AEG-Freistrahlschalter - Luft kann nicht brennen

Der hier abgebildete und im Museum ausgestellte dreipolige Freistrahlschalter aus dem Umspannwerk (UW) Losse der Städtischen Werke Netz + Service GmbH in Kassel wurde von der AEG-Hochspannungsschaltgerätefabrik Kassel in der Lilienthalstraße, Stadtteil Bettenhausen, auf der in Berlin ab 1926 erarbeiteten Grundlage der Lichtbogenlöschung mit Druckluft entwickelt und gefertigt. Er hat ein Untergestell mit dem Kessel für die Druckluft für die drei Pole des Drehstromsystems, welche sowohl zum Schalten wie auch zum Löschen des Lichtbogens benötigt wird. Die drei waagerecht angeordneten, immer gleichzeitig arbeitenden Schaltköpfe mit ihren gegenläufig arbeitenden Schaltstiften in den beiden weißen Freistrahldüsen je Pol sitzen auf den senkrechten Polsäulen, welche als Isolator die Hochspannung vom Erdpotential trennen. 

Wesentliches Merkmal der Freistrahlschalter war das Ausblasen der Schaltgase durch eine Düse unmittelbar ins Freie. Die Schaltstrecken wiesen eine oder mehrere hintereinanderliegende Freistrahldüsen auf und die Schaltstrecken der Freistrahlschalter waren sichtbar, so dass der Schalterzustand "Ein" oder "Aus" erkennbar war. In obigem Bild ist vorn die Ausschaltstellung, in der Mitte eine Zwischenstellung und hinten die Einschaltstellung des Schaltstifts erkennbar. Für die Bemessungsspannung von 60 kV wurden die Schalter in Innenraum- und Freiluftausführung gebaut, für die höheren Spannungen nur in Freiluftausführung. Als Einfach-Freistrahlschalter bezeichnete man einen Schalter wie den aus dem UW Losse in Kassel stammenden, der eine (frühere Bauform) oder zwei Freistrahldüsen aufwies. Bei den Mehrfach-Freistrahlschaltern waren mehrere unabhängige Schaltstrecken je Pol in Reihe geschaltet; sie hatten daher auch höhere Ausschaltleistungen als die Einfach-Freistrahlschalter gleicher Bemessungsspannung. Einfach-Freistrahlschalter wurden von 60 bis 150 kV, Mehrfach-Freistrahlschalter von 110 kV bis 550 kV geliefert.

    

Sowohl in der Ein- wie in der Aus-Stellung steht die Druckluft nur bis zu den Blasventilen im Untergestell des Schalters an (Bild 6 links). Die Blasventile befinden sich unmittelbar unter den Polsäulen. Nur während einer Ein- oder Aus-Schaltung werden die Luftführungen in den Polsäulen mit Druck von 15 bar kurzzeitig belastet. Der Freistrahlschalter vermied also jede Dauerbeanspruchung von keramischem Material durch Druckluft.

Das Bild zeigt den Aufbau eines früheren Mehrfach-Freistrahlschalters für 110 kV, dessen Doppelschaltkopf um 90° gedreht dargestellt wird. In dem Schnittbild sind auch die Wege für die "Ein"-Luft (hellblaue Pfeile im inneren Kanal der Polsäule) und für die "Aus-" sowie Blasluft (dunkelblaue Pfeile im äußeren Kanal) gekennzeichnet. Der Einfachheit halber ist in der Zeichnung das "Ein"-Ventil weggelassen. Das Bild zeigt den Schalter in eingeschaltetem Zustand.

Die Mehrfach-Freistrahlschalter für die verschiedenen Spannungen waren nach einem Baukastenprinzip aufgebaut. Den Grundbaustein bildete wie beim Einfach-Freistrahlschalter der Doppelschaltkopf mit zwei hintereinander geschalteten Freistrahldüsen. Jede Schaltstrecke wurde durch entsprechend bemessene Kondensatoren auf gleichen Spannungsanteil an der Gesamtspannung über den Pol gesteuert. Die Gegenkontakte waren an den Porzellangehäusen der Steuerkondensatoren befestigt. Jeder Doppelschaltkopf wurde von einem keramischen Isolator getragen, der die Isolation gegen Erde bildete und dessen Höhe durch die Reihenspannung bestimmt wurde. Die Zahl der je Pol hintereinander zu schaltenden Doppelschaltköpfe hing von der Reihenspannung und der verlangten Ausschaltleistung ab. Bei 110-kV Bemessungsspannung hatte jeder Pol zwei Doppelschaltköpfe mit zusammen vier Schaltstrecken, bei 220 kV dann vier Doppelschaltköpfe mit acht Schaltstrecken und bei 380 kV sechs Doppelschaltköpfe mit 12 Schaltstrecken. Die hintereinanderliegenden und sichtbaren Luftstrecken in der Aus-Stellung waren so bemessen, dass sie den Prüfspannungen ohne zusätzliche Trennstrecke genügten. Alle Mehrfach-Freistrahlschalter hatten je Pol ein besonderes Untergestell, das wieder die Kessel für die Speicherung der Druckluft enthielt. Jeder Pol hatte ein eigenes elektropneumatisches Steuerventil; zum gemeinsamen Betrieb wurden die drei Ventile eines Schalters elektrisch parallelgeschaltet.

    Damit Sie sich aber vor dem erneuten Besuch unseres Museums, sicherlich nicht Ihrem erstmaligen Besuch, auf unser Sammlungsgebiet Elektrische Energieversorgung einstimmen können, können Sie sich hier eine PDF-Datei herunterladen, die aus den Beiträgen in den Ausgaben 1-2018 und 2-2018 der Zeitschrift "technik nordhessen" der technisch-wissenschaftlichen Vereine Nordhessens und Südniedersachsens, archiviert beim VDE Kassel, zu diesem Thema entstanden ist.

Text: Wolfgang Dünkel

Bild: Dr. Ullrich Huckfeldt

Quellen: AEG Mitteilungen 47 Hochspannungs-Schaltgeräte, Berlin, 7/8-1957 und AEG Mitteilungen 51 Hochspannungs-Schaltgeräte u. Anlagen, Berlin, 9/10-1961

(last update 18.07.2020)

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