Distanzhalter für symmetrisch angeordnete Leiter von Stromschienen Der mehrphasigen Stromübertragung werden die Phasenleiter meistens einzeln geführt und befestigt. Bei sehr hohen Strömen, z. B. bei thermischen Kraftwerken, sind die aus Reinaluminium bestehenden Phasenleiter, falls sie als blanke Sammelschienen ausgebildet sind, unzweckmässig, da sie der Verschmutzung ausgesetzt sind, und gegen Berührung besonders geschützt werden müssen.
Sie benötigen zudem sehr viel Platz, was sich insbesondere bei Untertagbauten (Kavernenzentralen) und grossen Maschineneinheiten (Turbo-Generatoren) auf die Anlagekosten wesentlich verteuernd auswirkt.
Es ist zwar eine Stromschiene bekannt, bei welcher die Mängel hinsichtlich Berührung und Verschmutzung behoben werden. Im allgemeinen ist bei dieser Schienen form jedoch jede Phase einzeln geführt und separat in eine Schutzhülle eingeschlossen. Sie beansprucht deshalb viel Platz. Es gibt auch Schienen, bei denen zwei oder mehr Phasen in nur eine Schutzhülle eingebaut sind.
Wegen den hohen Kurzschlussströmen von mehr als ungefähr 300 000 A bei Maschinen von mehr als unge fähr 100 MW entstehen bei dieser mehrphasigen Schie nenform jedoch sehr grosse Kurzschlusskräfte, deren Wirkung bisher nicht genügend Rechnung getragen wer den konnte.
Die vorliegende Erfindung, mit welcher die Schaf fung eines Distanzhalters für symmetrisch angeordnete Leiter mehrphasiger Stromschienen bezweckt wird und welche der Aufnahme aller Leiter dienen soll, zeichnet sich dadurch aus, dass der Halter die Querschnittsform eines regelmässigen Vielecks aufweist, wobei auf den die Ecken miteinander verbindenden Seiten Ausnehmungen zum heraushebbaren Einlegen der Leiter vorgesehen sind.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden anschliessend anhand von Figuren erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Stromschiene, Fig.2 eine Variante einer Stromschiene gemäss Fig. 1, Fig.3 eine Seitenansicht des Distanzhalters zur Fig. 2.
Die in Fig. 1 im Schnitt dargestellte, dreiphasige Stromschiene 1 weist drei als Rohre kreisförmigen Quer schnittes ausgebildete Phasenleiter 3, 4 und 5 auf, wel che von einer vorzugsweise metallischen Hülle, die sich aus den Hüllenschalen 7, 8 und 9 zusammensetzt, umge ben ist. Die drei Phasenleiter 3, 4 und 5 sind mittels eines besonderen Distanzhalters 11 in ihrer gegenseitig und gegenüber den Hüllenschalen 7-9 richtigen Lage abgestützt und gehalten.
Der gegenseitige Abstand der aus Anticorodal bestehenden Distanzhalter im Zuge der Stromschiene hängt von der Grösse der Kurzschluss- ströme und dem Durchmesser der Phasenleiter sowie der Manteldicke der Leiter bzw. dem mechanischen Wider standsmoment ider Phasenleiter und deren Festigkeits eigenschaften ab. Sie besitzen Ausnehmungen 13-16, welche symmetrisch zur Stromschienenachse angeordnet sind.
Diese Ausnehmungen 13-16 bewirken eine wesent liche Gewichtsersparnis. Sie ermöglichen den Luftaus tausch und verhindern mithin eine Kondenswasserbil- dung. Bei der Dimensionierung und Formgebung sowie der Materialwahl (z.
B. einem Metall, insbesondere Anti- corodal oder Araldit mit Glasfasern bzw. einem andern Kunststoff) des Distanzhalters ist zu berücksichtigen, dass dieser die durch die Kurzschlussströme in den Pha senleitern erzeugten Kräfte, welche sich im Verlauf einer Periode (also in Funktion der Zeit und nicht nur in der Grösse, sondern auch in der Richtung) verändern, vollständig in sich aufnimmt.
Die Festigkeit dieser Di stanzhalter ist somit, im Gegensatz zu Porzellanisolato ren, unabhängig von der Richtung der Kräfte. Sie über tragen zudem ausser ihrem Gewicht keine zusätzlichen, elektrisch bedingten Kräfte auf die Befestigungsunter lagen.
Die Phasenleiter 3-5 können auch mehreckigen Querschnitt beisitzen. Sie bestehen beispielsweise aus gezogenen Aluminiumrohren, während die Distanzhalter <B>11</B> aus Kunststoff, beispielsweise Araldit, hergestellt sein können. In der Ausführung gemäss Fig. 1 ist der Halter aus Metall, z. B. Anticorodal, gefertigt.
Auch die Hüllen schalen 7-9 können, sofern es sich als notwendig er weist, aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein, womit erreicht wird, dass eine Einheit einer mehrphasigen Stromschiene entsteht, welche sowohl einen Berührungs schutz als auch einen Verunreinigungsschutz der Pha senleiter umfasst und damit auch in kleinen Durchgän gen mühelos verlegt werden kann. Wenn die mehrphasi- gen Stromschienen künstlich belüftet werden, was sich infolge der geschlossenen Schienenform ausführen lässt, kann die Hülle, was normalerweise der Fall ist, voll ständig geschlossen werden.
Dadurch wird die Möglich keit der Verschmutzung und also der Überschläge prak tisch verunmöglicht. Die Lagerung in symmetrischen Distanzhaltern, deren Querschnittsform ein regelmässi- ges Vieleck bildet, dessen Ecken vorzugsweise der An zahl zu lagernder Leiter entspricht, gibt festigkeitsmäs- sig optimale Verhältnisse, insbesondere weil die Leiter 3-5 in Ausnehmungen 36, 38, 40 des Distanzhalters 11 liegen, in welchen sie durch die Briden 26, 28, 30 fest gehalten werden und leicht demontierbar sind.
Diese Distanzhalter 11 können mühelos vorfabriziert und ebenso mühelos an Ort und Stelle verlegt werden. Die Phasenleiter 3-5 sind mit gesteuerten Kondensatorfüh- rungen oder Durchführungsisolatoren 20, 22 und 24 gegen den metallenen Distanzhalter 11 isoliert und mit tels Briden 26, 28 und 30 an diesem befestigt. Die Durchführungsisolatoren 20, 22 und 24 bestehen vor zugsweise aus glasfaserarmiertem Kunststoff, z. B. Aral- dit, oder auch aus Porzellan. Der metallische Distanz halter 11 wird an Erde 32 gelegt.
Er wird vorteilhafter weise in einer seiner Ecken aufgehängt (Fig. 1) oder bei um 180 in der Ebene gedrehten Anordnung im ent sprechenden Eckpunkt abgestützt. Die in Fig. 1 ange ordneten Stege mit Nuten 31, 33 35 dienen zur Auf nahme von Phasentrennwänden. Ein Distanzhalter aus Metall besitzt den grossen Vorteil, dass ein über einen Kriechweg laufender überschlag immer zuerst zu einem Erdschluss führt. Es kann damit praktisch ein Phasen- kurzschluss vermieden werden.
In den Fig. 2 und 3 sind Teile einer weiteren Aus führung einer mehrphasigen Stromschiene dargestellt, deren Grundaufbau gleich ist wie derjenige gemäss Fig. 1. Hierbei ist ein dreieckförmiger Distanzhalter 41 angeordnet, dessen Seiten 42, 44 und 46 mit Vertiefun gen oder offenen Ausnehmungen 48, 50 und 52 zur Aufnahme der Dreiphasenleiter 3, 4 und 5 versehen sind.
Zum Zwecke der Verlängerung der Kriechwege über den aus Kunststoff bestehenden Distanzhalter 41 sind die Ausneh mungen 48, 50, 52 mit wulstartib n Um randungen 54, 56 und 58 eingefasst, während von den Ecken 60, 62 und 64 des Distanzhalters 41 gegen dessen Mitte hin Stege oder Nuten 82, 84 und 86 zur Auf nahme von Phasentrennwänden zwischen den Phasen leitern 3, 4 und 5 verlaufen.
Die Phasenleiter 3, 4 und 5 werden mittels z. B aus Anticorodal bestehenden Briden 66, 68 und 70 gehalten. Diese Briden können auch aus Kunststoff sein.
Die Distanzhalter 41 sind in schon erläuterter Weise von einem Schutzmantel 72 umgeben, so dass sich zwi schen den Distanzhaltern 41 mit den Briden 66, 68 und 70 und dem Schutzmantel 72 Durchgänge ergeben, wel che der Durchlüftung der Stromschiene dienen können.
Der Distanzhalter 41 kann beispielsweise aus Aral- dit bestehen, während die Phasenleiter 3, 4 und 5 vor zugsweise aus Aluminiumrohren hergestellt werden. Es ist möglich, verstärkte Profile mit Innenkreuz oder ähn- lichen Formen zu verwenden. Bei beiden beschriebenen Ausführungen können die Phasenleiter gekühlt werden, indem Kühlluft durch die Phasenrohre geblasen wird. Infolge der künstlichen Kühlung kann der Durchmesser bzw. die Manteldicke der stromführenden Phasen klei ner gehalten werden. Die Dimensionierung erfolgt dann auf Grund des jeweils zu bestimmenden Kostenmini mums.
Die Schienendisposition mit den neuen Distanzhal tern erlaubt eine geometrische Anordnung der Phasen leiter, durch welche das äussere magnetische Feld prak tisch gegen Null reduziert werden kann. Mit Hilfe dieser aus Metall hergestellten äusseren Hüllenschalen lässt sich das äussere magnetische Feld sogar vollständig eliminieren.
Diese vieleckige Ausführung des Distanzhalters er möglicht weiterhin die einfache Montage der Ummante lung, indem diese an den Ecken der Distanzhalter be festigt werden kann.
Da sämtliche Kräfte, und zwar unabhängig von de ren Richtung, vom Distanzhalter selbst aufgenommen und somit nicht auf die Ummantelung übertragen wer den, ist eine Verstärkung der Ummantelung nicht not wendig.
Die beschriebenen Distanzhalter sind verhältnismäs- sig billig in der Herstellung und erlauben die Übertra gung von sehr hohen Stromstärken im Bereiche bis zu 30 000 A bei einer Reihenspannung bis zu 24 kV.
Diese Konstruktionen tragen den beiden Haupt punkten, welche bei der Ausbildung mehrphasiger Stromschienen zu beachten sind, Rechnung, nämlich der nötigen mechanischen Festigkeit, bedingt durch Stoss- kurzschlüsse sowie der Belastung durch den Nenndauer strom. Sie erlauben ferner eine fabrikmässige Herstel lung der Schienen und der Verbindungsstücke (Bau- kastenform) und nicht zuletzt, bedingt durch ihren sehr einfachen Aufbau, eine wesentliche Reduktion der Mon tagekosten.
Spacer for symmetrically arranged conductors of busbars In multi-phase power transmission, the phase conductors are usually routed and fastened individually. At very high currents, e.g. B. in thermal power plants, the phase conductors made of pure aluminum, if they are designed as bare busbars, are inappropriate because they are exposed to pollution and must be specially protected against contact.
They also require a lot of space, which in particular in underground structures (cavern centers) and large machine units (turbo generators) increases the cost of the system considerably.
A busbar is known in which the deficiencies in terms of contact and contamination are eliminated. In general, however, each phase is individually guided in this form of rails and enclosed separately in a protective cover. It therefore takes up a lot of space. There are also rails in which two or more phases are built into just one protective cover.
Because of the high short-circuit currents of more than approximately 300,000 A in machines of more than approximately 100 MW, however, this multi-phase rail form creates very large short-circuit forces, the effect of which has not yet been adequately taken into account.
The present invention, with which the creation of a spacer for symmetrically arranged conductors of multi-phase busbars is intended and which is intended to accommodate all conductors, is characterized in that the holder has the cross-sectional shape of a regular polygon, with the corners connecting the corners Side recesses are provided for the removable insertion of the ladder.
Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are then explained with reference to figures. It shows: FIG. 1 a cross section through a busbar, FIG. 2 a variant of a busbar according to FIG. 1, FIG. 3 a side view of the spacer from FIG. 2.
The shown in Fig. 1 in section, three-phase busbar 1 has three as tubes circular cross-section formed phase conductors 3, 4 and 5, wel che of a preferably metallic shell, which is composed of the shell shells 7, 8 and 9, vice ben is. The three phase conductors 3, 4 and 5 are supported and held by means of a special spacer 11 in their mutually correct position and in relation to the shells 7-9.
The mutual distance between the spacers made of Anticorodal in the course of the busbar depends on the size of the short-circuit currents and the diameter of the phase conductors as well as the sheath thickness of the conductors or the mechanical resistance moment of the phase conductors and their strength properties. They have recesses 13-16, which are arranged symmetrically to the busbar axis.
These recesses 13-16 cause a substantial weight saving. They enable air to be exchanged and therefore prevent condensation from forming. In terms of dimensioning and shaping as well as the choice of material (e.g.
B. a metal, especially anticorodal or araldite with glass fibers or another plastic) of the spacer must be taken into account that this senleitern the forces generated by the short-circuit currents in the Pha, which are in the course of a period (i.e. as a function of time and not only change in size, but also in direction), completely absorbs it.
In contrast to porcelain insulators, the strength of these spacers is independent of the direction of the forces. Apart from their weight, they do not transmit any additional, electrically induced forces to the mounting pads.
The phase conductors 3-5 can also have a polygonal cross section. They consist, for example, of drawn aluminum tubes, while the spacers <B> 11 </B> can be made of plastic, for example araldite. In the embodiment according to FIG. 1, the holder is made of metal, e.g. B. Anticorodal.
The shells 7-9 can, if it proves necessary, be made of metal or plastic, which means that a unit of a multiphase busbar is created, which includes both a contact protection and a contamination protection of the phase conductors and so that it can be laid effortlessly even in small passages. If the multiphase busbars are artificially ventilated, which can be implemented as a result of the closed rail shape, the casing, which is normally the case, can be completely closed.
As a result, the possibility of soiling and thus of rollover is practically impossible. The storage in symmetrical spacers, the cross-sectional shape of which forms a regular polygon, the corners of which preferably corresponds to the number of conductors to be stored, results in optimal conditions in terms of strength, in particular because the conductors 3-5 in recesses 36, 38, 40 of the spacer 11 lie in which they are held firmly by the clamps 26, 28, 30 and can be easily removed.
These spacers 11 can easily be prefabricated and just as easily laid on the spot. The phase conductors 3-5 are insulated from the metal spacer 11 by means of controlled capacitor guides or bushing insulators 20, 22 and 24 and are fastened to the latter by means of clamps 26, 28 and 30. The bushing insulators 20, 22 and 24 are preferably made of glass fiber reinforced plastic, for. B. Araldite, or made of porcelain. The metallic spacer 11 is placed on earth 32.
It is advantageously suspended in one of its corners (FIG. 1) or supported in the corresponding corner point when the arrangement is rotated by 180 in the plane. The in Fig. 1 is arranged webs with grooves 31, 33 35 are used to take on phase partition walls. A metal spacer has the great advantage that a flashover running over a creepage distance always leads to an earth fault first. A phase short circuit can thus practically be avoided.
2 and 3 parts of a further execution of a multiphase busbar are shown, the basic structure of which is the same as that according to FIG. 1. Here, a triangular spacer 41 is arranged, the sides 42, 44 and 46 gene with deepening or open recesses 48, 50 and 52 for receiving the three-phase conductors 3, 4 and 5 are provided.
For the purpose of extending the creepage distances over the plastic spacer 41, the recesses 48, 50, 52 are bordered with wulstartib n order margins 54, 56 and 58, while the corners 60, 62 and 64 of the spacer 41 towards its center Web or grooves 82, 84 and 86 to take on phase separators between the phases conductors 3, 4 and 5 run.
The phase conductors 3, 4 and 5 are by means of z. B clamps 66, 68 and 70 made of Anticorodal. These clamps can also be made of plastic.
The spacers 41 are surrounded by a protective jacket 72 in the manner already explained, so that there are passages between the spacers 41 with the clamps 66, 68 and 70 and the protective jacket 72, which can be used to ventilate the busbar.
The spacer 41 can for example consist of araldite, while the phase conductors 3, 4 and 5 are preferably made of aluminum tubes. It is possible to use reinforced profiles with an inner cross or similar shapes. In both of the embodiments described, the phase conductors can be cooled by blowing cooling air through the phase tubes. As a result of the artificial cooling, the diameter or the jacket thickness of the current-carrying phases can be kept smaller. The dimensioning is then based on the minimum cost to be determined.
The rail disposition with the new spacers allows a geometric arrangement of the phase conductors, through which the external magnetic field can be reduced practically to zero. With the help of these outer shells made of metal, the external magnetic field can even be completely eliminated.
This polygonal design of the spacer he continues to allow easy installation of the sheathing by this can be fastened to the corners of the spacers.
Since all forces, regardless of de ren direction, absorbed by the spacer itself and thus not transferred to the sheath who, a reinforcement of the sheath is not necessary.
The spacers described are relatively cheap to manufacture and allow the transmission of very high currents in the range of up to 30,000 A with a series voltage of up to 24 kV.
These constructions take into account the two main points that have to be taken into account when designing multi-phase busbars, namely the necessary mechanical strength due to surge short circuits and the load from the rated continuous current. They also allow the rails and the connecting pieces to be manufactured in the factory (modular form) and, last but not least, due to their very simple structure, a significant reduction in assembly costs.