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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung findet auf dem Gebiet der Konfiguration von
elektrischen Energieverteilungsinstallationen und der Anordnung
der elektrischen Einrichtungen Anwendung, die in den Installationen
enthalten sind, und zwar insbesondere zur primären Verteilung, bei der die
elektrischen Einrichtungen hauptsächlich für die Hochspannungs-/Mittelspannungs-Verteilerstationen
der Elektrizitätsunternehmen
und/oder großen
Industrien bestimmt sind, bei denen die Unterbrechung der elektrischen
Versorgung unzulässig
ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schaltanlage mit
modularer Struktur, die die Konfiguration verschiedener elektrischer
Schemata in den Installationen für
primäre
elektrische Verteilung ermöglichen
soll und mehrere unabhängige,
miteinander verbundene Kammern umfasst, um die elektrischen und
mechanischen Elemente und Schaltelemente unterzubringen, die das
elektrische Verteilungsnetz konfigurieren und vor Störungssituationen schützen können, die
durch Kurzschlüsse
in Einrichtungen oder in Kabeln, Erdschlüsse usw. verursacht werden,
sowie die Sicherheit der Personen zu gewährleisten, die diese elektrischen
Einrichtungen bedienen.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Die
elektrische Schaltanlage des Netzes ist im Normalfall in vorgefertigten
und am Herstellungsort geprüften
Einrichtungen installiert, die gewöhnlich als Zellen bezeichnet
werden. Diese Zellen können unterschiedliche
Kammern aufweisen: Schienenkammer, Schalterkammer, Verbindungskammer,
Niederspannungskammer usw.
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Die
Schienenkammer ist im Allgemeinen aus einer Metallhülle gebildet,
die einen Schienensatz oder eine Sammelschiene der Hauptschaltung
enthält,
die das elektrische Verteilungsnetz versorgt. In einer Dreiphasenkonfiguration
besteht jede Sammelschiene oder jeder Schienensatz aus mindestens drei
Schienen.
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Es
sind verschiedene Formen der Versorgung einer elektrischen Anlage
bekannt, die unterschiedliche Schienenkonfigurationen ermöglichen, wie
die folgenden:
- – Einfache Schiene: wenn eine
einzige Versorgungsschaltung (ein einziger Schienensatz oder Sammelschiene)
vorhanden ist. In einer Dreiphasenkonfiguration gibt es mindestens
drei Schienen.
- – Doppelte
Schiene: wenn die Hauptschaltung aus zwei Versorgungsschaltungen
gebildet ist (zwei Schienensätze
oder Sammelschienen existieren). In einer Dreiphasenkonfiguration
gibt es mindestens sechs Schienen. In diesem Fall ist die erste
Sammelschiene mit dem Verteilungsnetz verbunden, während die
zweite Sammelschiene unverbunden ist und an das Verteilungsnetz
angeschlossen wird, wenn die erste aufgrund von Wartungsvorgängen oder
aufgrund einer Störung außer Betrieb
ist, ohne dass der Sammelschienenwechsel die elektrische Energieversorgung unterbricht,
und unter Berücksichtigung
dessen, dass im Dauerbetrieb nur eine Sammelschiene verbunden sein
darf.
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Insbesondere
in Anlagen mit einer doppelten Schienenkonfiguration befindet sich
jeder Schienensatz oder jede Sammelschiene in einer unabhängigen Kammer,
um die Ausbreitung einer internen Betriebsstörung zu verringern. Diese Schienenkammern
sind gewöhnlich
in dem oberen hinteren Teil der Zelle, im Normalfall in horizontaler
Position und in Querrichtung zu der Schaltseite der Zelle (der Vorderseite)
angeordnet, wobei sie zum Beispiel übereinander oder hintereinander
befestigt sein können, und
weisen ein Schaltelement auf (zum Beispiel einen Trennschalter),
das für
die Erdung und dazu geeignet ist, die Umschaltung zwischen den zwei
Sammelschienen vorzunehmen.
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Das
Schaltelement befindet sich in einer unabhängigen Kammer, so dass in einer
doppelten Schienenkonfiguration gelegentlich zwei unabhängige Kammern
existieren, wobei jede ein Schaltelement mit den Funktionen der
Trennschaltung und Umschaltung der Sammelschienen und manchmal auch
mit der Funktion der Erdung aufweist. Diese Kammer kann folglich
als Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammer bezeichnet werden.
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Ein
Problem dieser Anordnungsart der Sammelschienen (quer zu der Schaltseite)
ist, dass in einer doppelten Schienenkonfiguration gelegentlich zwei
Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammern erforderlich sind,
eine erste Kammer, die an der Schaltseite der Zelle angeordnet ist,
während
eine zweite Kammer an der Hinterseite angeordnet ist, die der Schaltseite
gegenüberliegt,
wodurch der Zugang zu dieser zweiten Kammer erschwert wird.
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Die
Kammern können
als Isoliermittel Luft oder eine andere Gasart wie zum Beispiel
SF6, Trockenluft, Stickstoff usw. benutzen,
um den Abstand zwischen den Schienen der Sammelschiene, und in einer
Konfiguration mit doppelten Schienen, zwischen den Schienen der
ersten und zweiten Sammelschiene zu verringern, wodurch eine Hülle geschaffen
wird, die kompakter ist und gegen äußere Bedingungen wie Feuchtigkeit,
Verschmutzung usw. unempfänglich
ist.
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Ein
Beispiel dieser Art von Schaltanlage mit zwei Schienensätzen ist
in der Patentschrift
EP1463174 offenbart,
wobei jeder Schienensatz einen Trennschalter in der gleichen Kammer
aufweist. Ein Problem, das diese Patentschrift
EP1463174 nicht löst, tritt auf, wenn ein Fehler
in der Isolierung zwischen Schienen auftritt, da der Trennschalter
in der gleichen Kammer angeordnet ist wie die Schienen und somit
ebenfalls betroffen ist, was den Austausch des kompletten Moduls
(einschließlich
des Trennschalters) mit der daraus folgenden Verteuerung der Wartung
der Anlage notwendig machen würde.
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Um
dieses Problem zu vermeiden, wird zum Beispiel in
WO0215352 ,
WO2006000443 ,
EP0796514 und
US20020008084 eine Kammer des Trennschalters
definiert, die mit Gas isoliert ist und von der Schienenkammer getrennt
ist. In diesen Erfindungen besteht jedoch die Gefahr, dass der interne
Schienenbogen zwischen einer Phase und leitenden geerdeten Teilen
oder sogar zwischen Phasen stattfinden kann, wobei dieser letztgenannte
Defekt darauf beruht, dass die Schienen keine eigene Isolierung
aufweisen, was die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines internen
Defekts erhöht.
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Die
Schaltelemente, die mit den Schienen verbunden sind, können zum
Beispiel aus einem Trennschalter mit drei Positionen (verbunden – getrennt – geerdet)
und einem Trennschalter mit zwei Positionen (verbunden – getrennt),
wie in dem Beispiel aus
WO2006000443 ,
oder aus zwei Trennschaltern mit drei Positionen (verbunden – getrennt – geerdet)
bestehen, wie in
WO0215352 ,
US20020008084 und
EP1463174 . Gewöhnlich werden
die Trennschalter auch in der Kammer des automatischen Schalters
installiert angeordnet, wie die Patentschriften
EP0796502 ,
EP0796514 und
EP0803141 zeigen.
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Folglich
können
je nach Art und Standort solcher Schaltelemente unterschiedliche
Zellenkonfigurationen (siehe 1, 2 und 3)
erhalten werden, die alle ihre Vor- und Nachteile haben.
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In 1 ist
eine Zelle für
Anlagen mit Doppelschiene, das heißt, mit zwei Versorgungsschaltungen,
dargestellt, die unabhängige
Kammern (3a, 3b) für die zwei Sammelschienen (1, 2)
aufweist, die von zwei Kammern (5, 6) getrennt
sind, die jeweils Folgendes aufweisen:
- – ein erstes
Schaltelement (13a), das aus einem Trennschalter mit zwei
Positionen besteht, der mit einer ersten Sammelschiene (1)
einer Versorgungsschaltung verbunden ist,
- – ein
zweites Schaltelement (13b), das aus einem Trennschalter
mit drei Positionen besteht, der mit einer zweiten Sammelschiene
(2) verbunden ist, die der anderen Versorgungsschaltung
entspricht.
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Eine
der Funktionen, die mindestens eines der Schaltelemente (13a, 13b)
ausführen
muss, ist die Erdung stromabwärts
der Anlage. Die Erdung der Anlage, die in 1 dargestellt
ist, ist von Nachteil, wenn die Anlage von der Versorgungsschaltung
versorgt wird, die von dem Trennschalter mit zwei Positionen gesteuert
wird, da dann die Schienenumschaltung ausgeführt werden muss, um die Erdung
durch den Trennschalter mit drei Positionen ausführen zu können, wobei all dies eine große Anzahl
an Schaltvorgängen
einbezieht und die Ausführungszeit
erhöht
wird.
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Zur
Beseitigung dieses Nachteils werden Zellen konfiguriert, in denen
beide Schaltelemente (13a, 13b) Trennschalter
mit drei Positionen sind, wie in 2 und 3.
Dies bedeutet jedoch die Anordnung komplexerer Betätigungselemente
und eine Erhöhung
der Kosten der Anlage.
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Darüber hinaus
werden die Gestaltungen nicht ausgeschöpft, da die Schaltelemente
(
13a,
13b) mit einem Trennungs- und Verbindungselement (
7)
in Reihe verbunden sind, das ein automatischer Schalter oder ein
Lasttrennschalter ist, wie in den Beispielen der bereits erwähnten Dokumente
WO2006000443 ,
US20020008084 ,
WO0215352 ,
EP1463174 ,
EP0796502 ,
EP0796514 und
EP0803141 ausgeführt ist. Die Zellengestaltung
für eine
Doppelschiene unterscheidet sich von derjenigen, die bei einer einfachen
Schiene benutzt werden kann, da komplexere Betätigungselemente verwendet werden,
die Verlässlichkeit
hinsichtlich der Funktionsweise gegenüber einer einfacheren Lösung geringer
ist und die Kosten steigen.
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Andererseits
können
Anlagen mit einem oder mehreren Schienensätzen durch Verbinden einer
Vielzahl von Zellen gemäß verschiedener
Kopplungsweisen gebildet werden, die folgende umfassen:
- – Kopplung
direkt zwischen Schienen, wobei die Schienenmodule ohne Druckbeaufschlagung zum
Installationsort transportiert werden müssen. Dies impliziert die Gasmanipulation
vor Ort, um die Zellen zu füllen,
was zusammen mit der nachfolgenden Abdichtung die Wahrscheinlichkeit
von Gasleckagen in die Atmosphäre
erhöht.
Wenn außerdem
aufgrund einer Störung
oder als Folge der Erweiterung oder Modifikation des elektrischen Schemas
eine Zelle ersetzt oder hinzugefügt
werden muss, muss eine Gasentleerung vor Ort ausgeführt werden,
die die Verbindung der neuen Zelle zur nachfolgenden Füllung mit
Gas und Abdichtung ermöglicht.
All diesen Vorgängen
am Einsatzort mangelt es an Produktions- und Steuermitteln, die
am Herstellungsort eingesetzt werden, was die Verlässlichkeit
der Lösung
vermindert und gleichzeitig die Verbindungs- und Wiederherstellungskosten
erhöht.
- – Kopplung
von Zellen mittels Verbindungssätzen, zum
Beispiel von den Seiten, wie die bereits zitierten Dokumente WO0215352 , WO2006000443 und EP1463174 vorsehen. Die Verbindungsgehäuse sind
am Herstellungsort vorab mit Druck beaufschlagt worden, jedoch müssen bei
Austausch/Hinzufügung
einer Zelle die benachbarten Zellen, die Kabel des Mittelspannungsnetzes
und die Niederspannungs-Steuerverdrahtung
verlagert werden, um die neue Zelle durch die Verbindungssätze zu verbinden.
Dieser Prozess bedeutet eine Erhöhung
der Betriebszeiten, Gefahr der Verursachung von ungewollten Abschaltungen
in der Niederspannungs-Steuerverdrahtung oder sogar Beschädigung der
Isolierung der Mittelspannungsverbindungen.
- – Kopplung
mittels Durchführungen,
die in dem oberen Teil der Zellen installiert sind, so dass die Schienen
mit den Durchführungen
durch Buchsen verbunden werden.
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Manchmal
wird die Verbindung zwischen den Zellen und dem Netz mittels einer
Tulpe und einem Kabel mit Anschluss ausgeführt. Diese Verbindung ist sehr
komplex und empfindlich und somit nicht sehr verlässlich.
Außerdem
werden um das Kabel Intensitätstransformatoren
installiert, die mit den entsprechenden Relais verbunden und vor
Ort geprobt werden müssen,
was die Unsicherheit während des
Betriebs weiter erhöht.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung löst
die oben dargelegte Problematik in allen und jedem einzelnen der beschriebenen
Aspekte und stellt eine modulare Schaltanlage für elektrische Anlagen mit mindestens einer
Sammelschiene der Hauptschaltung bereit, die eine konstante Versorgung
der elektrischen Energie gewährleistet,
was eine unerlässliche
Voraussetzung in den primären
Verteilungsanlagen ist.
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Konkret
umfasst die hier vorgeschlagene Schaltanlage zur elektrischen Verteilung
mehrere abgedichtete, miteinander verbundene Kammern, die eine modulare
Zelle bilden, an die andere benachbarte Zellen angeschlossen werden
können,
um die Anlage gemäß unterschiedlicher
elektrischer Schemata zu konfigurieren.
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Jede
Zelle umfasst eine einzige Schienenkammer, die in ihrem oberen Teil
angeordnet ist, in dem sich mindestens eine Dreiphasensammelschiene
befindet, die aus mindestens drei Schienen besteht. In einer Konfiguration
mit einfacher Schiene weist diese Kammer eine einzige Sammelschiene auf,
während
sie in einer Konfiguration mit Doppelschiene zwei Schienensätze oder
Sammelschienen aufweist. Die Schienen, die jede Sammelschiene bilden,
sind von den restlichen Schienen der Sammelschiene elektrisch isoliert
und abgetrennt. Der Ausdruck elektrisch isoliert bedeutet, dass
jede Schiene mit einem Halbleitermaterial bedeckt ist, das mit dem Erdpotenzial
verbunden (geerdet) ist. Der Ausdruck abgetrennt bedeutet, dass
jede einzelne Schiene von den restlichen Schienen mittels einer
Trennwand, Wand oder physikalischen Trennung jeglicher Art getrennt
ist. Auf diese Weise wird vermieden, dass zwischen den Schienen
ein Bogen zwischen Phasen auftritt, da jede einzelne Schiene von
dem Rest isoliert ist.
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Außerdem umfasst
die Zelle:
- mindestens eine Trennschalt- und/oder
Umschaltschienenkammer, die ein Schaltelement aufweist, das gestaltet
ist, die Funktionen der Trennschaltung und/oder Umschaltung der
Schienen auszuführen,
wobei das zitierte Schaltelement die zwei Positionen getrennt und
verbunden ohne Erdung aufweist. In einer Konfiguration mit Doppelschiene
existieren zwei unabhängige
Trennschalt- und/oder
Umschaltkammern, eine für
jede Sammelschiene; und außerdem,
- – eine
einzige Trennungs- bzw. Verbindungs- und Erdungskammer, die ein
Schaltelement, das ausgelegt ist, um die Funktionen der Trennung
bzw. Verbindung auszuführen,
und ein Schaltelement aufweist, das ausgelegt ist, die Erdung auszuführen.
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Die
mindestens eine Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammer ist
in einem dielektrischen Fluid isoliert, das SF6,
Trockenluft, Stickstoff, Öl
usw. sein kann. Das Schaltelement, das in der mindestens einen Trennschalt-
und Umschaltschienenkammer angeordnet ist, kann aus einem Trennschalter
der linearen Schiebeart oder Drehart bestehen und in dem letztgenannten
Fall der doppelten Kontaktart oder Gelenkart sein. Das Schaltelement
kann mittels motorisierter Betätigungselemente
und einer PLC („Power
Line Commuications")-Vorrichtung,
die unter Verwendung des elektrischen Netzes selbst als Infrastruktur
Steuerbefehle überträgt, oder
durch mechanische Betätigungselemente
mittels Hebeln, die mechanische Verriegelungen aufweisen, um falsche Schaltungen
zu vermeiden, betrieben werden. Auf diese Weise wird die Ausführung des
Schaltvorgangs der Sammelschiene einer Versorgungsschaltung zu einer
anderen ohne Unterbrechung der elektrischen Energieversorgung stromabwärts der
Installation ermöglicht.
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Andererseits
ist die Trennungs- bzw. Verbindungs- und Erdungskammer in einem dielektrischen Fluid
isoliert, das SF6, Trockenluft, Stickstoff, Öl usw. sein
kann. Das Erdungselement und das Trennungs- bzw. Verbindungselement,
die in der Trennungs- bzw. Verbindungs- und Erdungskammer angeordnet sind,
können
zum Beispiel aus einem Erdungstrennschalter mit zwei Positionen
zur Erdung der Schaltung und einem automatischen Schalter oder einem Lasttrennschalter
für die
Funktionen der Trennung und Verbindung bestehen, wobei der letztgenannte aus
einer Vakuumflasche bestehen kann. Solch ein Erdungselement und
Trennungs- und/oder Verbindungselement sind mit mindestens einem
der Schaltelemente, die sich in der Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammer
befinden, in Reihe verbunden sein.
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Folglich
ist das Schema, das stromabwärts des
Schaltelements mit zwei Positionen resultiert, das die Trennschaltung
und/oder Umschaltung der Schienen ausführt, die Trennungs- bzw. Verbindungs-
und Erdungskammer, und zwar sowohl in einem Schema mit einfacher
Schiene als auch in einem Schema mit Doppelschiene. Der einzige
Unterschied besteht darin, dass in einer Konfiguration mit Doppelschiene
zwei Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammern benötigt werden,
das heißt, die
Konfiguration mit Doppelschiene die gleichen Kammern aufweist wie
eine Konfiguration mit einfacher Schiene, jedoch plus einer zusätzlichen
Trennschalt- und/oder Umschaltkammer. Auf diese Weise werden einfachere
Einrichtungen geschaffen, wobei eine größere Verlässlichkeit hinsichtlich der
Funktionsweise gewährleistet
wird und die Kosten gesenkt werden.
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Genau
wie das Schaltelement der Schienenumschaltung und/oder -trennschaltung
können
das Trennungs- bzw. Verbindungselement und das Erdungselement mittels
einer PLC und motorisierter Betätigungselemente,
Kipprelais oder mechanischer Betätigungselemente
betrieben werden, die sich außerhalb
der Zelle oder innerhalb einer Schaltkammer befinden, die von der
Vorderseite der Zelle zugänglich
ist.
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Dank
der Trennung in verschiedene und elektrisch verbundene Kammern des
Schaltelements, das der Schienenumschaltung und/oder -trennschaltung
entspricht, bezüglich
der Trennungs- bzw. Verbindungs- und Erdungselemente werden die Herstellungsvorgänge und
die Austauschvorgänge
in Falle der Abnutzung eines der Elemente erleichtert.
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Die
elektrische Verbindung zwischen der Trennungs- bzw. Verbindungs-
und Erdungskammer mit der mindestens einen Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammer
wird mittels eines Kopplungselements (zum Beispiel: Schienendurchführung) ausgeführt, das
die elektrische Kontinuität
zwischen beiden Kammern ermöglicht
und gleichzeitig die Dichtheit derselben gewährleistet. Bei einer Installation
mit zwei Sammelschienen, die folglich aus einer Zelle mit zwei Trennschalt-
und/oder Umschaltschienenkammern gebildet ist, kann eine elektrische
Verbindung zwischen diesen beiden Trennschalt- und/oder Umschaltkammern
und eine andere Verbindung zwischen nur einer der Kammern und der
Trennungs- bzw. Verbindungs- und Erdungskammer hergestellt werden
(siehe 5). Eine alternative Ausführungsform der elektrischen
Verbindung besteht aus der elektrischen Verbindung der Trennungs-
bzw. Verbindungs- und Erdungskammer mit jeder der Trennschalt- und/oder Umschaltkammern
jedes Schienensatzes (siehe 6).
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In
jeder der beschriebenen Optionen wird die Kammer, die der Trennung
bzw. Verbindung und Erdung entspricht und in einer Zelle mit zwei
Schienensätzen
verwendet wird, voll ausgenutzt, da es sich um die gleiche handelt,
die in Installationen mit einfacher Schiene benutzt wird.
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Es
ist auch eine Aufgabe der Erfindung, dass die Schienenkammer in
einem oberen Teil der Zelle angeordnet ist, wobei die mindestens
eine Sammelschiene horizontal und parallel zu einer Schaltseite der
Zelle angeordnet ist, und mit der mindestens einen Trennschalt-
und/oder Umschaltschienenkammer von einem oberen Teil der mindestens
einen Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammer elektrisch verbunden
ist, wobei die mindestens eine Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammer von
der Schaltseite der Zelle zugänglich
bleibt. Die Trennungs- bzw. Verbindungs- und Erdungskammer ist unter
der mindestens einen Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammer
angeordnet. Auf diese Weise wird ein besserer Zugang zu dem Schaltelement
geschaffen, das in der mindestens einen Trennschalt- und/oder Umschaltkammer
angeordnet ist. In einer Konfiguration mit doppelter Schiene existieren zwei
Trennschalt- und/oder Umschaltkammern, wobei beide Kammern von der
Schaltseite der Zelle zugänglich
sind.
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Um
die Installationen, die aus den mehreren Zellen zusammengesetzt
sind, anzupassen, ermöglicht
die modulare Schaltanlage gemäß der Erfindung,
eine Vielzahl von Zellen (Module) in angrenzender Weise durch Verbindungselemente
(zum Beispiel: Durchführungen)
zu verbinden, die in dem oberen Teil der Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammer(n)
befestigt sind. Die Verbindung zwischen den Verbindungselementen
und ihren entsprechenden isolierten Schienensätzen wird durch T-Buchsen oder X-Buchsen
ausgeführt,
wobei diese Buchsen an ihrem offenen Ende die Kopplung eines Mittelspannungstransformators
oder Verschlussstopfens zur Isolierung ermöglichen.
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Auf
diese Weise sind die Zellen vollständig am Herstellungsort gebaut
und geprobt, wobei die Kammern gasisoliert, abgedichtet, mit Druck
beaufschlagt und Leckageerkennungsproben und dielektrischen Prüfungen unterzogen
werden. Sobald ein Austausch oder eine Hinzufügung einer Zelle notwendig
wird, ermöglicht
das Verbindungssystem das Ersetzen/Erweitern von Funktionen, ohne
benachbarte Zellen oder Netz- oder Steuerkabel verlagern zu müssen oder
Gas vor Ort manipulieren zu müssen,
wodurch die dielektrische Festigkeit und eine erhöhte Verlässlichkeit
der Installation gewährleistet wird
sowie die Bedienvorgänge
minimiert werden. Dies ermöglicht
eine schnelle Schienendienstwiederherstellung nach einem Eingriff
dieser Art und die Wiederherstellungszeiten und -kosten werden definitiv
verringert.
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Wie
oben erwähnt,
kann die Zelle andererseits eine Schaltkammer umfassen, die von
der Schaltseite der Zelle zugänglich
ist und alle Betätigungselemente
der Schaltelemente aufweist, nämlich
sowohl das der Trennschalt- und/oder Umschaltfunktionen der Sammelschiene
entsprechende als auch die Betätigung
des Trennungs- bzw. Verbindungselements (Öffnungs-/Schließtaste des verwendeten automatischen
Schalters oder Trennlastschalters) und des Erdungstrennschalters.
Diese Schaltkammer kann auch eine Übersicht über die Schaltelemente, Anzeigen
ihres Zustands und einen Schlitz für den Zugang des Federbelastungshebels
der mechanischen Betätigungselemente
usw. aufweisen.
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Zur
Erreichung einer größeren Verlässlichkeit
der Installation und für
ihren Betrieb kann die Betätigung
der Schaltelemente redundant sein: Zum Beispiel kann die Zelle einerseits
von außen
mittels der PLC und motorisierter Betätigungselemente oder durch
Kipprelais betrieben werden und andererseits durch den Zugang durch eine
Tür an
der Frontseite der Zelle, bei der sich die Schaltkonfiguration befindet,
die aus den mechanischen Betätigungselementen
gebildet ist, die mittels Hebeln betätigt werden.
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Außerdem kann
die Zelle eine Steuerkammer umfassen, die auch von der Frontseite
der Zelle zugänglich
ist, an der sich die Niederspannungselemente wie die Mess- und Kommunikationsgeräte, Schutzrelais,
Steuersignal-Klemmenleiste usw. befinden.
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An
der Hinterseite der Zelle kann vorzugsweise eine Gasentleerungseinheit
bereitgestellt sein, um die ausgestoßenen Gase bei hoher Temperatur zu
leiten, die speziell gestaltete Leitungen aufweist, so dass diese
Gase auf die Anlagenbediener keine negativen Auswirkungen haben.
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Für den Frontalzugang
zu den Netzkabeln umfasst die Zelle außerdem eine Kabelkammer, die angemessene
Verbindungsmittel (zum Beispiel Durchführungen, die mit entsprechenden
Buchsen verbunden sind), um die Verbindung zwischen der Schaltanlage
und den Netzkabeln aufgrund ihrer Festigkeit betriebssicher und
gleichzeitig einfach für die
Anlagenbediener auszuführen.
Darüber
hinaus ermöglichen
die Verbindungsmittel der Kabelkammer die Installation von Messelementen
wie zum Beispiel von toroidalen Transformatoren, um Schutzsysteme (zum
Beispiel: toroidaler Transformator – Relais) bereitzustellen,
die bereits am Herstellungsort erprobt wurden, wodurch das Auftreten
von Problemen bei der Installation vor Ort bedeutend verringert
wird.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Um
die vorliegende Beschreibung zu ergänzen und zu einem besseren
Verständnis
der Merkmale der Erfindung zu verhelfen, liegen als Bestandteil dieser
Beschreibung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
derselben die folgenden erläuternden und
nicht einschränkenden
Zeichnungen bei. Es zeigen:
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1. – Eine schematische
Darstellung einer Ausführungsform
gemäß dem Stand
der Technik der Schaltanlage für
Installationen mit Doppelschiene, mit zwei getrennten Sammelschienen
in zwei Schienenkammern, die sich von den zwei unabhängigen Kammern,
die zwei Trennschalter aufweisen, einen mit zwei Positionen und
einen anderen mit drei Positionen, unterscheiden und anders als
diese sind.
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2. – Eine schematische
Darstellung einer anderen Ausführungsform
gemäß dem Stand
der Technik der Schaltanlage für
Installationen mit Doppelschiene, mit zwei getrennten Sammelschienen
in zwei Schienenkammern, die sich von den zwei unabhängigen Kammern,
die zwei Trennschalter mit drei Positionen aufweisen, unterscheiden
und anders als diese sind.
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3. – Eine schematische
Darstellung einer anderen letzten Ausführungsform gemäß dem Stand
der Technik der Schaltanlage für
Installationen mit Doppelschiene, mit zwei getrennten Sammelschienen
in zwei Schienenkammern, die sich von der Kammer, die zwei Trennschalter
mit drei Positionen und das Trennungs- bzw. Verbindungsschaltelement aufweist,
unterscheiden und anders als diese sind.
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4. – Eine schematische
Darstellung für Installationen
mit einfacher Schiene, in der nur eine Schienenkammer, eine Trennschalt-
und/oder Umschaltkammer, die einem Trennschalter mit zwei Positionen
entspricht, und eine Trennungs- bzw. Verbindungs- und Erdungskammer
zusammen mit einem Schalter unterschieden werden, wobei in dem unteren
Teil eine Kabelkammer angeordnet ist.
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5. – Eine schematische
Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für Installationen
mit Doppelschiene, in der zwei Trennschalt- und/oder Umschaltkammern,
die zwei Trennschaltern entsprechen, die elektrisch miteinander verbunden
sind, und eine einzige Schienenkammer, eine Trennungs- bzw. Verbindungs-
und Erdungskammer, die einen Erdungstrennschalter zusammen mit einem
Schalter aufweist, unterschieden werden, wobei diese Kammer mit
einer einzigen der Trennschalt- und/oder Umschaltkammern verbunden
ist, wobei in dem unteren Teil eine Kabelkammer angeordnet ist.
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6. – Eine schematische
Darstellung einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für Installationen
mit Doppelschiene, in der wie in der vorherigen Figur eine einzige
Schienenkammer, zwei Trennschalt- und/oder Umschaltkammern, die
zwei Trennschaltern entsprechen, und eine Trennungs- bzw. Verbindungs-
und Erdungskammer, die einen Erdungstrennschalter zusammen mit einem Schalter
aufweist, unterschieden werden, wobei diese Kammer mit jeder der
Trennschalt- und/oder Umschaltkammern verbunden ist, wobei in dem
unteren Teil eine Kabelkammer angeordnet ist.
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7. – Eine Übersicht
der modularen Schaltanlage der Erfindung für Installationen mit Doppelschiene,
in der die modulare Struktur mit allen Kammern dargestellt ist,
die die Schaltanlage umfasst: die Schienenkammer, die Trennschalt-
und Umschaltkammern, die Trennungs- bzw. Verbindungs- und Erdungskammer,
die Kabelkammer und außerdem
eine Schaltkammer, eine Steuerkammer und eine Gasentleerungseinheit.
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8. – Eine Übersicht
der modularen Schaltanlage der Erfindung für Installationen mit Doppelschiene,
in der für
ein besseres Verständnis der
modularen Struktur und der Positionierung einiger Kammern der Schaltanlage
die Schalt- und Steuerkammern nicht dargestellt sind, sondern: die
Schienenkammer, die Trennschalt- und Umschaltkammern, die Trennungs-
bzw. Verbindungs- und Erdungskammer, die Kabelkammer und eine Gasentleerungseinheit.
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9. – Eine Übersicht
der Schienenkammer, in der die Isolierung und Abtrennung der Schienen
dargestellt ist.
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10. – Ein Detail
der Verbindung der modularen Schaltanlage durch ihre Kabelkammer
mit den Netzkabeln, die mittels Durchführungen mit Buchsen verbunden
sind, wobei mit diesen Durchführungen
auch ein toroidaler Transformator verbunden ist, um den Schutz der
Installation zu gewährleisten.
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11. – Eine Installation
mit einer Vielzahl von Zellen, die mittels der Verbindung der unterschiedlichen
Module, die in 7 einzeln dargestellt sind,
durch T-Buchsen und X-Buchsen, zusammen mit der Kopplung eines Mess-
und Spannungstransformators oder eines Verschlussstopfens an dem
offenen Ende der Buchsen ausgeführt
ist.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Angesichts
von 5, 6, 7 und 8 kann
eine bevorzugte Ausführungsform
der modularen Schaltanlage für
elektrische Installationen mit Doppelschiene beschrieben werden,
die eine erste Sammelschiene (1) und eine zweite Sammelschiene
(2) aufweist, die in einer Schienenkammer (3)
angeordnet sind, die in einem oberen Teil einer Zelle (12)
angeordnet ist, die ein Modul dieser Dreiphasenschaltanlage bildet.
Die Dreiphasensammelschiene (1, 2) ist aus mindestens
drei Schienen gebildet, wie in 8 und 9 zu
sehen ist.
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Die
Zelle (12) ist in unterschiedliche Kammern aufgeteilt,
die miteinander verbunden sind. Wie in 9 dargestellt,
sind alle Schienen, die zu den Sammelschienen (1, 2)
gehören,
in der Schienenkammer (3) elektrisch voneinander isoliert
und abgetrennt, zum Beispiel physikalisch durch Trennwände (26)
getrennt, um die Wahrscheinlichkeit eines Isolationsfehlers zwischen
Schienen zu verringern, wobei die Schienenkammer (3) gestaltet
ist, um einen internen Bogen zwischen Phasen und leitende geerdete Teile
zu unterstützen.
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Wie
in 8 dargestellt, sind die zwei Sammelschienen (1, 2)
in der Schienenkammer (3) horizontal und parallel zu der
Schaltseite der Zelle (12) angeordnet, die die Vorderseite
definiert, so dass die höchste
IP-Schutzstufe des Systems „Ingress
Protection" gewährleistet
ist, das die Schutzstufen klassifiziert, die eine bestimmte Hülle oder
Abdeckung gegenüber
dem Eintritt von festen Objekten, Staub, Wasser usw. bietet, wenn
mit der einen oder der anderen Sammelschiene (1, 2)
gearbeitet wird.
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Unterhalb
dieser Schienenkammer (3) weist die Zelle (12)
zwei Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammern (5, 6)
auf, die jeweils ein Schaltelement (13a, 13b)
aufweisen, das aus einem Trennschalter mit zwei Positionen des Drehtyps
oder des linearen Schiebetyps bestehen kann, wobei jedes Schaltelement
(13a, 13b) dafür
bestimmt ist, die Funktion der Trennschaltung und Umschaltung jeweils
der ersten Sammelschiene (1) und der zweiten Sammelschiene
(2) auszuführen.
Der Übergang
von der ersten Sammelschiene (1) zu der zweiten Sammelschiene
(2), der von einem ersten Schaltelement (13a)
ausgeführt
wird, wird ohne Unterbrechung der elektrischen Energieversorgung
ausgeführt,
und andersherum führt
ein zweites Schaltelement (13b) den umgekehrten Übergang
bezüglich
der elektrischen Energieverteilung in ununterbrochener Weise aus.
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Wie
in 5, 6, 7 und 8 dargestellt,
ist unterhalb der beiden Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammern
(5, 6) an der Vorderseite der Zelle (12),
wobei eine erste Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammer (5)
neben der zweiten Trennschalt- und/oder
Umschaltschienenkammer (6) angeordnet ist, eine Trennungs-
bzw. Verbindungs- und Erdungskammer (4) aufgenommen, die
ein Trennungs- bzw. Verbindungselement (7), das ein Trennlastschalter
oder ein automatischer Schalter sein kann, der aus einer Vakuumflasche
besteht, zusammen mit einem Erdungselement (8) aufweist,
das aus einem Erdungstrennschalter mit zwei Positionen besteht.
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Sowohl
die Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammern (5, 6)
als auch die Trennungs- bzw.-
Verbindungs- und Erdungskammer (4) sind in einem Isoliergas
wie SF6, Trockenluft, Stickstoff usw. abgedichtet
und druckbeaufschlagt, so dass die Verbindungen zwischen den Kammern
(4, 5, 6) mit Hilfe einer Schienendurchführung (17),
wie in 5 dargestellt, oder mit Hilfe von zwei Schienendurchführungen
(17) für
beide Trennschalt- und/oder
Umschaltschienenkammern (5, 6), wie in 6 dargestellt,
ausgeführt
werden.
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5 zeigt
eine Ausführungsform
im Hinblick auf die elektrische Verbindung zwischen den oben erwähnten Kammern
(4, 5, 6), in der die Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammern
(5, 6) durch eine gemeinsame Schienendurchführung (14) elektrisch
miteinander verbunden sind, wobei eine andere Verbindung zwischen
der Trennungs- bzw. Verbindungs- und Erdungskammer (4)
und, in diesem Beispiel, der zweiten Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammer
(6) mittels einer Schienendurchführung (17) ausgeführt wird.
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In ähnlicher
Weise, wie in 5, 6, 7 und 8 dargestellt,
wird für
die Bereitstellung elektrischer Kontinuität und Bewahrung der Abdichtung
die elektrische Verbindung zwischen der Schienenkammer (3)
und jeder Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammer (5, 6)
mittels mindestens einer oberen Durchführung (15) ausgeführt, die
in dem entsprechenden oberen Teil der Trennschalt- und/oder Umschaltschienenkammer
(5, 6) angeordnet ist.
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Wie
in 7 und 8 dargestellt, verfügt die Zelle
(12) auch über
eine Gasentleerungseinheit (20), die Leitungen aufweist,
die die Gase, die sich während
eines internen Bogens in irgendeiner der bisher beschriebenen (3, 4, 5, 6)
Kammern bilden, bei hoher Temperatur nach draußen kanalisieren. Auf diese
Weise kann erreicht werden, dass sich die Gase vor ihrem Austritt
abkühlen,
wobei eine Verringerung der Rückschlagwirkung
der Gase erreicht und die Rückströmung der
Gase in die Entstehungskammer (3, 4, 5, 6)
vermieden wird.
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In
dem unteren Teil der Zelle (12) ist eine Kabelkammer (9)
hinzugefügt,
in der mindestens eine Durchführung
(21) vorgesehen ist, um mit Netzkabeln (16) des
elektrischen Verteilungsnetzes verbunden zu werden. Die Durchführungen
(21) verbinden die Trennungs- bzw. Verbindungs- und Erdungskammer
(4) und die Kabelkammer (9) elektrisch mittels Buchsen
(18), wodurch der Frontzugang zu den Netzkabeln (16)
ermöglicht
wird. Außerdem
ermöglichen
die Durchführungen
(21) die Installation eines Messelements (19,
zum Beispiel eines toroidalen Transformators, der darum verbunden
ist, wie in 10 dargestellt, um die elektrische
Intensität
oder die Spannung zu messen.
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Bisher
ist mit der Kabelkammer (9), der Schienenkammer (3),
einer der Trennschalt- und Umschaltschienenkammern (5, 6)
und der Trennungs- bzw. Verbindungs- und Erdungskammer (4) die
Gestaltung einer Zelle (12) für Installationen mit einfacher
Schiene möglich,
wie in 4 dargestellt, wobei die gleiche Gestaltung für zwei Installationsarten
ausgenutzt wird: einfache und doppelte Schiene.
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Wie
in 7 dargestellt, sind an der Vorderseite der Zelle
(12) zwei weitere Kammern angeordnet, nämlich eine Steuerkammer (11)
und eine Schaltkammer (10). Die Steuerkammer (11)
befindet sich in dem oberen Teil der Zelle (12) und in
ihrem Inneren sind Niederspannungsgeräte wie Messgeräte, Schutzrelais,
eine Steuersignal-Klemmenleiste, Kommunikationsgeräte und andere
Hilfsgeräte
angeordnet. Andererseits ist die Schaltkammer (10) in dem
mittleren Teil der Zelle (12) angeordnet und weist die Übersicht über die
Schaltelemente (13a, 13b), das Trennungs- und
Verbindungselement (7) zusammen mit dem Erdungselement
(8) sowie die entsprechenden Betätigungselemente davon, Zustandsanzeigen,
einen Schlitz für
den Zugang des Federbelastungshebels usw. auf.
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Für Installationen
mit mehreren Zellen (12, 12') werden Verbindungselemente benutzt,
die in dem oberen Teil der Zelle (12) und der benachbarten Zelle
(12') angeordnet
sind, konkret über
den Kammern (5, 6), wie in 11 dargestellt.
Die Verbindungselemente können obere
Durchführungen
(15) sein, die mit den Sammelschienen (1, 2)
mittels T-Buchsen (23) oder X-Buchsen (24) verbunden sind,
wobei diese Verbindungsbuchsen die Ankopplung eines Spannungsmesstransformators
(25) oder eines Verschlusstopfens (22) an einer
offenen Seite der T-Buchse
(23) oder der X-Buchse (24) ermöglichen.
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Die
verwendeten Bezugszeichen in diesem Text stehen für die folgenden
Elemente:
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- 1
- Erste
Sammelschiene
- 2
- Zweite
Sammelschiene
- 3
- Schienenkammer
- 4
- Trennungs-
bzw. Verbindungs- und Erdungskammer
- 5
- Erste
Trennschalt- und Umschaltschienenkammer
- 6
- Zweite
Trennschalt- und Umschaltschienenkammer
- 7
- Trennungs-
und Verbindungselement
- 8
- Erdungselement
- 9
- Kabelkammer
- 10
- Schaltkammer
- 11
- Steuerkammer
- 12
- Zelle
- 13a
- Erstes
Schaltelement
- 13b
- Zweites
Schaltelement
- 14
- Gemeinsame
Schienendurchführung
- 15
- Obere
Durchführung
- 16
- Netzkabel
- 17
- Schienendurchführung
- 18
- Buchse
- 19
- Messelement
- 20
- Gasentleerungseinheit
- 21
- Durchführung
- 22
- Verschlussstopfen
- 23
- T-Buchse
- 24
- X-Buchse
- 25
- Spannungsmesstransformator
- 26
- Trennwände oder
Abtrennungen zwischen Schienen