Am 1. Januar 2026 hat die EU SF6 in neuer Mittelspannungsschaltanlage bis 24 kV nicht mehr zugelassen. Die Frist war Jahre absehbar, und doch kommt sie als Fertigungsproblem, nicht als politisches: SF6 gab den Konstrukteuren etwa das Dreifache der Dielektrizitätsfestigkeit von Luft und eine selbstheilende Lichtbogenumgebung. Ohne das Gas muss das Kupfer im Gehäuse mehr leisten. Die Luftstrecken wachsen, die Tanks verformen sich, die Budget für Temperaturerhöhung wird enger – und die Sammelschiene wird zu dem Bauteil, an dem sich diese Kompromisse zeigen.
Am 1. Januar 2026 hat die EU SF6 in neuer Mittelspannungsschaltanlage bis 24 kV nicht mehr zugelassen. Die Frist war Jahre absehbar, und doch kommt sie als Fertigungsproblem, nicht als politisches: SF6 gab den Konstrukteuren etwa das Dreifache der Dielektrizitätsfestigkeit von Luft und eine selbstheilende Lichtbogenumgebung. Ohne das Gas muss das Kupfer im Gehäuse mehr leisten. Die Luftstrecken wachsen, die Tanks verformen sich, die Budget für Temperaturerhöhung wird enger – und die Sammelschiene wird zu dem Bauteil, an dem sich diese Kompromisse zeigen.
Erstveröffentlicht 2026-11-06 · Zuletzt aktualisiert 2026-11-12
Diese Seite ist eine jährlich fortgeschriebene Datenseite: die Ausgabe 2026, die einmal im Jahr aktualisiert wird, sobald neue Marktdaten veröffentlicht werden.
Die Verordnung (EU) 2024/573 löste die früheren F-Gas-Regeln ab und setzte zwei Termine, die für Schaltanlagen-Konstrukteure relevant sind. Neue Mittelspannungsgeräte bis 24 kV dürfen ab dem 1. Januar 2026 nicht mehr mit fluorierten Treibhausgasen auf den EU-Markt gebracht werden. Geräte zwischen 24 kV und 52 kV folgen am 1. Januar 2030. Hochspannungsgeräte haben einen späteren Weg, aber die Richtung ist dieselbe.
Die praktische Folge ist, dass die 12-kV- und 24-kV-Verteilklassen – das Volumen des Marktes – in diesem Jahr auf Luft, Vakuum oder g3 umgestiegen sind. ABB, Siemens Energy und Schneider Electric veröffentlichen alle SF6-freie Baureihen für diese Klassen; die technischen Unterschiede zwischen ihnen liegen weitgehend darin, wie die Sammelschiene angeordnet und gekühlt wird.
Der Geltungsbereich ist ebenso wichtig wie das Datum. Die Beschränkung betrifft das Inverkehrbringen neuer Geräte, sodass ein Schaltschrank, der vor 2026 montiert wurde und auf Lager liegt, noch verkauft werden darf; ein neues Projekt, das nach der Frist spezifiziert wird, darf SF6 nicht verwenden – unabhängig von seinem Inbetriebnahmedatum. Service und Wartung bestehender SF6-Geräte bleiben erlaubt, und das rückgewonnene Gas muss nach derselben Verordnung behandelt werden. Für einen Schaltanlagenbauer bedeutet das zwei parallele Produktlinien über mehrere Jahre und zwei unterschiedliche Sammelschienen-Entwürfe, die sich eine Fabrik teilen.
SF6 ist ein elektronegatives Gas: Es fängt freie Elektronen ein und unterdrückt die Lawine, die zum Durchschlag führt. Bei üblichen Schaltanlagen-Drücken ist seine Durchschlagsfestigkeit etwa dreimal so hoch wie die von Luft bei demselben Abstand. Es absorbiert zudem Lichtbogenenergie gut und rekombiniert nach dem Schaltlichtbogen – deshalb konnte dasselbe Gas isolieren und schalten.
Nimmt man es weg, trennen sich zwei Probleme. Das Schalten verlagert sich auf Vakuum, was für Mittelspannung ein gelöstes Problem ist. Die Isolation hat keinen gleichermaßen billigen Ersatz: Trockene Luft braucht höheren Druck oder längere Wege, g3-Gemische brauchen andere Handhabung, und Feststoffisolation verlagert das Feld in ein Dielektrikum, das nicht selbstheilt. Jeder dieser Wege verändert das Aussehen der Sammelschiene.
Die Physik erklärt, warum der Ersatz schwer ist. SF6-Moleküle fangen freie Elektronen ein und bilden schwere negative Ionen, die zu langsam driften, um den nächsten Ionisierungsschritt zu starten. Deshalb steigt die effektive Durchschlagsfestigkeit so stark mit dem Druck, und deshalb hält ein 40-mm-Spalt in SF6 das, was in Luft 120 mm brauchen. Vakuum entfernt das Gas ganz und verlässt sich darauf, dass die mittlere freie Weglänge länger ist als der Spalt – das funktioniert gut beim Schalten, verlangt aber, dass die Kontakte in einem abgedichteten Umschlag sitzen, den die Sammelschiene nicht ohne Weiteres durchdringen kann.
In einem luftisolierten Schrank steht die Sammelschiene wieder in freier Luft, hinter Berührungen, bei Atmosphärendruck. Die Phasen-zu-Phase- und Phasen-zu-Erde-Abstände, die in SF6 40–60 mm betrugen, werden bei 24 kV zu 100–150 mm – je nach Verschmutzungsgrad und Stoßspannungspegel. Der Geometrie der Sammelschiene folgt das: schmalere Sammelschienen, weiter auseinander, mehr Stützisolatoren, längere Kriechwege über isolierte Abschnitte.
Hier konzentriert sich die Konstruktionsarbeit. Eine kompakte Sammelschiene, die in den alten Tank passte, erzwingt nun ein größeres Gehäuse, was die Versandabmessungen und die Stellfläche im Umspannwerk verändert. Wenn das Gehäuse nicht wachsen kann, heben Konstrukteure stattdessen das Isolationsniveau der Sammelschiene an: dickeres Dielektrikum, mehr Schichten, Feldsteuerung an den Enden. Unser Designleitfaden legt die Bemessung für beide Wege dar.
Die Luftstrecken-Zahlen sind nicht die ganze Geschichte. Luftisolierte Entwürfe müssen auch das Feld an der Leiteroberfläche steuern, weil eine scharfe Kante oder ein Grat das lokale Feld um das Zwei- bis Dreifache anhebt und die Corona-Entladung weit unterhalb der Stoßspannung startet. Deshalb bekommen luftisolierte Sammelschienen abgerundete Profile, abgeschirmte Enden und eine Oberfläche ohne Vorsprünge – und deshalb muss eine Sammelschiene, die in einem Gastank akzeptabel war, für einen Luftschrank oft nachbearbeitet werden.
g3 und Trockenluft-GIS behalten die kleine Stellfläche, verändern aber die Innenumgebung. Trockene Luft bei 1,3–1,6 bar Überdruck stellt einen Großteil der Dielektrizitätsfestigkeit wieder her, hebt aber auch die konvektive Wärmeübertragung im Tank an und verändert die Bilanz der Temperaturerhöhung. g3-Gemische verhalten sich näher an SF6, brauchen aber engere Feuchtigkeitskontrolle und eine andere Gasbehandlung im Werk.
Die Folge für die Sammelschiene ist die Partikelempfindlichkeit. Ein freies metallisches Teilchen, das in SF6 harmlos läge, kann in Trockenluft bei gleicher Feldstärke einen Durchschlag auslösen. Deshalb müssen Sammelschienen-Oberflächen glatter sein, Abschirmringe an Feldhochpunkten verpflichtend werden, und das Werk muss Sauberkeit nachweisen – nicht nur die Spannungsfestigkeit. Die Teilentladungsmessung wandert vom Typtest zur Routineprüfung an jedem Tank. Siehe Teilentladungsprüfung für die Detektionsverfahren, die an einem abgedichteten Gerät funktionieren.
Druck ist eine Konstruktionsgröße, kein fester Wert. Trockene Luft bei 1,5 bar Überdruck verdoppelt die Dielektrizitätsfestigkeit gegenüber atmosphärischer Luft grob, was den größten Teil der verlorenen Kompaktheit ohne SF6 zurückgewinnt – aber auch die Taupunktsanforderung hebt: Feuchtigkeit, die bei atmosphärischem Druck harmlos wäre, kondensiert in einer kalten Nacht bei dem höheren Partialdruck. Die Gasqualitätsüberwachung wandert deshalb von der Wartungsaufgabe zur Routine-Produktionsprüfung, und die Oberflächensauberkeit der Sammelschiene wird Teil des Isolationssystems statt ein kosmetisches Attribut.
Vakuumschalter sind kompakt und lichtbogenfest, leiten die Wärme aber über die Kontakte in die Sammelschienen-Verbindung ab, statt sie im Gas zu verteilen. In einem abgedichteten Tank wird der Sammelschienenanschluss zum Hotspot: Der Vakuumschalterfinger läuft nach einem Fehlerabschalten bei 90–110 °C, und die daran geschraubte Kupfersammelschiene leitet diesen Impuls in den Schichtstoff oder die Epoxid-Trennwand.
Konstrukteure handhaben das, indem sie am Anschluss thermische Masse zulegen, die Sammelschienen-Verbindung vom Schalterkörper weg versetzen oder eine höhere Temperaturerhöhungszulassung akzeptieren und nachweisen. Die IEC-61439-1-Grenzen sind für Baugruppen geschrieben, nicht für den transienten Vorgang nach einem Fehler, deshalb muss die Spezifikation benennen, welcher Zustand geprüft wird. Unser Hinweisblatt zum thermischen Management gibt die Grenzflächenwiderstände an, die entscheiden, wie viel des Impulses die Sammelschiene erreicht.
Der Transiente ist kurz, aber der Schaden ist kumulativ. Ein Fehlerabschalten kann den Schalterkörper für einige Sekunden über 100 °C treiben; der daran geschraubte Kupferanschluss leitet diese Wärme in den Schichtstoff, und dessen Durchschlagsfestigkeit sinkt mit steigender Temperatur. Eine Verbindung, die einen kalten dielektrischen Test besteht, kann deshalb einen heißen nicht bestehen. Den dielektrischen Nachweis bei der maximal erwarteten Leitertemperatur zu fordern – nicht bei Umgebung – ist die Maßnahme, die dies erkennt.
In einem SF6-Tank führt das Gas die Wärme von der Sammelschiene effizient ab, und das Gehäuse bleibt kompakt. In Luft ist die natürliche Konvektion im geschlossenen Schrank schwächer, und die Sammelschiene läuft bei demselben Strom heißer. Hinzu kommt, dass SF6-freie Entwürfe oft mehr Funktionen in dieselbe Stellfläche packen – schon schmilzt die Margin für die Temperaturerhöhung dahin.
Es gibt zwei Hebel. Den Kupferquerschnitt zu erhöhen kostet Material und Platz, oder den Wärmeweg von der Sammelschiene zum Gehäuse zu verbessern. In der Praxis ist der zweite Hebel günstiger: Eine Sammelschiene, die mit einem Aluminium-Wärmeverteiler verbunden ist, der an der Schrankwand anliegt, kann am Anschluss 10–15 K tiefer liegen als eine Sammelschiene in ruhender Luft. Der Handel ist mechanisch: Der Verteiler darf die Luftstrecke nicht beeinträchtigen und keine zweite Isolationsschnittstelle einführen.
Die Nachweispraxis unterscheidet sich zwischen Typtest und Routineprüfung. Der Typtest ermittelt die Temperaturerhöhungs-Kurve des Entwurfs im Prüfschrank; die Routineprüfung bestätigt nur, dass das Seriengerät sich wie das typgeprüfte verhält. Bei SF6-freien Entwürben hat sich die Lücke zwischen beiden vergrößert, weil die Innenluftströmung empfindlicher auf kleine Aufbauvarianten reagiert – etwa ein versetzter Leitblech oder ein offen gelassener Kabelkanal. Eine regelmäßige Nachprüfung an einer Stichprobe von der Linie, nicht nur am Erstmuster, ist der praktische Kompromiss.
Drei Geometrieregeln tauchen in fast jeder luftisolierten Nachrüstung auf. Erstens werden Rechteck-Sammelschienen mit der breiten Fläche vertikal orientiert, wo die Konvektion wirkt – weil die Grenzschicht an einer vertikalen Oberfläche dünner ist. Zweitens werden Biegungen um mindestens die Luftstrecke plus einer Fertigungstoleranz von Trennwänden abgerückt, da eine Biegung das Feld bündelt. Drittens wird die Phasenfolge so angeordnet, dass das feldhöchste Paar das mit dem größten Abstand ist – was meist Verflechtung statt paralleler Stränge bedeutet.
Diese Regeln kollidieren mit der Kompaktheit, und die Lösung ist meist eine lamellierte Sammelschiene mit interner Abschirmschicht oder eine feststoffisolierte Sammelschiene mit leitfähiger Beschichtung an den Enden. Beide treiben die Kosten. Der Abschnitt zur Energieverteilung behandelt, wie die Anordnung mit den Kurzschlusskräften interagiert, die mit dem Abstand wachsen.
Die elektrodynamische Kraft zwischen parallelen Sammelschienen skaliert mit dem Quadrat des Stroms und umgekehrt proportional zum Abstand. Den Spalt aufzuweiten, um die Luftstrecke einzuhalten, verringert die Kraft auf ein einzelnes Paar – was hilfreich klingt – aber das größere Gehäuse bedeutet oft längere, ungestützte Spannweiten und schwerere Sammelschienen, und das Biegemoment an einer Auflage kann steigen, selbst wenn die Kraft fällt.
Die Konstruktionsprüfung muss deshalb auf der Auflagerung erfolgen, nicht auf der Sammelschiene allein. Die Spitzenkraft bei 25 kA Effektivstrom, asymmetrisch, kann an einem 40-mm-Sammelschienenpaar bei 100 mm Abstand 2 kN pro Meter übersteigen; eine Auflage bei 400 mm Abstand sieht ein Moment, das ein 3-mm-Laminat ohne Versteifung nicht verträgt. Die Normungsbibliothek listet die IEC-61439-1-Kurzschlussklauseln, die den Test definieren.
Der Auflagerabstand ist der Punkt, an dem die Rechnung meist scheitert. Eine Sammelschiene kann den Strom tragen und die Temperaturerhöhung bestehen, dann aber an einer Auflage bleibend verbiegen, weil der Hebelarm aus der Gehäusezeichnung statt aus der montierten Einheit entnommen wurde. Die Spitzenkraft bei 25 kA asymmetrisch an einem 40 × 10-mm-Sammelschienenpaar bei 100 mm Abstand liegt in der Größenordnung von 2 kN pro Meter, und eine 400-mm-Spannweite wandelt das in eine Biegespannung um, die ein dünnes Laminat ohne Versteifung oder engere Auflage nicht aushält.
Luftisolierte Schaltanlage in einem Verteilungsumspannwerk ist Staub, Feuchte und gelegentlicher Kondensation ausgesetzt. Verschmutzungsgrad 3 ist bei Freiluft- oder halboffenen Aufbauten üblich und verändert die Kriechanforderungen um 25–40 % gegenüber Grad 2. SF6-freie Entwürfe können sich nicht hinter einem abgedichteten Gasmantel verstecken, also tragen die isolierten Abschnitte der Sammelschiene die Last.
Praktische Maßnahmen: hydrophobe Beschichtung auf der Epoxid- oder Laminatoberfläche, kriechstreckenvergrößernde Rippen an den Enden und ein Gehäuse, das Wasser von horizontalen Oberflächen fernhält. All das fügt Prozessschritte hinzu, und alle müssen den dielektrischen Werkstest ohne Teilentladung über dem Grenzwert bestehen. Unser Hinweisblatt zur Verbindungsauslegung enthält die Kriechtabelle für die üblichen Verschmutzungsgrade.
Der Verschmutzungsgrad wird normalerweise der Anlage zugeordnet, nicht dem Bauteil – aber die Sammelschiene erlebt die Folge. Ein Innen-Umspannwerk in einer Küstenstadt kann Grad 3 sein wegen Salzablagerung, obwohl der Raum sauber wirkt. Die praktische Antwort ist eine hydrophobe Beschichtung plus Kriechprofil mit Rippen und eine Konstruktionsprüfung, die unterstellt, dass mindestens einmal pro Jahr Kondensation auf der kältesten Oberfläche im Schrank auftritt.
Der Testplan verschiebt sich. In SF6-Geräten waren Gasdichtheit und Gasqualität Routine; in Luft- und g3-Geräten sind die Entsprechungen Sauberkeit, Feuchte und Teilentladung. Eine praktische Routine für ein 24-kV-SF6-freies Gerät: die Betriebsspannungs-Festigkeitsprüfung bei der festgelegten Prüfspannung für eine Minute, die PD-Messung bei dem 1,2-fachen der Betriebsspannung mit einer Grenze im einstelligen pC-Bereich für den Sammelschienenabschnitt, und ein Temperaturerhöhungs-Lauf bei Nennstrom bis zum stabilen Zustand.
Der PD-Test ist derjenige, der am häufigsten zuerst durchfällt, weil die Luftisolation keine selbstheilende Margin hat und eine 0,1-mm-Lücke in einem gegossenen Trennwandstück sich zeigt. Zulieferer, die PD nur als Typtest behandeln, werden Geräte ausliefern, die die Festigkeitsprüfung bestehen und nach einem Jahr Temperaturwechsel im Feld ausfallen. Schreiben Sie die Routine-PD-Prüfung in das Kaufspezifikationsheft.
Wie sich dieselbe Isolationsaufgabe bei 800 V DC in einem Fahrzeug-Ladegehäuse verhält, ist ein Sonderfall – behandelt in der Analyse zur Wechselstations-Sammelschiene. Und sobald das Gerät im Einsatz ist, ist die Feldprüfung, die eine driftende Verbindung erkennt, thermisch, nicht elektrisch: siehe die Infrarot-Messkriterien für die ΔT-Grenzwerte, die in einem abgedichteten Schrank gelten.
Der Temperaturerhöhungs-Lauf verdient eine Anmerkung zur Messtechnik. Thermoelemente auf der Sammelschienenoberfläche messen die Oberfläche, nicht den Leiter, und eine Sammelschiene mit dicker Isolationsschicht kann um 10 K kälter messen als das Kupfer darunter. Einen Sensor im Anschluss einzubetten oder den Widerstandsmessung zur Ableitung der mittleren Leitertemperatur zu nutzen, liefert eine Zahl, die mit den Normgrenzen vergleichbar ist. Oberflächenablesungen sind nützlich, um den Hotspot zu finden; sie sind nicht das Abnahmekriterium.
Drei Zeichnungsfelder ändern sich, wenn eine Plattform von SF6 auf Luft oder g3 wechselt. Die Isalations-Koordinationstabelle bekommt einen Verschmutzungsgrad und eine Feuchteklasse. Der Temperaturerhöhungs-Vermerk bekommt die Schrankinnentemperatur des neuen Gehäuses, die oft 10 K über dem alten Tank liegt. Der Prüfabschnitt bekommt eine Routine-PD-Anforderung und ein Sauberkeits-Abnahmekriterium.
Zulieferer, die nur SF6-Ära-Sammelschienen gebaut haben, werden gegen die alten Felder kalkulieren und alle drei verpassen. Der Prozess vom Erstmuster zur Serie ist ein nützlicher Weg, das Gespräch zu erzwingen: Das Erstmuster wird gegen die neuen Felder geprüft, bevor die Werkzeuge fest committed werden, und die Abweichung ist früh sichtbar statt beim Serienhochlauf.
Ein weiteres Zeichnungsfeld ändert sich: das Gas- oder Luftvolumen und die Druckstufe, die die mechanische Auslegung des Gehäuses und seine Versandklasse bestimmen. Eine Trockenluft-GIS bei 1,5 bar hat eine Druckbehälter-Debatte, die ein Luftschrank nicht hat – und diese Debatte reicht zurück zu den Sammelschienen-Auflagen und der Abdichtung der Trennwand-Durchführungen. Zulieferer, die nur Freiluft-Sammelschienen gebaut haben, verpassen die Abdichtungsanforderung komplett.
Luftisolierter Schrank: niedrigste Gaskosten, größte Stellfläche, einfachster Service, beste Eignung für die 12–24-kV-Verteilung in Gebäuden und der Leichtindustrie. Trockenluft-GIS: kompakt, braucht Drucküberwachung und Partikelkontrolle, geeignet für beengte Stadtumspannwerke. g3-GIS: nächst am Altverhalten, geringster Neudesign-Aufwand, aber Gasbehandlung und End-of-Life-Regeln gelten weiter. Feststoffisoliert: kleinste Luftstrecke, höchste dielektrische Prozesskontrolle, geeignet für abgedichtete Produkte, an denen die Sammelschiene nie gewartet wird.
Jeder Weg verändert eine andere Kostenposition: Stellfläche, Gasbehandlung oder Prozesskontrolle. Der Sammelschienen-Kostenunterschied zwischen ihnen ist kleiner als der Gehäuse- und Testkostenunterschied – deshalb wird die Entscheidung meist auf Plattformebene getroffen und vom Bauteil geerbt.
Die Frist 2026 hat einen großen Installationsbestand an 12-kV- und 24-kV-Produkten gleichzeitig in die Neukonstruktion geschoben. Für Sammelschienen-Hersteller ist die Arbeit undankbar: mehr Kriechstrecke, mehr Abschirmung, engere PD, bessere Oberflächengüte, dokumentierte Sauberkeit. Sie ist auch haftende Arbeit, denn eine qualifizierte SF6-freie Sammelschiene ist nicht mit einer Altbau-Sammelschiene austauschbar, und die Qualifikationsdaten haben eine Haltbarkeit.
Zulieferer, die die PD-Daten, den Temperaturerhöhungs-Lauf und die Sauberkeitsaufzeichnungen liefern können, halten das Geschäft nach der ersten Ausschreibung. Diejenigen, die nach Kupfergewicht kalkulieren, gewinnen die erste Bestellung und verlieren die zweite. Für eine Bewertung einer konkreten 24-kV-Anordnung ist der Weg über den Ingenieurkontakt schneller als ein Zeichnungsaustausch.
Regulatorischer Druck bleibt selten bei einer Klasse stehen. Das 24–52-kV-Datum 2030 treibt bereits Neukonstruktion am oberen Ende der Mittelspannung, und Hochspannungsgeräte sind auf einem längeren, aber ähnlichen Weg. Zulieferer, die ihre Luft- und g3-Sammelschienen-Prozesse jetzt qualifizieren, werden in drei Jahren gebeten, die Übung für ein größeres Gehäuse zu wiederholen – und das Prozesswissen, von Sauberkeit über Teilentladung bis Oberflächengüte, überträgt sich auch dann, wenn die Geometrie es nicht tut.
IEC 61439 regelt die Baugruppe, nicht das Kupferprofil. Genau deshalb werden Stromschienen
Artikel lesen
Eine Spannungsprüfung beweist, dass die Isolation in der Sekunde der Beanspruchung nicht d
Artikel lesen
Wei Chen ist Spezialist für Dielektrik und Isolierung bei SHANYUAN mit 12 Jahren Erfahrung in Isolationssystemen für laminierte Stromschienen. Seine Arbeit umfasst PET-, Nomex- und Epoxidpulver-Isolierung, Kriechstrecken- und Luftstrecken-Bemessung sowie teilentladungsorientierte Isolationskoordinat
Senden Sie Stromprofil, Spannungsklasse und Anschlusstypen – unsere Ingenieure antworten innerhalb eines Werktags.
