Ein Wiedereinschalter ist ein automatisches Schalt- und Schutzgerät für die Stromverteilung, das so konstruiert ist, dass es bestimmte Fehlerströme unterbricht und eine programmierte Abfolge von Wiedereinschaltversuchen und, falls erforderlich, eine Abschaltung durchführt. Er wird an strategischen Punkten von Freileitungen installiert – an Umspannwerksausgängen, Trennstellen in der Leitungsmitte oder Abzweigstellen – und arbeitet in den kritischen Sekunden nach einem Fehler ohne menschliches Eingreifen. So wird die Stromversorgung aufrechterhalten, wenn die Ursache nur vorübergehend ist, und die Leitung bleibt offen, wenn der Fehler dauerhaft ist.
Abbildung 1. Wiedereinschalter, der an einem Trennpunkt in der Mitte eines Freileitungsverteilungskreises montiert ist.
Anders als eine Sicherung oder ein manuell betätigter Schalter integriert der Wiedereinschalter vier voneinander abhängige Teilsysteme: das Schaltelement, das den Stromfluss unterbricht, Sensoren zur Messung von Strom und Spannung, eine Steuerung zur Ausführung der Schutzlogik und eine Kommunikationsschnittstelle zur Anbindung des Geräts an ein SCADA- oder Verteilungsmanagementsystem. Keines dieser Teilsysteme ist optional; zusammen bilden sie das Gerät. Die Spezifikation eines Schaltelements ohne Definition der Steuerungskonfiguration und des Kommunikationsprotokolls führt zu einer unvollständigen Schutzkoordination.
Das Schaltgehäuse beherbergt den Unterbrecher und den Betätigungsmechanismus. Vakuumunterbrecher sind die bevorzugte Technologie für Mittelspannungs-Wiedereinschalter, da sie eine schnelle Lichtbogenlöschung, eine lange mechanische Lebensdauer und eine kompakte, gekapselte Baugruppe bieten, die sich für den unbeaufsichtigten Außeneinsatz eignet. Das Gehäuse muss für die Systemspannung, den Dauerlaststrom und – ganz entscheidend – den am Installationsort verfügbaren Abschaltstrom bei Kurzschlussstrom ausgelegt sein.
Abbildung 2. Gehäuse des Wiedereinschalters mit integrierter Strom- und Spannungsmessung, Steuereinheit und Kommunikationsmodul – dargestellt als einheitliches Paket.
Integrierte Stromwandler liefern dem Controller in jedem Betriebszyklus Phasen- und Erdungsstromsignale. Einige Ausführungen verfügen über Spannungssensoren sowohl auf der Quell- als auch auf der Lastseite. Dies ermöglicht die Erkennung stromführender Leitungen, Synchronisationsprüfungen und die Überprüfung der Spannung nach einem Fehler, bevor ein Wiedereinschaltversuch unternommen wird. Ohne präzise Messung kann der Controller Laststrom nicht von Fehlerstrom unterscheiden, und das Schutzsystem reduziert sich auf einen offenen Regelkreis, der sich nicht an die Systembedingungen anpassen kann.
Die Steuerung ist das Herzstück des Wiedereinschaltsystems. Sie empfängt analoge Signale von den Sensoren, wendet die ausgewählten Schutzkennlinien und Schwellenwerte an, bestimmt Auslöse- und Wiedereinschaltzeiten, zählt die Wiedereinschaltversuche und führt die Sperrung durch, sobald die programmierte Sequenz erschöpft ist. Da Wiedereinschaltversuche, Totzeiten zwischen den Versuchen und die spezifischen Zeit-Überstrom- (TOC) bzw. Momentan-Überstrom-Kennlinien (INST) für jeden Schaltvorgang in der Steuerungskonfiguration definiert werden, sind diese Parameter projektspezifisch. Ohne eine formale Analyse sollte nicht davon ausgegangen werden, dass die Standardeinstellungen des Herstellers die Koordinationsanforderungen eines bestimmten Netzanschlusses erfüllen.
Eine Kommunikationsschnittstelle – IEC 61850, DNP3 über Glasfaser oder Mobilfunk oder ein anderes vom Energieversorger zugelassenes Protokoll – verbindet den Controller mit der Verteilungsmanagement- oder SCADA-Plattform. Die Fernanzeige des Gerätestatus, der Fehlerstromstärke, der Sperranzeige und die Steuerung der Wiedereinschaltung erfolgen über die Kommunikationskonfiguration, nicht über das Schaltgerät selbst. Die Produktseite für automatische Vakuum-Wiedereinschaltgeräte beschreibt die Gehäusearchitektur im Kontext moderner Smart-Grid-Implementierungen.
Fehler in Freileitungsnetzen können vorübergehend sein, beispielsweise nach kurzzeitigen Umwelteinflüssen, oder dauerhaft, beispielsweise nach einem beschädigten Leiter oder Isolator. Sobald ein Fehler behoben ist und die genehmigte Schutzsequenz die Wiedereinschaltung zulässt, kann ein Wiedereinschaltversuch die Stromversorgung wiederherstellen. Der tatsächliche Fehlerverlauf und die geeignete Sequenz hängen von den Bedingungen im Leitungsnetz und der Schutzanalyse ab.
Die Wiedereinschalt- und Sperrsequenz eines Wiedereinschalters ist so ausgelegt, dass sie zwischen diesen beiden Fehlerklassen unterscheidet. Sie garantiert keine bestimmte Abschaltgeschwindigkeit bei transienten Fehlern; die Ergebnisse hängen von der Fehlerart, der Leitungslänge, der Leiterkonfiguration und der im Steuergerät programmierten Sequenz ab.
Abbildung 3. Konzeptionelle Schutzsequenz mit Auslösung, Totzeit, Wiedereinschaltversuch und Verriegelung – die Anzahl der Operationen und die Zeitangaben werden vom Controller und vom Projekt definiert.
Nach einer Auslösung wartet die Steuerung eine definierte Totzeit, bevor sie einen Wiedereinschaltbefehl ausgibt. Ist der Fehler behoben, wird die Leitung wieder mit Strom versorgt und der Wiedereinschalter setzt sich nach einer programmierten Rücksetzzeit zurück. Besteht der Fehler weiterhin, löst das Gerät erneut aus und kann weitere Wiedereinschaltvorgänge – jeweils mit einer Totzeit dazwischen – versuchen, bevor es die Verriegelung erreicht. Die Anzahl der Vorgänge und die Totzeiten dazwischen werden in der Steuerung entsprechend dem Schutzkoordinierungsplan des Abzweigs eingestellt; sie sind keine festen Produkteigenschaften.
Die Sperrung ist der Zustand, in dem der Wiedereinschalter seine programmierte Abfolge abgeschlossen hat und die Leitung spannungsfrei hält. Bevor das Gerät erneut versucht zu schließen, ist ein gezielter Reset erforderlich – entweder lokal oder über SCADA. Die Sperrung schützt nachgeschaltete Geräte vor wiederholter Fehlerstrombelastung und signalisiert dem Betriebspersonal, dass vor der Wiederherstellung eine Sichtprüfung notwendig ist.
Ein Wiedereinschalter in einem Leitungsnetz-Koordinierungssystem arbeitet mit den Sicherungen in den Abzweigleitungen und anderen Schutzeinrichtungen zusammen. Bei einem ersten Fehlerfall kann er eine schnelle Schaltkurve anwenden, um vor dem Durchbrennen einer Sicherung in der Abzweigleitung auszulösen und diese so für dauerhafte Fehler in der Abzweigleitung zu erhalten. Bei nachfolgenden Fehlerfällen kann die Schaltkurve langsamer eingestellt werden, sodass die Sicherung einen dauerhaften Fehler in der Abzweigleitung beheben kann, während der Wiedereinschalter die Hauptleitung geschlossen hält. Diese Koordinierungslogik ist vollständig in der Steuerung definiert und muss für jede Leitungstopologie individuell ausgelegt werden. Weitere Informationen zur Automatisierung in der Verteilungsnetztechnik finden Sie in der Übersicht zu Schalt- und Schutzsystemen im intelligenten Stromnetz .
| Gerät | Unterbricht Fehlerstrom | Automatisches Wiederschließen | Sensorik und Steuerung | Fernwartung | Hauptrolle |
|---|---|---|---|---|---|
| Wiedereinschaltung | Für die ausgewählte Unterbrechungspflicht | Projektprogrammierte Sequenz, in der angegeben | Ausgewähltes Sensor- und Steuerungspaket | Sofern das ausgewählte Kommunikationspaket dies vorsieht | Schutz und Automatisierung von Zuleitungen |
| Sicherungsausschnitt | Innerhalb der kompatiblen Sicherungs- und Baugruppenkennwerte | Nein | Für den Betrieb der Sicherung ist kein Controller erforderlich. | Nicht als automatische Schutzfunktion | Laterale und Transformator-Fehlerisolierung |
| Lasttrennschalter | Nicht als eigenständiges Fehlerbehebungsgerät | Nein | Modellspezifisch | Modellspezifisch | Abschnittsschaltung und Lastumschaltung |
| Leistungsschalter im Umspannwerk | Für die gewählte Leistungsschalterbelegung | Externes Relais und Schema abhängig | Externes Relais- und Steuerungssystem | Schemaabhängig | Sammelschienen- und Zuleitungsschutz im Umspannwerk |
Eine Fallsicherung dient der passiven, einmaligen Fehlerisolierung in einer Abzweigleitung; sie kann nicht wieder einschalten, ihr Verhalten zwischen den Schaltvorgängen nicht anpassen und speichert keine elektronischen Fehlerdaten. Ein Mittelspannungs-Leistungsschalter arbeitet innerhalb einer Schaltanlage, die von einem separaten Schutzrelais gesteuert wird, und wird primär an Sammelschienen und Abzweigschaltern in Umspannwerken eingesetzt – nicht für die autonome Automatisierung von Mittelleitungsverteilungen. Die Verwechslung dieser Funktionen führt zu Fehlbedienungen und Koordinationslücken.
Normenkontext: Die Geräteklassifizierung und die Leistungsanforderungen für Wiedereinschalter in Verteilungsnetzen werden in der IEC 62271-111 behandelt , die Wechselstrom-Wiedereinschalter und Fehlerstromunterbrecher für Verteilungssysteme mit einer Nennspannung über 1 kV abdeckt.
Die folgende Tabelle dient als strukturierter Leitfaden für die erste Bedarfsanalyse. Sie ersetzt weder die Betriebsanweisungen der Versorgungsunternehmen noch die Servicedokumentation der Hersteller.
| Symptom | Erster Test | Wahrscheinliche Ursache | Nächste Aktion |
|---|---|---|---|
| Wiedereinschalter im Verriegelungszustand, Zuleitung spannungsfrei | Überprüfen Sie die Sperranzeige auf dem Controller-Display oder im SCADA-System; rufen Sie das Fehlerstromprotokoll ab. | Dauerhafter Fehler im geschützten Segment | Setzen Sie das System erst dann zurück, wenn die Daten der Patrouille oder des Fehlerortungsgeräts bestätigen, dass der Fehler behoben ist. |
| Der Wiedereinschalter löst wiederholt aus und schließt erneut, ohne die Sperrfunktion zu erreichen. | Überprüfen Sie das Ereignisprotokoll des Controllers auf Fehlerstromstärke und Vorgangsanzahl; bestätigen Sie den Status des Reset-Timers. | Wiederkehrender vorübergehender Fehler oder grenzwertiger dauerhafter Fehler | Fehlerortdaten prüfen; Freileitung auf mechanische Kontaktquellen untersuchen |
| Der Wiedereinschalter löst bei einem bestätigten Fehler nicht aus. | Prüfen Sie die Steuerstromversorgung des Reglers; prüfen Sie die Sekundärkreise des Stromwandlers auf Durchgang. | Ausfall der Steuerspannung, durchgebrannte Steuersicherung oder unterbrochene Sekundärwicklung des Stromwandlers. | Die Steuerspannung gemäß Verfahren wiederherstellen; die sekundäre CT-Sekundärversorgung niemals umgehen. |
| Der Wiedereinschalter schließt und löst dann sofort wieder aus. | Prüfen Sie die Phasen- und Erdungs-Überstromziele des Reglers; überprüfen Sie die Spannung auf der Quellenseite. | Der Fehler besteht weiterhin, oder die Aufnahmeeinstellung stimmt nicht mit dem Laststromprofil überein. | Vor jedem manuellen Schließversuch sicherstellen, dass die Zuleitung frei ist; die Überprüfung der Stromaufnahme dem Schutztechniker zur Kenntnis bringen. |
| Kommunikationsverlust zum SCADA | Prüfen Sie den Status des Kommunikationsmoduls; vergewissern Sie sich, dass die Glasfaser- oder Mobilfunkverbindung durchgehend funktioniert. | Kommunikationspfadausfall oder Modulfehler | Wiederherstellung des Pfades gemäß Netzwerkprozedur; lokaler Schutz wird unabhängig fortgesetzt |
Abbildung 4. Phase der technischen Überprüfung: Überprüfung der Eingaben für die Controller-Konfiguration und -Koordination anhand der Feeder-Topologie vor der Beschaffung.
Unvollständige Spezifikationen für Wiedereinschalter führen zu Geräten, die ohne kostspielige Nachrüstung vor Ort nicht koordiniert werden können. Definieren Sie daher vor der Erstellung einer Angebotsanfrage Folgendes:
Ein Leistungsschalter ist ein Schalt- und Unterbrechungsgerät, das innerhalb einer Schaltanlage von einem separaten externen Schutzrelais gesteuert wird. Ein Wiedereinschalter integriert Unterbrecher, Sensorik und Steuerung in einem einzigen, für den Außenbereich geeigneten Gehäuse, das für den autonomen Betrieb in einem Verteilungsnetz vorgesehen ist. Der Leistungsschalter ist auf externe Relaislogik angewiesen; der Wiedereinschalter verfügt über eine interne Schutzfunktion und ist so ausgelegt, dass er seine gesamte Fehler-zu-Sperrsequenz ohne Befehl aus der Leitwarte durchführt.
Diese Geräte erfüllen grundlegend unterschiedliche Koordinierungsaufgaben. Ein Sicherungsauslöser bietet eine passive, einmalige Fehlerisolierung, die auf sein Sicherungselement ausgelegt ist. Ein Wiedereinschalter hingegen ermöglicht eine aktive, programmierbare Fehlerunterbrechung mit mehreren Schaltvorgängen. Der Austausch des einen gegen den anderen ändert das Koordinierungsschema für alle vor- und nachgelagerten Geräte; jede derartige Änderung erfordert vor der Implementierung eine formale Schutzkoordinierungsstudie.
Die Wiedereinschaltsequenz – Anzahl der Schaltvorgänge, Totzeiten und Kennlinienzuordnungen – ist in der Controller-Konfiguration gespeichert. Bei Geräten mit Kommunikationsschnittstelle können autorisierte Mitarbeiter diese Parameter über SCADA oder eine lokale Schnittstelle ändern, ohne das Gerät außer Betrieb zu nehmen. Alle Änderungen an den Schutzeinstellungen müssen vor ihrer Anwendung den Änderungsmanagement- und Koordinierungsprozess des Energieversorgungsunternehmens durchlaufen.
Die Anforderungen an die Steuerstromversorgung sind geräte- und projektspezifisch. Gängige Verfahren umfassen die Anzapfung der Netzspannung an einem Potenzialtransformator, eine separate Batterie mit Ladegerät oder eine solarunterstützte Stromversorgung für abgelegene Installationen. Die Steuerung muss auch bei spannungslosem Netzanschluss mit Strom versorgt bleiben, um Fehlerprotokolle, Sperrstatus und Kommunikation aufrechtzuerhalten. Ein Ausfall der Steuerstromversorgung ist meldepflichtig und kann auf eine Schutzlücke hinweisen.
Über seine Kommunikationsschnittstelle meldet ein Wiedereinschalter Status, Fehlerstromstärke, Schaltvorgänge und Sperrstatus an das Verteilnetzmanagementsystem. Er kann innerhalb des vom Energieversorger festgelegten Autorisierungsrahmens ferngesteuerte Öffnungs-, Schließ- und Konfigurationsbefehle empfangen. In einer Anwendung zur Verteilnetzautomatisierung können mehrere Wiedereinschalter und Trennschalter koordiniert werden, um eine automatische Fehlerisolierung und Wiederherstellung der Versorgung in den einzelnen Leitungsabschnitten zu erreichen – ein Systemdesign, das unabhängig von jedem einzelnen Gerät spezifiziert und untersucht werden muss.
Für die Geräteauswahl, Studien zur Schutzkoordination und Konfiguration der Steuerung sollten Sie Ihr Schutztechnik-Team hinzuziehen und vor der Beschaffung oder Inbetriebnahme die entsprechenden IEC-Normen und Spezifikationen der Energieversorgungsunternehmen konsultieren.
