DE102010036289B4

DE102010036289B4 - Schaltschrank mit einem Schalter, insbesondere einem Leistungsschalter

Info

Publication number: DE102010036289B4
Application number: DE102010036289.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Cermann; Mario Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2024-05-23
Anticipated expiration: 2030-08-28
Also published as: WO2012025304A2; DE102010036289A1; WO2012025304A3

Abstract

Schaltschrank (1) mit einem Schalter (3), insbesondere einem Leistungsschalter, dessen Schalterrückseite (4) in den Schaltschrank (1) ragt und zugangs- und abgangsseitige Schalteranschlüsse (8o, 8u) aufweist, an die jeweils Stromschienen (90, 9u) angeschlossen sind, wobei die Kühlung des Schalters (3) mit Hilfe eines in den Schaltschrank (1) strömenden Kühlgases erfolgt, das den Schalter (3) passiert und den Schalt-10 schrank (1) wieder verlässt,dadurch gekennzeichnet,dass unmittelbar am zugangsseitigen und abgangsseitigen Schalteranschluss (8o, 8u) je ein Kühlkörper (10, 11) angeordnet ist,dass eine Leiteinrichtung (12) das Kühlgas zu den Kühlkörpern (10, 11) leitet unddass der Anschluss der Leiteinrichtung (12) an die Kühlkörper (10, 11) jeweils über eine Verteileinrichtung (13, 14) erfolgt, welche die Strömung des Kühlgases auf den Kühlkörper (10, 11) lenkt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaltschrank mit einem Schalter, insbesondere einem Leistungsschalter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Schaltschranke sind allgemein bekannt und dienen z.B. dazu, Leistungsschalter und an deren Schalteranschlüssen befestigte Stromschienen einer Schaltanlage aufzunehmen, um Bedienpersonen vor dem Berühren von unter Spannung stehenden Metallteilen zu schützen. Oft ist die Vorderseite (Bedienseite) der Leistungsschalter von außen zugänglich, während die Schalterrückseite in den Schaltschrank ragt. Die Leistungsschalter selbst dienen dazu, an der Schaltanlage angeschlossene Verbraucher bzw. diese selbst abzusichern. Der durch den Schalter fließende Strom wird im Gefahrenfall manuell oder automatisch unterbrochen, letzteres insbesondere bei Überschreitung eines vorgegebenen Stromgrenzwerts, also bei Kurzschluss und Überlast, ausgelöst durch eine Auslöseeinheit. Der durch den Schalter fließende Strom führt zu einer Erwärmung des Schalters und der Stromschienen, so dass entsprechend gekühlt werden muss. Dies erfolgt im einfachsten Falle durch Konvektion, wobei Außenluft durch unterhalb des Schalters angeordnete Lüftungsöffnungen in den Schaltschrank eintritt. Die sich nach oben bewegende Außenluft umströmt den Schalter, kühlt ihn und verlässt den Schaltschrank oberhalb des Leistungsschalters wieder durch entsprechende Lüftungsöffnungen. Für Wartungs- und Montagearbeiten sind die Schaltschränke meist mit einer Tür ausgestattet und die Lüftungsoffnungen befinden sich unten in der Tür und oben in der Tür oder im Dachblech. Die beim Betrieb des Leistungsschalters entstehende Verlustwärme kann durch die Konvektion zu einem erheblichen Teil abgeführt werden. Trotzdem kommt es immer noch zu einer erheblichen Erwärmung, so dass die Leistungsschalter oft nur mit 70-90% des Nennstroms betrieben werden können.
Aus der Patentschrift DE 10 2007 023 980 B3 ist eine Stromsammelschienenanordnung bekannt, die mit einem geschlossenen Kühlkreis und einem Kühlaggregat zur Kühlung des in dem geschlossenen Kühlkreis strömenden Fluids ausgeführt ist. Aus der Offenlegungsschrift DE 36 17 231 A1 ist ein Schaltfeld mit einem Leistungsschalter und einem Lüfter bekannt, bei dem der Lüfter Kühlluft durch den Raum für den Leistungsschalter sowie verschiedene weitere Räume des Schaltfeldes ventiliert.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Betrieb von in Schaltschränken eingebauten Leistungsschaltern bis 100% des Nennstroms sicherzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungen dar.
Die Lösung sieht vor, dass unmittelbar am zugangsseitigen und abgangsseitigen,Schalteranschluss je ein Kühlkörper, angeordnet ist, dass eine Leiteinrichtung das Kühlgas zu den Kühlkörpern leitet, dass der Anschluss der Leiteinrichtung an die Kühlkörper jeweils über eine Verteileinrichtung erfolgt, welche die Strömung des Kühlgases auf den Kühlkörper lenkt.
Die Wirksamkeit der Kühlung lässt sich bei geringen Kosten erhöhen, wenn die Kühlkörper aus voneinander beabstandeten Kühlplatten gebildet, bis auf eine Grundplatte allseitig offen und die Räume zwischen den Kühlplatten auf einer Seite des Kühlkörpers zusätzlich mit einer Schottplatte abgeschlossen sind.
Im einfachsten Falle mündet die Leiteinrichtung an ihrem freien Ende in mindestens einem Rohr.
Der Aufwand ist gering, wenn das Kühlgas mit Hilfe eines Lüfters in die Leiteinrichtung gedrückt wird.
Die Sicherheit der Kühlung lässt sich erhöhen, wenn jeder Kühlkörper von einem eigenen Lüfter versorgt wird.
Zweckmäßig ist es, wenn die Lüfter in Abhängigkeit von der Temperatur an den Schalteranschlüssen geregelt sind.
Die Montage vereinfacht sich, wenn die Rohre flexibel ausgebildet sind.
Die Wartung des Schaltschranks lässt sich vereinfachen, wenn die Lüfter von außen in Bezug auf die Montage zugänglich sind.
Die Kühlung kann durch eine Kapselung des Innenraumes des Schaltschranks weiter verbessert werden.
Durch die gezielte Leitung von Kühlgas, insbesondere von Außenluft, an die Stromanschlüsse des Leistungsschalters über Leiteinrichtungen, insbesondere Rohre, und an den Stromanschlüssen und Stromschienen angeordnete Kühlkörper lässt sich die Kühlung deutlich verbessern. Das Kühlgas wird dabei vorteilhafterweise mit Hilfe von einem oder mehreren Lüftern in flexible Rohre gedrückt und mit Hilfe der Rohre direkt an die Stromanschlüssen und Kühlkörper geleitet. Die beiden Lüfter ermöglichen eine beidseitige Zuführung des Kühlgases, so dass auch bei Ausfall eines Lüfters noch eine ausreichende Kühlung gewährleistet ist (Redundanz). Mit Hilfe einer Temperaturerfassung an den Stromanschlüssen und einer Steuerung kann die Drehzahl der Lüfter dem Kühlbedarf angepasst werden. Durch die Anordnung der Lüfter in oder gleich hinter der Tür kann ein defekter Lüfter schnell und ohne Gefährdung eines Monteurs auch bei einer unter Spannung stehenden Schaltanlage getauscht werden. Die Verwendung von starren Rohren für die Zuführung des Kühlgases erfordert eine hohe Varianz mit vielen Biegungen, die den Kühlgasstrom bremsen können. Beim Einsatz von flexiblen Rohren oder Schläuchen kann man große Verlegeradien erzielen und die Wege des Kühlgases kurz halten, so dass die Strömungswiderstände relativ gering gehalten werden. Aufgrund der verbesserten Kühlung können die Leistungsschalter mit deutlich höherem Strom bzw. mit Nennstrom betrieben werden, ohne dass die zulässigen Temperaturen am Leistungsschalter oder an den Stromschienen überschritten werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine Vorderansicht eines Schaltschranks,
2 eine Seitenansicht des Schaltschranks gemäß 1 mit abgenommener Seitenwand,
3 eine Ansicht des Schaltschranks gemäß 1 von hinten mit abgenommenen Wänden und
4 die Ansicht gemäß 3 in einer Explosionsdarstellung.

1 zeigt eine Vorderansicht eines Schaltschranks 1, der von einer Tür 2 verschlossen ist, wobei ein Leistungsschalter 3 in der Tür 2 angeordnet ist. Der Leistungsschalter, im Folgenden kurz Schalter 3 genannt - ist in 1 nur schematisch als Rechteck dargestellt; seine Vorderseite (Bedienseite) ist von außen zugänglich, während der hintere Teil, die Schalterrückseite 4 (s. 2), in den Schaltschrank 1 ragt. Unten befinden sich in der Tür 2 Lüftungsöffnungen 5 zum Eintritt von Außenluft, welche den Schaltschrank durch Lüftungsöffnungen 6 im Dachblech wieder verlässt.
In 2 ist der Schaltschrank 1 von der Seite mit abgenommener Seitenwand (Seitenwandblech) zu sehen. Man erkennt den in den Innenraum 7 ragenden Schalter 3, an dessen Rückseite sich Schalteranschlüsse 8o, 8u oben und unten befinden, an welche Stromschienen 9o, 9u angeschlossen sind. Unmittelbar an den Stromschienen 9o, 9u ist jeweils ein Kühlkörper 10, 11 auf einer Grundplatte angeordnet,und zwar im Bereich des Schalteranschlusses 8u und im Bereich des Schalteranschlusses 8o. Von den Lüftungsöffnungen 5 führen Leiteinrichtungen 12 in Form von flexiblen Rohren 12a zu den Kühlkörpern 10, 11. Dabei münden die Rohre 12a, 12b in Verteileinrichtungen 13, 14, die den Kühlkörpern 10, 11 jeweils vorgeschaltet sind. Die Verteileinrichtungen 13, 14 lenken die Strömung der Au-ßenluft unmittelbar auf bzw. in die Kühlkörper. Zur Verstärkung des Außenluftstroms sind unmittelbar an den Lüftungsöffnungen 5 Lüfter 15 angeordnet, welche die Außenluft ansaugen und in die Rohre 12a, 12b drücken.
3 und 4 zeigen den Schaltschrank in einer Ansicht seitlich von hinten, wobei der Schaltschrank 1 in 4 in einer Explosionsdarstellung gezeigt ist. Man erkennt, dass es sich bei dem Schalter 3 um einen dreipoligen Leistungsschalter handelt und dass für jeden Pol jeweils zwei Kühlkörper 10, 11 verwendet werden. Die Kühlkörper 10, 11 sind rückseitig mit einer Schottplatte 16 (Schottblech) abgeschlossen (abgeschottet). Die Verteileinrichtung 13, 14 versorgt jeweils alle drei Kühlkörper 8o, 8u. Zum Anschluss an die Verteileinrichtung 13, 14 sind die Rohre 12a, 12b beidseitig angeschlossen; entsprechend sind unten an den Lüftungsöffnungen 5 zwei Lüfter 15 vorgesehen.

Claims

Schaltschrank (1) mit einem Schalter (3), insbesondere einem Leistungsschalter, dessen Schalterrückseite (4) in den Schaltschrank (1) ragt und zugangs- und abgangsseitige Schalteranschlüsse (8o, 8u) aufweist, an die jeweils Stromschienen (90, 9u) angeschlossen sind, wobei die Kühlung des Schalters (3) mit Hilfe eines in den Schaltschrank (1) strömenden Kühlgases erfolgt, das den Schalter (3) passiert und den Schalt-10 schrank (1) wieder verlässt, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar am zugangsseitigen und abgangsseitigen Schalteranschluss (8o, 8u) je ein Kühlkörper (10, 11) angeordnet ist, dass eine Leiteinrichtung (12) das Kühlgas zu den Kühlkörpern (10, 11) leitet und dass der Anschluss der Leiteinrichtung (12) an die Kühlkörper (10, 11) jeweils über eine Verteileinrichtung (13, 14) erfolgt, welche die Strömung des Kühlgases auf den Kühlkörper (10, 11) lenkt.
Schaltschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlgas unterhalb des Schalters (3) in den Schaltschrank (1) strömt, den Schalter (3) passiert und den Schaltschrank (1) oberhalb des Schalters (3) wieder verlässt.
Schaltschrank nach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkörper (10, 11) aus voneinander beabstandeten Kühlplatten gebildet, bis auf eine Grundplatte allseitig offen und dass die Räume zwischen den Kühlplatten auf einer Seite des Kühl-körpers (10, 11) zusätzlich mit einer Schottplatte (16) abgeschlossen sind.
Schaltschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung (12) an ihrem freien Ende in mindestens einem Rohr (12a, 12b) mündet.
Schaltschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlgas mit Hilfe eines Lüfters (15) in die Leiteinrichtung (12) gedrückt wird.
Schaltschrank nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherheit zwei Lüfter (15) vorgesehen sind.
Schaltschrank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lüfter (15) entsprechend der Temperatur an den Schalteranschlüssen (8o, 8u) geregelt sind.
Schaltschrank nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (12a, 12b) flexible ausgebildet sind.
Schaltschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfter (15) von außen zugänglich und austauschbar sind.