen oder die leistungsstärkere und kompaktere gasisolierte Schaltanlage (GIS/RMU)?

In moderner industrieller und städtischer Infrastruktur ist die „Isolierungsumgebung“ die Lebensader für langfristige Betriebssicherheit von Anlagen. In 10-kV-Systemen beeinflusst dieser Unterschied direkt die Stromverfügbarkeit, den Wartungsaufwand und die gesamte Betriebssicherheit. Heute vergleichen wir 10-kV-GIS (Version mit Gehäuse aus Baustahl) mit herkömmlichem AIS, um Ihnen die rationalste Investitionsentscheidung zu ermöglichen.

Kernunterschiede: Eine Revolution bei Isolierung und Aufbau

1. Die Physik der Isolierstoffe

Luftisolierte Schaltanlagen (AIS): Verwenden natürliche Luft als Isoliermedium zwischen den Phasen und zur Erde. Da die dielektrische Festigkeit der Luft stark von Feuchtigkeit, Höhe über dem Meeresspiegel und Verschmutzung abhängt, müssen große elektrische Abstände eingehalten werden, um Hochspannungsüberschläge zu verhindern. Dies führt zu sperrigen Schränken, in denen innere Sammelschienen und Kontakte der Luft ausgesetzt sind und somit anfällig für Oxidation und elektrische Korrosion werden.

Gasisolierte Schaltanlagen (GIS): Die kerntechnischen Hochspannungskomponenten (Leistungsschalter, Lasttrennschalter, Sammelschienen) sind in einem aus rostfreiem Stahl gefertigten Gastank eingeschlossen, der mit SF6 (Schwefelhexafluorid) oder umweltfreundlichen Gasen gefüllt ist. Da die Isolier- und Lichtbogenlösch-Eigenschaften dieser Gase der Luft weit überlegen sind, können die elektrischen Abstände auf einen Bruchteil herkömmlicher Anlagen reduziert werden, wodurch eine extreme Miniaturisierung und vollständige Umhüllung erreicht wird.

2. Die „Goldene Kombination“ aus Materialien und Schutz

Unsere führende Lösung nutzt eine Verbundstruktur aus „Innentank aus rostfreiem Stahl + Außengehäuse aus hochfestem Kohlenstoffstahl“:

Kerntank: Hergestellt aus 3,0 mm starken Platten aus hochwertigem Edelstahl mit robotergestütztem Laserschweißen, gewährleistet eine absolut gasdichte Versiegelung über eine Lebensdauer von 30 Jahren und schützt die Kernkomponenten vor äußeren Einflüssen.

Außengehäuse: Hergestellt aus hochwertigem kaltgewalztem Kohlenstoffstahl. Im Vergleich zu teuren und schwer bearbeitbaren vollständigen Edelstahlaußenhüllen bietet Kohlenstoffstahl eine überlegene mechanische Steifigkeit und strukturelle Stabilität. Durch eine fortschrittliche elektrostatische Pulverbeschichtung nach Industriestandard sparen wir den Nutzern 15–20 % an Gehäuseaufpreisen, während gleichzeitig eine hohe Schlagfestigkeit und eine anspruchsvolle industrielle Oberfläche gewährleistet werden.

Detaillierter Vergleich: GIS vs. AIS

Warum unser GIS-Gehäuse aus Kohlenstoffstahl wählen?

1. Ausschluss von störanfälligen Umwelteinflüssen

In feuchten südlichen Regionen oder staubigen nördlichen Industriegebieten ist die „Kondensationsüberschlagung“ bei herkömmlichen AIS-Anlagen eine Hauptursache für Kurzschlüsse oder sogar Explosionen. Unsere GIS-Ausgangseinheiten versiegeln alle spannungsführenden Teile. Das äußere Gehäuse aus Kohlenstoffstahl durchläuft einen hochwertigen Pulverlackierungsprozess (getestet für 720 Stunden Salzsprühnebel), wodurch eine doppelte Barriere aus physikalischer Isolation und chemischer Korrosionsbeständigkeit entsteht und ein stabiler Betrieb unter extremen Umweltbedingungen gewährleistet wird.

2. Deutliche Verbesserung der Rendite bei Bauingenieurleistungen

Für Geschäftscentren, Rechenzentren oder Industrieparks mit hohem Wert ist jeder Quadratmeter Boden ein Kernvermögen. Kompakte GIS-Anlagen können einen 100 m² großen Umspannwerkraum auf etwa 40 m² reduzieren. Diese „Platz-für-Geld“-Strategie senkt direkt die anfänglichen baulichen Investitionskosten in der Projektgenehmigungsphase.

3. Visuelle intelligente Betriebsführung und Sicherheit

Unsere Abgangseinheiten verfügen über eine äußerst intuitive Schnittstelle:

Analoges Schaltbild: Zeigt klar den Status von Leistungsschaltern und Trennschaltern auf dem Bedienfeld an, um menschliche Fehler zu vermeiden.

Integrierter Mikroprozessorschutz: Vorhandene Platzreservierung auf der Kohlenstoffstahlplatte für intelligente Zähler zur Echtzeitüberwachung von Drei-Phasen-Strom, Spannung und Fehlermeldungen.

Sichtfenster für Sicherheitskontrolle: Ermöglicht die Überprüfung des Erdungsschalter-Status, ohne die Tür öffnen zu müssen, und gewährleistet so absolute Sicherheit für Wartungspersonal.

Frequently Asked Questions (FAQ)

Q1: Ist GIS bei einem Innenfehler sicherer als AIS?

A: Ja. Bei traditionellen AIS-Anlagen kann ein innerer Lichtbogen sich schnell auf Sammelschienen- oder Gerätekammern ausbreiten. Unser GIS versiegelt die Hochspannungsteile in unabhängigen Behältern, die durch eine Außenhülle aus Kohlenstoffstahl verstärkt sind. Im Falle eines extremen Fehlers wird der Lichtbogen innerhalb des Behälters eingeschlossen, und der Druck wird gezielt über ein Sicherheitsentlastungsventil an der Unterseite abgeleitet, wodurch der Bediener bestmöglich geschützt wird.

F2: Kann GIS wirklich „wartungsfrei“ sein?

A: Der Hochspannungskern (Schalter, Kontakte) befindet sich dauerhaft in Gasatmosphäre und ist so vor Abnutzung geschützt, wodurch er lebenslang wartungsfrei ist. Der Anwender muss lediglich regelmäßig den Druckmesser, den Status des Mikrocomputers sowie die Sauberkeit der Außenfläche aus Kohlenstoffstahl prüfen. Dadurch reduziert sich der Wartungsaufwand um über 80 % im Vergleich zu AIS.

F3: Wie widersteht die Gehäusekonstruktion aus Kohlenstoffstahl Rost unter feuchten Bedingungen?

A: Wir verwenden ein industrielles Korrosionsschutzbeschichtungsverfahren in Automobilqualität. Kohlenstoffstahlplatten werden vor dem Beschichten entfettet, phosphatiert und einer Vorbehandlung mit Folie unterzogen, um die Haftung zu verbessern. Die hochwertige Epoxid-Pulverbeschichtung blockiert effektiv Feuchtigkeit und gewährleistet eine rostfreie Lebensdauer von über 20 Jahren in Innenräumen.

Q4: Können herkömmliche AIS immer noch den Anforderungen moderner intelligenter Stromnetze genügen?

A: Obwohl AIS weiterhin einen Marktanteil hat, beschleunigt sich der Übergang zu kompakten, digitalisierten (SCADA-integrierten) Netzen. Aufgrund ihrer Größe und Anfälligkeit gegenüber Staub oder Ungeziefer (was Phasenkurzschlüsse verursachen kann), werden AIS zunehmend durch GIS ersetzt.

Q5: Welche Vorteile bietet GIS bei der Kabelanschluss- und Erweiterungstechnik?

A: GIS verwendet vollständig isolierte Steckkabelanschlüsse (europäische Verbinder), die sicherer und kompakter sind als die blanken Verbindungen bei AIS. Das modulare Design ermöglicht eine zukünftige Erweiterung der Schaltkreise, indem einfach weitere Einheiten und Kupplungsbusleitungen hinzugefügt werden, ohne größere Demontagen am System vornehmen zu müssen.

Fazit

Die Auswahl einer 10-kV-Stromverteilungslösung ist im Wesentlichen eine Optimierung zwischen Sicherheit, Platzbedarf und Wirtschaftlichkeit. Wie dieser Vergleich zeigt, bietet die gasisolierte Schaltanlage (GIS) mit Gehäusetechnologie aus Baustahl die zukunftsweisendste Wahl für die moderne Industrie – sie gewährleistet eine hervorragende Isolierleistung und optimiert gleichzeitig die Beschaffungskosten durch intelligente Werkstofftechnik.