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Die
Erfindung betrifft ein Schaltanlagenmodul für eine Schaltanlage im Hoch-
oder Mittelspannungsbereich nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Schaltanlagen
werden im gesamten Hochspannungsbereich von 6 KV bis 800 KV, vorzugsweise
gasisoliert und metallgekapselt, gebaut. Als Isoliermedium hat sich
insbesondere das Schwergas SF6 durchgesetzt. Im Mittelspannungsbereich
wird als Isoliermedium oft auch Stickstoff (N2) verwendet. Die Isoliermedien
können
sowohl bei Normaldruck, als auch bei Überdruck eingesetzt werden.
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Bei
Normaldruck kann das Isoliermedium im schrankartigen, bzw. dünnwandigen
Behältern,
auch solchen mit ebenen Flächen
eingeschlossen werden. Bei einer derartigen Bauform ist eine vergleichsweise kostengünstige Herstellung
von gekapselten Baueinheiten, insbesondere im Mittelspannungsbereich
ca. 1 kV bis zu 36 KV, realisierbar. Bei höheren Spannungen setzt man üblicherweise
komprimiertes SF6-Gas ein und geht zu einer in der Regel koaxialen
Bauform der Behälter
für das
Isoliermedium über.
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Allgemein
bekannt ist auch eine modulare Bauweise für gekapselte Schaltanlagen,
die es ermöglicht,
die gesamte Anlage für
die üblichen
Anwendungsfälle
aus einzelnen Standardmodulen zusammen zu setzen. Die Einzelmodule,
die zum Beispiel Leitungsstrecken oder Geräte beinhalten, werden dann
mittels Flanschverbindungen miteinander verbunden. Durch entsprechende
Kombination von einzelnen Modulen sind die einzelnen Schaltfelder
einer Schaltanlage entsprechend den technischen Erfordernissen des
Anwendungsfalls, aber auch entsprechend den Kundenwünschen zusammenfügbar.
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Diesem
Modularisierungskonzept, dem eine starke Standardisierung der einzelnen
Module, wie zum Beispiel für
Leistungsschalter, Trenn- und Erdungsschalter, Lasttrennschalter,
Stromwandler, Spannungswandler, Kabelendverschluss, Schnellerdungsschalter,
Sammelschienenmodul usw. entspricht, stehen oft die Kundenwünsche im
Einzelfall entgegen, insbesondere dann, wenn der Kundenwunsch die
Geometrie der einzelnen Module betrifft, wie es z. B. dem Wunsch
nach der Realisierung einer bestimmten räumlichen Lage der einzelnen
Leiter an den Eingängen
bzw. Ausgängen
der Schaltanlage entspricht. Um die räumliche Lage der einzelnen
Leiter an solchen Schaltanlagenmodulen zu verändern sind 30° Verdrehstücke allgemein
bekannt, die jeweils am Ende eines Einzelleiters angeordnet sind und
dessen Position, wie der Name schon andeutet, um einen Winkel von
30° um eine
gedachte Mittellinie des betreffenden Moduls verdreht. Nachteilig
dabei ist, dass diese Verdrehstücke
aus geometrischen Gründen
auch auf höchstens
30° begrenzt
sind. Das heißt,
wenn eine Verdrehung von z. B. 120° erforderlich ist, wird bei
der Schaltanlagenplanung eine entsprechende Anzahl von 30° Standard-Verdrehstücken eingeplant
werden müssen.
Diese können
jedoch nicht alle in ein einzelnes Modul eingebaut werden, sondern
diese müssen
dann auf eine entsprechende Anzahl von Standardmodulen verteilt
werden. Das macht die Planung, Ausführung und Überwachung der Ausführung der
Schaltanlage entsprechend aufwendig.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik, ist es die Aufgabe der Erfindung,
ein Schaltanlagenmodul anzugeben, mit dem auf einfache Weise die vorstehenden
Nachteile vermeidbar sind.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch das erfindungsgemäße Schaltanlagenmodul
für eine
Schaltanlage im Mittel- oder Hochspannungsbereich mit den im Patentanspruch
1 genannten Merkmalen.
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Demgemäss sieht
das erfindungsgemäße Schaltanlagenmodul
vor, dass jedes Leiterelement wenigstens in einem Abschnitt entlang
seiner Längserstreckung
einen um eine Mittellinie gewendelten Anteil des Schaltanlagenmoduls
aufweist.
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Vorteilhaft
dabei ist, dass bei dem erfindungsgemäßen Schaltanlagenmodul keine
geometrische Beschränkung
mehr für
den Verdrehwinkel vorliegt. Jedwede Forderung nach einem bestimmten Verdrehwinkel,
beispielsweise auch 120° oder
150° können innerhalb
eines einzigen Schaltanlagenmoduls realisiert werden.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schaltanlagenmoduls wird
dadurch erreicht, dass die Leiterbauteile als ein in den Anschlussbildern
sichtbares Dreieck angeordnet sind.
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Dies
ist insbesondere dann der Fall, wenn das Schaltanlagenmodul dreiphasig
ausgeführt
ist, also entsprechend auch drei Leiter in einem Schaltanlagenmodul
geführt
werden. Die Anordnung in einem gleichseitigen Dreieck stellt sicher,
dass das Schaltanlagenmodul nur ein Minimum an Platz benötigt und
somit in besonders vorteilhafter Weise vergleichsweise klein baubar
ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltanlagenmoduls
sieht vor, dass die räumliche
Lage eines ersten Anschlussbildes an dem ersten Anschlussflansch
gegenüber
einem zweiten Anschlussbild an einem zweiten Anschlussflansch entlang
der Mittelachse um einen bestimmten Winkel verdreht ist.
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Bevorzugte
bestimmte Winkel sind 60°,
90° oder
120°. Diese
Ausgestaltungen bieten besondere Vorteile für die Modularisierung. Das
erfindungsgemäße Schaltanlagenmodul
ist nämlich
bereits eine Lösung
auf diesen Kundenwunsch nach Individualisierung der Schaltanlage,
mit nur einem einzigen standardisierten Modul. Die als bevorzugt
angegebenen Winkel entsprechen nämlich
bereits häufig
gewünschten
Verdrehwinkeln.
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Somit
ist sichergestellt, dass in der Regel bereits durch die Verwendung
des erfindungsgemäßen Schaltanlagenmoduls
der Individualisierung durch Kundenwunsch entsprochen werden kann.
Alle anderen Schaltanlagenmodule, die zum Aufbau einer Schaltanlage
benötigt
werden, können
ohne weitere Anpassung, wie sie z. B. durch den Einbau von 30°-Standardverdrehstücken nötig wären, geplant und
gebaut werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Schaltanlagenmoduls
sieht vor, dass der Querschnitt der Leiterelemente wenigstens in
dem Längsbereich
des gewendelten Anteils oval oder ellipsenförmig ist.
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Auf
diese Weise kann in besonders einfacher Weise der technischen Forderung
nach Mindestabständen
der Leiterelemente zueinander, insbesondere wie es die räumliche
Richtungsänderung
bei einer Wendelung oder Richtungsänderung der Mittellinie darstellt,
durch entsprechende Querschnitte oder eine entsprechende Anpassung
der Querschnitte in betreffenden Abschnitt der Leiterelemente vereinfacht
werden.
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Ein
weiterer Vorteil ergibt sich, wenn an dem erfindungsgemäßen Schaltanlagenmodul
und zwar im Bereich von wenigstens einem der Anschlussflansche ein
30°-Verdrehstück zwischen
dem Leiterelement und dem betreffenden Anschlussflansch angeordnet
ist.
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So
kann insbesondere bei einer Ausgestaltung mit einem bestimmten Winkel,
wie oben angegeben z. B. 60°,
90° oder
120°, durch
Anpassung lediglich eines, beispielsweise dem erfindungsgemäßen Schaltanlagenmoduls
auf besonders einfache Weise weitere Varianten, z.B. ein 150°-Verdrehvariante
durch ein 120°-Schaltanlagen-modul
mit einem 30°-Standardverdrehstück, insgesamt
also auch 150° Gesamtverdrehwinkel,
auf besonders einfache Weise vermieden werden. Somit bleibt die
Anzahl der notwendigen standardisierten Schaltanlagenmodule vergleichsweise
klein.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schaltanlagenmoduls sind
den abhängigen
Ansprüchen
zu entnehmen.
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Anhand
von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen sollen die
Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung,
sowie besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
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Es
zeigen:
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1 ein
erstes Schaltanlagenmodul und
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2 ein
zweites Schaltanlagenmodul.
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1 zeigt
ein erstes Schaltanlagenmodul 10 mit einem ersten 12,
einem zweiten 14 und einem dritten Leiterelement 16.
Die zwischen einem ersten 18 sowie einem zweiten Anschlussflansch 20 angeordnet
sind. An jedem Ende der Leiterelemente 12, 14, 16 sind
jeweils Klemmstücke 22 als
weitere Leiterkomponenten angeordnet, die durch entsprechende Ausnehmungen 24 in
den Anschlussflanschen 18, 20 durchgreifen. Dieses
erste Schaltanlagenmodul 10 ist zum Einsatz in einer Hochspannungsschaltanlage
ausgestaltet, die üblicherweise
für einen
Spannungsbereich von 6 KV bis zu 800 KV ausgestaltet werden. Häufig sind
Schaltanlagen für
diesen Einsatz gasisoliert und weisen eine Metallkapselung auf. In
einer standardisierten Schaltanlagenform in modularer Bauweise,
ist in der Regel auch jedes Schaltanlagenmodul für sich gasisoliert und metallgekapselt. Als
Isoliermedium wird vorzugsweise Schwergas SF6 eingesetzt. Im Mittelspannungsbereich
von ca. 1 kV bis ca. 70 kV kommt als Isoliergas auch Stickstoff N2 in Betracht. Der Übersichtlichkeit halber ist
im gezeigten ersten Schaltanlagenmodul 10 die Kapselung
für das
Isoliermedium nicht dargestellt.
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Die
Anschlussflansche 18, 20 sind in einer üblichen,
scheibenförmigen
Ausgestaltung gezeigt, wobei Anschlussmittel zum Anschluss an weitere
Anschlussflansche von anderen Standardmodulen der Schaltanlage,
beispielsweise Durchgangslöcher
zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, insbesondere Schrauben, sind
nicht gezeigt. Solche Mittel und deren Details sind aber allgemein
bekannt. Zudem sind in dem hier gezeigten ersten Schaltanlagenmodul 10 die
Anschlussflansche 18, 20 senkrecht auf einer gedachten
geraden Mittellinie, wobei durch die Stirnseiten der Anschlussflansche 18, 20 gebildeten
Flächen senkrecht
auf der Mittellinie 26 stehen. Diese Mittellinie ergibt
sich ins besondere aus der Planungslinie bei den üblichen Rohrmodulen als Schaltanlagenmodule,
die üblicherweise
der Symmetrielinie des Moduls entspricht. Die Mittellinie kann sich
aber auch aus der Planungslinie der Gesamtplanung der Phasenleitungen
der Schaltanlage ergeben, bzw. der entsprechenden Symmetrielinie
für die
Phasenleitungsplanung.
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Es
ist somit auch innerhalb des Erfindungsgedankens wenn die Mittellinie
gekrümmt
ist und derart Bögen
realisiert sind, oder die gebildeten Flächen nicht senkrecht auf der
Mittellinie stehen, um beispielsweise einen seitlichen Versatz in
einer Raumrichtung zu ermöglichen.
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Der
lichte Abstand zwischen den Anschlussflanschen 18, 20 ist
im ersten Schaltanlagenmodul 10 so gewählt, dass die Gesamtlänge genau
einem Drittel einer Längeneinheit
entspricht, die in der Modularisierung bzw. Standardisierung als
Standardlängeneinheit
gewählt
wurde.
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Jedes
Leiterelement 12, 14, 16 führt von
einer Ausnehmung am zweiten Anschlussflansch 20 zu einer
entsprechenden Ausnehmung im ersten Anschlussflansch 18.
Dabei ist jede dieser Ausnehmungen mit einem durch die Konstruktion
vorgegebenen Abstand zu der Mittellinie 26 beabstandet.
Aus Sicht von Außen
auf das erste Schaltanlagenmodul 10 und zwar auf die äußere Stirnseite
des zweiten Anschlussflansches 20 verändert jeder der Leiterelemente 12, 14, 16 entlang
seiner Längserstreckung von
der entsprechenden Ausnehmung am zweiten Anschlussflansch 20 zum
ersten Anschlussflansch 18, seine Position um genau jeweils
120° entgegen dem
Uhrzeigersinn wobei die radiale Position um die Mittellinie 26 konstant
bleibt. Jedes Leiterelement 12, 14, 16 ist
hierfür
im wesentlichen in seiner Längserstreckung
gleichmäßig gewendelt,
wobei lediglich die jeweiligen Enden zur besseren Aufnahme der Klemmstücke 22 im
Endbereich parallel zur Mittellinie 26 geführt sind.
Im Beispiel ist nur eine reine Wendelung gezeigt. Es liegt aber
auch innerhalb des Erfindungsgedankens, wenn die Wendelung mit weiteren räumlichen
Formgebungselementen kombiniert wird, beispielsweise mit der Spiralform,
sodass eine Anschlussseite einen größeren Abstand vom Leiterelement
zur Mittellinie aufweist, als die andere.
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Als
Leiterbauteil soll hier jeweils ein Leiterelement 12, 14 oder 16 zusammen
mit den gegebenenfalls am betreffenden Leiterelement 12, 14 oder 16 angeschlossenen
Klemmstücken
oder gegebenenfalls auch anderer Bauelemente, auch als Leiterkomponenten
benannt, bezeichnet werden. Statt der Klemmstücke ist es, auch ohne weiteres
vorstellbar, dass andere Verbindungselemente, wie beispielsweise
Verschraubungsstücke
oder Verrastungsstücke oder
auch standardisierte 30°-Verdrehstücke, möglicherweise
auch in Kombination mit den vorgenannten Verbindungsstücken mit
einem Leiterelement 12, 14 oder 16 verbunden
sind und auf diese Weise ein Leiterbauteil bilden.
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2 zeigt
ein dreiphasiges zweites Schaltanlagenmodul 30 als sogenanntes
Rohrmodul, wobei hier die Gesamtlänge des Moduls entlang einer
gedachten Mittelachse 32 einer ganzen Längeneinheit des festgelegten
Modulsmaßes
entsprechen soll.
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Das
zweite Schaltanlagenmodul 30 weist in wesentlichen Merkmalen
eine Übereinstimmung
mit dem ersten Schaltanlagenmodul 10 auf, so dass die übereinstimmenden
Merkmale mit den Bezugszeichen aus dem ersten Schaltanlagenmodul 10 entsprechend
verwendet wurden. Abgesehen vom Längenunterschied der Schaltanlagenmodule 10, 30, wird
in dieser Figur ein anderer, erfindungsgemäßer Leiterbauteilaufbau exemplarisch
an einem ersten Leiterbauteil 34 gezeigt.
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Das
erste Leiterbauteil 34 beginnt im Bereich des ersten Anschlussflansches 18 mit
einem Klemmstück 22,
welches in dieser Figur nicht näher
dargestellt ist, da es durch ein Standardverdrehstück 36 in diese
Ansicht verdeckt ist. Gleichwohl greift das Klemmstück 22 durch
die entsprechende Ausnehmung 24 am ersten Anschlussflansch 18 durch,
so dass auf dieser Seite des zweiten Schaltanlagenmoduls 30 ein
weiteres Standardanlagenmodul angeschlossen werden kann. Mit dem
Standardverdrehstück 36 ist
ein Verdrehleiter 38 verbunden, der die gleiche Aufgabe
erfüllt
wie die Leiterelemente 12, 14, 16 der 1.
Auch im zweiten Schaltanlagenmodul 30 ist ein Verdrehwinkel
vom 120° gewählt worden. Der
Verdrehwinkel ist bereits nach einer vergleichsweise kurzen Strecke,
hier ca. 20% des lichten Abstands zwischen dem ersten 18 und
dem zweiten Abschlussflansch 20, erreicht, so dass der
entsprechend längere
Anteil des Verdrehleiters 38 eine gerade Längserstreckung
aufweist, die bis zu dem entsprechenden Klemmstück 22 am zweiten Anschlussflansch 20 reicht.
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Zusätzlich ist
um den geraden Anteil des Verdrehleiters 38 eine Isolierschicht 40 von
einer bestimmten Dicke gezeigt, die einen zusätzlichen Schutz bezüglich der
auftretenden Spannungen bieten.
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Die
Verdrehleiter 38 der beiden anderen Phasen sind entsprechend
dem Verdrehleiter 38 aufgebaut.
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- 10
- erstes
Schaltanlagenmodul
- 12
- erstes
Leiterelement
- 14
- zweites
Leiterelement
- 16
- drittes
Leiterelement
- 18
- erster
Anschlussflansch
- 20
- zweiter
Anschlussflansch
- 22
- Klemmstück
- 24
- Ausnehmung
- 26
- Mittellinie
- 30
- zweites
Schaltanlagenmodul
- 32
- Mittelachse
- 34
- erstes
Leiterbauteil
- 36
- Standardverdrehstück
- 38
- Verdrehleiter